Металлургия цветных металлов

К переднему борту ванны примыкает наклонно поставленная чу­ гунная плита с желобком по ее внешнему краю. В заднем кессоне имеются фурмы, расположенные в одну линию несколько выше борта ванны.

Пуск горна начинается с разогрева ванны и заполнения ее жид­ ким свинцом. На поверхность свинца загружают шихту, состоящую из свинцового концентрата, извести и мелкого кокса или угля. Коли­ чество извести составляет 2—3% от массы концентрата; расход угля 3—8% от массы шихты. Из­ весть предварительно сме­

шивают с концентратом. Загрузку располагают

так, чтобы она образовала скат от задней стенки к пе­ реднему открытому борту ванны; фурмы оказываются под слоем загруженной шихты.

Во время плавки шихту перемешивают ломиком, ко­ торый приводится в дейст­ вие механизмом, движущим­ ся по подвесным путям вдоль переднего открытого борта ванны. Конец ломи­ ка, погруженный в шихту, совершает движения в вер­ тикальной плоскости и од­ новременно перемещается вдоль горна.

Рабочий, обслуживаю­ щий горн, периодически вы­ гребает часть шихты на на­ клонную чугунную плиту, сортируя се по внешнему виду. Недостаточно прореа­ гировавшую шихту он сбра­

сывает в горн, а серый шлак удаляет. Отделившиеся при этом капли свинца стекают в канавку на внешнем крае плиты.

Газы из печного пространства направляются по газоходу в пылеуловитёли. До 25—30% шихты уносится газами в виде пыли, поэтому тщательное пылеулавливание — необходимое условие горновой плав­ ки. Грубая пыль оседает в газоходах и осадительной камере, а тонкая улавливается мешочными фильтрами или электрофильт­

рами.

При переработке 70—75%-ных концентратов прямое извлечение в черновой свинец достигает 70%, а полное извлечение с учетом выхода металла при переработке серого шлака и пыли составляет

95—97%.

Распределение свинца между продуктами горновой плавки ха­ рактеризуется следующими цифрами; в черновой свинец переходит 65—70% металла, в серый шлак 15%, в пыль 15—20%• Эти данные показывают, что в современных условиях горновую плавку можно рассматривать только как вспомогательный процесс, позволяющий

извлечь из богатых концентратов часть свинца за одну операцию при небольших затратах топлива и флюсов.

Производительность горнов составляет 6— 10 т концентратов в сутки на каждый метр длины ванны. Ванны длиной более 2,5 м не делают из-за трудности их обслуживания.

Реакционная плавка

Плавку, подобную по химизму горновой, иногда про­ водят в электропечах. Исходный свинцовый концентрат, содержащий 65—70% РЬ, окатывают в смеси с измель­ ченным оборотным агломератом и пылью; окатыши спе­

а возгоны возвращают на спекание. Расход энергии со­ ставляет около 600 квт-ч на тонну шихты. Главным достоинством этого способа считают высокий проплав и лучшие условия труда, чем при шахтной или горно­ вой плавке.

§ 31. Обжиг и спекание свинцовых концентратов

Чтобы получить огарок в виде кускового спека, при­ годного для восстановительной шахтной плавки, свин­ цовые концентраты в смеси с флюсами обжигают на

в потоке т о п о ч н ь рх газов зажигателя. Далее при дви­

Сульфиды сурьмы, мышьяка, меди также превращают­ ся в окислы.

Сернистый газ частично окисляется до S03 и обра­ зует сульфаты:

P b 0 + S 0 3 -> P b S 04, ZnO -|- SO3 —>-ZnS04.

По подобным реакциям возможно также образование сульфатов меди и серебра. Наиболее устойчив сульфат свинца, для разложения его необходима температура вы­ ше 1000° С.

Трехокись мышьяка частично испаряется и уносит­ ся потоком газов, а частично окисляется до слаболету­ чей пятиокиси. Сурьма окисляется при обжиге до трех-, четырех- и пятиокиси, причем только низший окисел сурьмы обладает заметной летучестью.

Кислотные окислы металлов реагируют с основны­ ми, образуя силикаты, ферриты, арсенаты и антимонаты свинца, железа, цинка и других металлов. По этой причине сурьма и мышьяк частично остаются в спеке.

Окислы свинца, кадмия, сульфиды свинца, сурьмы, олова и металлический свинец при температурах обжи­

Спекание происходит вследствие образования легко­ плавких соединений и сплавов. Силикаты свинца и сплавы их с окисью свинца плавятся в пределах темпе­ ратур 670—883° С; эвтектики в системе SiC>2—FeO—СаО

имеют температуру плавления 1030—1050° С, сульфиды и их сплавы плавятся в интервале температур 800— 1100° С.

Преждевременное спекание нежелательно, так как легкоплавкие составляющие будут обволакивать части­ цы не успевших окислиться сульфидов, прекращая до­ ступ воздуха к их поверхности; в полученном спеке останется неокисленная сера. Однако для разложения сульфатов и хорошего окускования обжиг необходимо заканчивать при 1000—1100° С.

Преждевременному спеканию материала препятст­ вуют смешанные с концентратом измельченные флюсы, необходимые при последующей плавке, а также возврат (мелкий спек, непригодный для плавки); они разделя­ ют частицы концентрата. Кроме того, вводимый в ка­ честве флюса известняк диссоциирует при обжиге на СаО и С02 с поглощением тепла, препятствуя резкому повышению температуры. Таким же регулятором тем­ пературы в момент зажигания служит вода, которой увлажняется шихта перед загрузкой на спекательную машину.

