2.8. Переработка цинксодержащих шлаков

Цинксодержащие шлаки свинцового производства (см. раздел 2.5) перерабатывают пирометаллургическим методом для извлечения из них цинка и свинца. На практике для этих целей используют три разновидности этого метода: вельц-процесс, электротермию и фьюминг-процесс. Все они основаны на возможности восстановить оксиды цинка и свинца из шлака до свободных металлов при высоких температурах и возогнать их. Вельц-процесссом (см. раздел 1.9) перерабатывают твердые шлаки. В двух других методах перерабатывают жидкие шлаки, добавляя к ним некоторое количество твердых шлаков (корки, шлаки старых отвалов). При переработке шлаков в электрических печах возогнанные металлы конденсируют в жидком состоянии, а в фьюминг-процессе (как и в вельц-процессе) возогнанные металлы улавливают в виде оксидов. Электрические печи для переработки таких шлаков используют редко из-за очень большого расхода электроэнергии.

Больше всего для переработки цинксодержащих шлаков свинцового производства применяют фьюминг-процесс. Переработку шлаков этим методом ведут в печи прямоугольной формы, стенки которой сделаны из водоохлаждаемых кессонов. Печи имеют следующие внутренние размеры: ширина 2-3 м, длина 3-8 м, высота 3-11 м. Расплавленный шлак продувают в печи смесью пылевидного каменного угля и воздуха, подаваемой в печь через фурмы, расположенные в кессонах боковых сторон печи на высоте 0,2-0,3 м от дна печи. Высота шлакового слоя в печи около 1 м над уровнем фурм. На некоторых заводах шлак продувают продуктами неполного сгорания природного газа в выносных топках, содержащими СО и Н₂. Температура шлака в печи в период восстановления из шлака оксидов цинка и свинца оксидом угле­рода (II) и водородом составляет 1200-1300 С. Возогнанные из шлака цинк и свинец в газовой фазе за счет кислорода подсосов воздуха переходят в форму оксидов и уносятся из печи в виде возгонов газовым потоком, имеющим температуру 1200-1300 С. Охлаждение газов до температуры 300-350 С происходит сначала в котле-утилизаторе, а затем в экономайзере или в воздухоподогревателе. В этих аппаратах осаждается часть возгонов. Окончательно возгоны улавливают в рукавных фильтрах, в которые подают газы при температуре 120-150 С.

Шлаковозгоночная печь работает циклически. Цикл состоит из трех периодов: загрузка шлака в печь, продувка шлака, выпуск шлака из печи. Весь цикл длится 2-3 ч.

В зависимости от размеров печи за один цикл перерабатывают 35-95 т шлака. Расход угольной пыли 14-25 % от массы шлака. Извлечение из шлака в возгоны цинка и свинца соответственно 85-95 и 95-98 %. Возгоны содержат 55-75 % цинка и 6-17 % свинца. Остаточное содержание цинка в шлаке 1-3 %.

Рекомендательный библиографический список

1. Зайцев В.Я. Металлургия свинца и цинка / В.Я.Зайцев, Е.В.Маргулис. М.: Металлургия, 1985. 263 с.

2. Орлов А.К. Комплексное использование рудного сырья в металлургии тяжелых металлов / А.К.Орлов, Ю.М.Смирнов. Ленинградский горный ин-т. Л., 1984. 70 с.

3. Пискунов И.Н. Пирометаллургия цинка / И.Н.Пискунов, Ю.М.Смирнов. Ленинградский горный ин-т. Л., 1978. 83 с.

4. Пискунов И.Н. Металлургия свинца. Универсальный процесс / И.Н.Пискунов, А.К.Орлов. Ленинградский горный ин-т. Л., 1978. 94 с.

5. Пискунов И.Н. Выплавка свинца реакционным способом, рафинирование чернового свинца и переработка полупродуктов / И.Н.Пискунов, А.К.Орлов. Ленинградский горный ин-т. Л., 1979. 100 с.

6. Смирнов Ю.М. Гидрометаллургия цинка. Ленинградский горный ин-т. Л., 1978. 96 с.