Металлургия тяжелых цветных металлов. Производство свинца и цинка. Практикум

2)ликвационное обезмеживание – тонкое обезмеживание – обестеллуривание – обезвисмучивание – очистка от As, Sb и Sn – обессеребрение – обесцинкование – смягчение свинца;

3)ликвационное обезмеживание – обестеллуривание – тонкое обезмеживание – очистка от As, Sb и Sn – обессеребрение – обесцинкование – обезвисмучивание – смягчение свинца;

4)ликвационное обезмеживание – тонкое обезмеживание – обезвисмучивание – обестеллуривание – обессеребрение – обесцинкование – очистка от As, Sb и Sn – смягчение свинца;

5)ликвационное обезмеживание – тонкое обезмеживание – обестеллуривание – очистка от As, Sb и Sn – обессеребрение – обесцинкование – обезвисмучивание – качественное рафинирование.

68.Повышение температуры до 750 С в процессе обессеребрения приводит:

1) к избыточному расходу цинка;

2) к разъеданию стенок котла;

3) к вскипанию ванны;

4) к ускорению процесса обессеребрения;

5) к прекращению процесса.

69.Вакуумное обесцинкование произойдет быстрее:

1)в котле вместимостью 150 тонн без перемешивания;

2)в котле вместимостью 250 тонн без перемешивания;

3)в котле вместимостью 150 тонн с перемешиванием;

4)в котле вместимостью 250 тонн с перемешиванием;

5)в котле вместимостью 200 тонн с перемешиванием.

70. Основные недостатки огневого рафинирования свинца от олова, мышьяка и сурьмы:

1)не удается полностью отделить примеси;

2)большие потери свинца со шлаками и газами;

3)высокая температура процесса;

31

4)мышьяк и сурьма удаляются с газами, олово остается

всвинце;

5)высокий расход электроэнергии.

71.Материал футеровки стальных рафинировочных котлов:

1) хромомагнезитовый кирпич;

2) динасовый кирпич;

3) шамотный кирпич;

4) графитовые плитки;

5) футеровка отсутствует.

72.Полностью выделить медь из свинца ликвацией нельзя, так как:

1) скорость процесса очень низкая;

2) образующиеся медные шликеры снова растворяются

всвинце;

3)эвтектический сплав содержит 0,06 % меди;

4)медь из свинца не удаляется ликвацией;

5)можно выделить медь полностью.

73. В процессе непрерывного обезмеживания свинца

вванну вводится сернистый натрий:

1)для сульфидирования меди;

2)для снижения температуры полученного штейна;

3)для снижения растворимости свинца в штейне;

4)для повышения межфазного натяжения расплава;

5)для снижения вязкости расплава.

74. Температура электролита при электролизе свинца поддерживается на уровне 45…40 С, так как:

1)при этой температуре достигается наивысшая электропроводность раствора;

2)при этой температуре обеспечивается наибольший выход по току;

3)при более высокой температуре начинают разлагаться фтористые соединения;

32

4)при более высокой температуре ухудшается качество осадка;

5)при более высокой температуре наступает пассивация анода.

75.При щелочном рафинировании свинца добавляют се-

литру:

1) для связывания выделяющегося водорода в соедине-

ние NН3;

2) для снижения температуры плавления плава;

3) для улучшения окисления примесей;

4) для снижения вязкости извлекающей фазы;

5) для снижения плотности плава.

76.Скорость ликвационного обезмеживания свинца за-

висит:

1) от диффузии атомов меди в жидком свинце;

2) от скорости всплывания шликеров;

3) от скорости удаления шликеров с поверхности;

4) от содержания свинца в шликерах;

5) от температуры процесса.

77.Перед проведением процесса электролитического рафинирования из свинца удаляют следующие примеси:

1) Zn, Fe;

2) Sb, As;

3) Au, Ag;

4) Bi, Te;

5) Cu и Sn.