Увлажнение способствует слипанию частиц концен­ трата в комочки, которые в слое лежат менее плотно, чем порошок, а также предупреждает распыление ших­ ты при загрузке. Влажность шихты достигает 8—10%.

Чтобы полнее выжечь серу, шихту разбавляют 2— 3 частями ранее полученного мелкого спека, по круп­ ности непригодного для плавки, либо обжигают дваж­ ды (двойной обжиг). Тот или иной способ выбирают в зависимости от состава сырья и местных условий. Ко­ личество серы, выжигаемое на 1 м2 площади ленты в сутки, от этого почти нс зависит; оно колеблется в пре­ делах 0,7—1,2 т.

За последнее время в технике переработки порош­ кообразных материалов получило распространение ока­ тывание (грануляция). Увлажненный порошкообраз­ ный материал перемешивают, пересыпая его в медлен­ но вращающемся барабане или на дне наклонной вращающейся тарели. При этом он комкуется и окаты­ вается, образуя шаровидные окатыши (гранулы) диа­ метром до 20 мм. Окатыши во многих случаях выгод­ нее обжигать на спекательных машинах, чем порошок. Тарельчатый (чашевый) гранулятор показан на рис. 54.

в направлении, перпендикулярном продольной оси ма­ шины (рис. 55).

Маятниковый питатель рассыпает шихту по всей ши­ рине тележки, при движении тележки слой шихты раз­ равнивается неподвижно установленным ножом. Тол­ щину слоя шихты выбирают в зависимости от газопро­ ницаемости материала в пределах 200—300 мм.

Рис. 56. Схема оборачивания газов при спекании:

/ — камеры богатого газа: 2 — камеры оборотного газа; 3 — камера бедного газа; 4 — зонты над тележками; 5 — зажигательная печь; б'— вентиляторы, подающие газы

Полнота окисления сульфидов зависит от продолжи­ тельности пребывания тележки над всасывающими ка­ мерами, скорость движения ее 0,6—1,5 м/мин. Скорость горения сульфидов и температура, развиваемая в слое материала, зависят от количества просасываемого воз­ духа и регулируются изменением разрежения во всасы­ вающей камере.

Обжиговые газы содержат SO2, пары летучих со­ единений и пыль. Пыль улавливают пылеуловителями, а очищенные газы могут быть использованы для полу­ чения серной кислоты, но только в том случае, если со­ держание S02 в них выше 4%. Наиболее концентриро­ ванный газ получается в начале обжига — в первых камерах всасывания. По мере выгорания серы концен­ трация S02 в газах убывает. Для предупреждения раз­ бавления богатых газов бедными всасывающая камера

составлена из нескольких отделений. Для повышения концентрации S02 в газах и более полного использова­ ния серы практикуется возврат бедных газов на по­ верхность шихты, находящейся над головными отсека­ ми всасывающей камеры, и повторное просасывание че­ рез слой шихты (рис. 56).

В последнее время большое внимание уделяют об­ жигу с дутьем снизу. При этом камеры всасывания спекательной машины превращаются в воздухораспре­ делительные коробки; в них создается не разрежение, а давление. Воздух пронизывает слой шихты снизу вверх. Этим предупреждается быстрое разрушение ко­ лосников тележек и облегчается оборот обжиговых газов.

Для улавливания пыли из обжиговых газов вместо электрофильтров часто применяют рукавные фильтры, представляющие собой мешки диаметром 160—220 мм и длиной 2,8—3,5 м из хлопчатобумажной, шерстяной, синтетической ткани или ткани из стекловолокна. Ру­ кавные фильтры работают по принципу фильтрования запыленного газа через ткань.

Схема устройства рукавного фильтра приведена на рис. 57. Запыленный газ поступает по трубе под гори­ зонтальную перегородку, имеющую патрубки для плот­ ного крепления к ним открытых концов мешков. Закры­ тые концы мешков подвешены на раме, соединенной со встряхивающим механизмом. Газ просасывается через ткань мешков эксгаустером и выводится по трубе. Пыль остается на внутренней поверхности мешков. Рама, поддерживающая верхние концы мешков, периодически встряхивается механизмом 5; при этом автоматически перекрывается задвижка 6 и движение газа прекра­ щается. Пыль, осевшая в мешках, при встряхивании падает в бункера, откуда затем выгружается шнеком 7,

Полнота улавливания пыли в рукавных фильтрах достигает 90%, затраты на их обслуживание невелики. Недостаток этих пылеуловителей — малая пропускная способность ткани, составляющая всего 1—2,5 мъ на 1 м? в минуту.

Устройства для очистки больших количеств газа оказались бы весьма громоздкими, поэтому рукавные пылеуловители пригодны преимущественно в неболь­ ших производствах; в частности они нашли применение

в металлургии свинца, где количество очищаемых га­

же время газы должны быть нагреты выше точки росы водяных паров: при конденсации воды на поверхности мешков забиваются поры ткани.

Чистый.

Рукава очищаются от пыли не только механическим встряхиванием, но и воздухом, периодически продувае­ мым в направлении, обратном движению газа. Для это­

производительными, хотя и хуже улавливающими тон­ кие частицы окислов свинца и цинка.