2.6. Автогенные процессы

Автогенные процессы в металлургии свинца начали разрабатывать и внедрять в промышленную практику в различных странах в последние десятилетия. Среди них можно назвать: процесс КИВЦЭТ-ЦС и его модификацию КФ-КФ (СССР), процесс Q-S-L (США и Германия), процесс Оутокумпу (Финляндия), процесс Айзасмелт (Австралия) и др.

Во всех этих процессах шихта, состоящая из свинцовых концентратов и флюсов, плавится в окислительной атмосфере за счет тепла, выделяющегося при окислении сульфидов и (если это необходимо) за счет дополнительного тепла от сжигания топлива. В этой стадии технологии часть сульфида свинца за счет протекания реакций (2.3) и (2.4) превращается в свободный металл, а остальной свинец концентрируется, в основном, в шлаке в форме оксида. Оксидный свинец затем извлекают из шлака, восстанавливая его до металла. Для этой цели могут быть использованы различные углеродсодержащие материалы.

Рис.2.4. Схема установки КИВЦЭТ-ЦС

1 – бункер для шихты; 2 – горелка; 3 – факел; 4 – плавильная камера; 5 – шлак; 6 – штейн;

7 – черновой свинец; 8 – сифон; 9 – электропечь; 10 – конденсатор; 11 – черновой цинк; 12 – газоход; 13 – электроды; 14 – охладительный стояк для газов; 15 – электрофильтр ЭВС-7

В качестве примера автогенных процессов в металлургии свинца рассмотрен процесс КИВЦЭТ-ЦС (рис.2.4), в котором шихту, высушенную до содержания влаги 0,5-1 %, вдувают технологическим кислородом (содержание кислорода по объему 95-98 %) через горелку в факельную зону печи. В факеле происходит воспламенение сульфидов металлов, их окисление и плавление шихты.

Температура в факеле 1200-1400 С. В ходе окислительного плавления шихты до 35-40 % свинца получается в виде металла. Газы, отсасываемые из этой зоны, содержат 40-55 % SO₂ по объему и легко могут быть переработаны с получением в качестве продукта серной кислоты, жидкого SO₂ или серы.

В электротермической зоне, отделенной от факельной перегородкой, происходит восстановление из шлака оксидов свинца и цинка (или только оксида свинца) до металла за счет подаваемого в эту зону кокса. Поскольку оксид свинца восстанавливается из шлака значительно легче, чем оксид цинка, то предпочтительнее проводить восстановление оксидов этих металлов из шлака раздельно, например, сначала восстанавливать свинец из шлака в электропечи, а цинк затем извлекать из шлака фьюминг-процессом. Удельная производительность этого агрегата по проплаву шихты на 1 м² поперечного сечения факельной зоны 73-100 т/сут.

2.7. Рафинирование чернового свинца

Примеси, присутствующие в черновом свинце, могут ухудшать его свойства, поэтому такой металл не удовлетворяет требованиям потребителей. Кроме того, некоторые из примесей (золото, серебро и висмут) представляют сами по себе большую ценность. По этим причинам необходимо рафинировать черновой свинец от примесей. Рафинирование свинца проводят двумя способами: пирометаллургическим методом и электролитическим рафинированием в водных растворах.

При рафинировании свинца от примесей пирометаллургическим методом примеси из него удаляют последовательно. Принципиальная технологическая схема рафинирования чернового свин­ца этим методом приведена на рис.2.5. На некоторых заводах порядок удаления примесей может быть иным, могут также отсутствовать отдельные операции из-за низкого содержания примесей в свинце.

Рис.2.5. Технологическая схема рафинирования чернового свинца пирометаллургическим методом

Съемы (шликеры)

Свинец

Сера

На специальную

переработку

Тонкое обезмеживание

Обезмеженный свинец

Сульфидные съемы

Na, NaOH

Удаление теллура

Теллуровый плав

На специальную переработку

Свинец

Щелочное рафинирование

от As, Sb, Sn

Щелочной плав

Свинец

На специальную переработку

Обессеребривание

Серебристая пена

Свинец

На специальную переработку или в оборот

Удаление цинка

Съемы или сплав Zn-Pb

Свинец

На специальную переработку

Обезвисмучивание

Висмутовые съемы

Свинец

NaNO₃, NaOH (Na₂CO₃)

На специальную переработку

Окончательное рафинирование

Съемы

В шихту аглообжига

Рафинированный свинец

Разливка

Потребителю

NaOH, NaNO₃

Цинк

Са, Mg, Sb

Черновой свинец

Предварительное (грубое) обезмеживание

Рафинирование свинца пирометаллургическим методом проводят в периодическом или непрерывном режимах.

Рафинирование свинца электролизом на практике встречается реже. Часть примесей из свинца обычно удаляют перед электролизом пирометаллургическим путем. Часто электролитическому рафинированию подвергают свинец, обогащенный висмутом, который получают при переработке висмутсодержащих съемов от обезвисмучивания свинца пирометаллургическим методом.