Реакционная электроплавка свинца
|
Современные свинцовые заводы нередко получают с обогатительных фабрик богатые и чистые концентраты, вполне пригодные для реакционной плавки. Некоторые заводы для переработки таких концентратов применяют восстановительную шахтную плавку с предварительным агломерирующим обжигом (завод Клаусталь, ФРГ; Геркулениум, США; Мехерних, ФРГ и др.). Ho в этом случае концентраты, содержащие 65—75% Pb, заводы вынуждены разбавлять флюсами, шлаками или разными полупродуктами свинцового и цинкового производства до 40—45% Pb в шихте обжига, что удорожает их переработку и себестоимость получаемого свинца и ухудшает другие техникоэкономические показатели плавки. На заводе Реншер перерабатывают несколько сортов свинцовых концентратов, которые в среднем содержат, %; около 70 Pb; 0,25 Cu; 3,13 Zn; 15,53 S; 5,9 SiO2; 0,32 СаО; 3,2 Fe и 0,66 Аl2О3. По содержанию свинца и меди это сырье вполне пригодно для горновой плавки и для плавки в короткобарабанной печи. Ho из-за очень высокого содержания кремнезема в концентрате (5,9%) обычная реакционная плавка не дает хороших результатов по извлечению свинца, так как кремнезем образует при плавке большое количество силикатов свинца, переходящих в шлаки. Для применения же шахтной плавки потребуется большое разбавление концентратов по содержанию свинца. Поиски других, более эффективных методов для переработки таких богатых свинцовых концентратов производили на разных заводах и на заводе Реншер были получены хорошие результаты при изучении и внедрении в промышленную практику реакционной электроплавки свинца. Интересна история возникновения и развития этого метода. Сначала плавили в электропечи сульфидный свинцовый концентрат, только подсушенный, смешанный с пылями электропечи и конвертера, пытаясь воссоздать типичную реакционную плавку в горнах. Ho так как в электропечи шихта не перемешивалась, то из-за плохого контакта сульфидов с окислами свинца получалось много свинцового штейна, что вызывало большую циркуляцию свинца в процессе и недостаточное его извлечение. Потом стали обжигать свинцовые концентраты в печи Веджа при температуре 700°С, оставляя 9—10% серы и стремясь получать в огарке PbS, PbSО4 и PbO в таком соотношении, чтобы при электроплавке реакции взаимодействия протекали с большой полнотой и не получалось штейна. Ho и в этом случае хороших результатов не получили. В 1955 г. построили агломерационную машину и на ней обжигали богатую предварительно гранулированную шихту. Метод грануляции шихты, состоящий из троекратного последовательного окатывания гранул, оригинален и эффективен. Благодаря особому строению гранул при агломерирующем обжиге довольно полно выгорает сера (до 4—5% Sобщ) и получается агломерат с содержанием 70% Pb и более, но несмотря на это свинец не вытапливается в вакуумные камеры. Технологическая схема производства свинца на заводе Реншер представлена на рис. 78. При плавке агломерата в электропечи получаются черновой свинец и шлак, который выпускают из печи один или два раза в сутки. Свинец, загрязненный PbS, поступает в конвертеры, при этом сульфид свинца окисляется или испаряется и в результате получается сравнительно чистый свинец. В жидком состоянии свинец перевозят краном в рафинировочное отделение, где в 90-г котлах из него удаляют медь и серебро. Применяют вакуумное обесцинкование свинца. Полученный свинец отливают в чушки на ленточной разливочной машине.  Для агломерации применяют прямолинейную машину шириной 1,5 м, длиной 23,5 м с полезной площадью 27 м2. Машина имеет 10 камер всасывания и 2 питателя: один для загрузки постели и второй — для гранул. Топка нефтяная. Машина сверху хорошо укрыта железным колпаком, в боковых стенках колпака имеются дверцы для наблюдений. Некоторые данные по агломерации:   Полученный агломерат дробят в валковой дробилке, после чего классифицируют на двухдечном вибрационном грохоте: а) самый крупный класс направляют на приготовление постели; б) средний класс — на шихтовку в качестве оборота; в) мелкий класс (—8 мм) — на электроплавку. В плавильном цехе установлена одна электропечь прямоугольной формы с внутренними размерами 13,05х4,3х2,4 м с площадью пода 56 м2, мощностью 4000 ква (рис. 79). Печь имеет четыре самоспекающихся электрода диаметром 1 м, соединенных с двумя трансформаторами, вторичное напряжение которых можно регулировать в 34 ступени в пределах до 400 в. Кладка электропечи магнезитовая, стены и подина печи закрыты кожухом из листовой стали, шпуры сделаны в водоохлаждаемых медных плитах. Кожух до уровня верхней отметки шлаковой ванны охлаждается водой. Печь установлена на поперечных и продольных двутавровых балках № 30; стальная обшивка подины непрерывно обдувается холодным воздухом (рис. 80). Свод печи подвесной из магнезитового кирпича. Загрузочные устройства расположены у электродов, около которых шихта и загружается в 14 точках (рис. 81).  Отходящие газы электропечи утилизируются в паровом котле поверхностью 360 м2, дающем около 3 г пара в час. Запыленные газы после котла при температуре 350° С проходят через пылевую камеру, где улавливается 25—40%, пыли. Температура газов снижается до 100° С в трубчатых охладителях, после чего их направляют в электрофильтр, где улавливается основная часть пыли. За электрофильтром установлены скоростные пылеуловители. Общий коэффициент пылеулавливания 99,0—99,5%. Газы после трубы Вентури проходят через циклоны, в которых пыль улавливается в виде шлама, подвергаемого отстаиванию и фильтрованию в барабанном фильтрпрессе. В состав шихты электроплавки входит, %:  Шихта перемешивается и подается для загрузки ленточным транспортером в 4 бункера над печью. Несмотря на хорошую подготовку шихты (отсутствие влаги) и значительное разрежение в подсводовом пространстве печи бывают хлопки. Электроплавка свинца на заводе Реншер по своей химической сущности — реакционная плавка, при которой подавляющее количество свинца получается в результате реакций взаимодействия сульфидов и окислов свинца, присутствующих в шихте. Некоторая часть окислов свинца восстанавливается коксиком, который загружают в шихту плавки. Теоретическая сущность восстановительной и реакционной плавок уже были рассмотрены ранее, а потому здесь не повторяются.  Плавка осуществляется в результате выделения тепла при пропускании тока через расплавленный шлак, служащий телом сопротивления. Состав отвального шлака, %: 36 СаО, 22 SiО2, 12 Zn, 23 FeO, MgO и Al2O3. Шлак содержит около 3% Pb, но ввиду того что выход его составляет лишь 500 кг/г Pb, потери свинца не превышают 1,6% от общего содержания в концентрате. Температура шлаковой ванны достигает 1400° С, в результате чего свинец интенсивно возгоняется в виде сульфида. Шлак может быть переработан для увеличения извлечения свинца и цинка. Средние технические показатели электроплавки свинца, достигнутые на заводе Реншер:   Электроплавка свинца на заводе Реншер хорошо освоена и является прогрессивным металлургическим процессом получения свинца. |
