Кафедра цветных металлов и золота

Экзаменационные вопросы по курсу «Металлургия свинца и цинка» Металлургия свинца

1. Полиметаллические руды и концентраты, основные минералы свинца, химические составы свинцовых концентратов.

Основным природным сырьем для производства свинца (и цинка) являются сульфидные полиметаллические руды: свинцово-цинковые, медно-свинцово-цинковые (полиметаллические) (Алтай, Восточный Казахстан) и медно-свинцовые (Центральный Казахстан)

• Кроме свинца, цинка и меди, руды содержат: Fe, Au, Ag, Cd, Bi, Sn, As, Sb, Tl, Se, Te, Ge, In, S и другие металлы

• Содержание элементов в свинцово-цинковых рудах колеблется, %: Pb 0,5-10; Zn 1-13; Fe 1-10; Cu 0,5-2; SiO₂ 18-20; S 15-20. Полиметаллические руды характеризуются более высокой концентрацией цинка при одновременном присутствии меди, %: Pb 0,3-7,5; Zn 2-18; Cu 0,5-3

• Свинцовые концентраты содержат, %: Pb 30-80; Zn 2-14; Cu до 10; Fe 2-16; S 12-28; SiO₂ 2-13, а также Ag 300-3500 г/т и Au 2-150 г/т. Концентрация Sb, As, Sn и Bi (каждого) колеблется от тысячных до десятых долей процента

• PbS – галенит (86,6 % свинца)

• Сфалерит ZnS (67,1 % цинка)

• Халькопирит CuFeS₂

2. Классическая (традиционная) схема производства товарного свинца из сульфидных концентратов.

Эта схема включает в себя агломерационный обжиг свинцовых концентратов с последующей шахтной восстановительной плавкой и рафинированием чернового свинца. Разновидностью этого процесса является процесс фирмы "Imperial Smelting" (IS-процесс), позволяющий получать попутно черновой цинк из коллективных свинцово-цинковых концентратов. Жизнеспособность этой классической схемы получения свинца из свинцовых концентратов опре­деляется относительной простотой аппаратурного оформления, возможно­стью использования ее для переработки как бедных, так и богатых мате­риалов и высокой комплексностью использования сырья. При рациональной организации переработки промпродуктов, помимо свинца, удается извлечь в разных соотношениях цинк, серу, медь, золото, серебро, вис­мут, мышьяк, сурьму, олово, ряд редких и рассеянных элементов. Схема получения свинца по методу агломерация - шахтная плавка - рафиниро­вание представлена на рис.

Основные недостатки традиционной схемы следующие. Обогатители выдают для переработки очень богатые по свинцу концентраты (до 80 % Рb). Вместо того, чтобы проводить в ходе металлургической переработки дальнейшее обогащение промпродуктов, металлурги сначала основатель­но разубоживают эти минералы, вводя в них до 15-30 % не содержащих свинца флюсов и получая агломерат с 40-50 % свинца. Далее, в рассмот­ренной схеме не используется тепло сгорания сульфидов, наоборот, при шахтной плавке расходуется большое количество дорогостоящего кокса. В

связи с усилением требований к охране окружающей среды степень ис­пользования серы на этапе агломерация - шахтная плавка нельзя считать удовлетворительной.

В металлургии свинца применяется реакцион­ная плавка. К ней прежде всего относится горновая (реакционная) плав­ка, широко использовавшаяся, по-видимому, еще в древние века. Про­цесс основан на выплавке свинца из очень богатых руд или концентратов (не менее 65-70 % Рb) в горнах или других плавильных устройствах. Ап­паратурное оформление процесса не отвечает современным требованиям.

При этом в новых автогенных процессах используют тепло от сгорания сульфидов, отпадает необходимость разубоживания исходных концентратов большим количеством флюсов, ста­новится возможной практически полная утилизация серы из печных га­зов, резко снижаются капитальные и эксплуатационные затраты.