78.Основная цель фьюмингования:

1)извлечение свинца из шлака;

2)извлечение цинка из шлака;

3)извлечение меди из шлака;

4)извлечение из шлака благородных металлов;

5)извлечение из шлака редких металлов.

33

79.Состав шлаков для максимального извлечения цинка

ввозгоны при фьюминговании, %:

80.Влияние снижения коэффициента избытка воздуха при фьюминговании до 0,5 на извлечение цинка в возгоны:

1) извлечение повысится в результате создания более восстановительной атмосферы;

2) извлечение понизится из-за резкого снижения температуры;

3) извлечение понизится из-за ухудшения гидродинамических условий в ванне печи;

4) извлечение понизится в результате создания менее восстановительной атмосферы;

5) извлечение не изменится.

81.Шпейза – это:

1)богатая цинком пыль, уловленная в приставках с конденсатором при получении цинка в горизонтальных ретортах;

2)полупродукт ликвационного рафинирования свинца;

3)сплав арсенидов и антимонидов железа, меди и других металлов, образующийся при шахтной плавке;

4)остаток после дистилляции цинка из цинкового агломерата;

5)сплав сульфидов с высоким содержанием мышьяка

исурьмы.

82. Основные соединения, входящие в состав шпейзы:

1)сульфиды меди и цинка, антимониды;

2)оксиды меди и цинка, антимониды, никель;

3)сульфиды и оксиды свинца, меди, арсениды, кобальт;

4)арсениды, антимониды, никель и кобальт;

5)арсениды, антимониды, алюминий и магний.

34

83. В шихту электроплавки серебристой пены вводится некоторое количество каменного угля:

1)для улучшения электропроводности шихты;

2)для восстановления оксида цинка;

3)для восстановления оксидов серебра;

4)для защиты ванны от окислительного воздействия воз-

духа;

5)для поддержания теплового баланса плавки.

35

2.МЕТАЛЛУРГИЯ ЦИНКА

2.1.Теоретическое введение

Цинк – синевато-белый, блестящий в изломе металл, элемент 2-й группы периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева Атомный вес – 65,38. Валентность – 2.

Плотность твердого цинка колеблется от 6,9 до 7,2 г/см3 в зависимости от скорости охлаждения расплавленного металла и крупности образующихся кристаллов. Плотность охлажденного в тигле металла составляет 7,132 г/см3 и при прокатке возрастает до 7,14 г/см3. Плотность жидкого цинка – 6,7 г/см3. Температура плавления цинка – 419,5 С. Температура кипения цинка – 906 С.

Цинк – легколетучий металл, упругость пара его резко меняется с температурой и достигает 105 Па при температуре кипения. В холодном состоянии цинк ломок и не прокатывается. При температуре 100…150 С цинк становится пластичным и его можно прокатывать в тонкие листы, а при температуре 250 С – становится хрупким и его можно истолочь в порошок.

В сухом воздухе цинк не изменяется, но во влажном воздухе или воде, содержащей углекислоту и кислород, поверхность цинка покрывается пленкой ZnCO3 · 3Zn(ОН)2. Она хорошо предохраняет слиток от дальнейшего окисления.

Цинк растворяется в щелочах, образуя цинкаты. Растворяясь в кислотах, цинк образует соли.

При температуре 500 С цинк горит на воздухе синева- то-белым пламенем, образуя аморфный оксид цинка. При 600…700 С цинк разлагает воду с образованием оксида цинка. Парообразный цинк окисляется парами воды, углекислым газом.

Самородный цинк в природе не найден. Цинк встречается в рудах главным образом в виде соединений с серой или кислородом. В соответствии с преобладающими минера-

36

лами цинковые руды делят на сульфидные и окисленные. Цинк обычно не образует самостоятельных руд, а входит

всостав сульфидных полиметаллических свинцово-цин- ковых, медно-свинцово-цинковых и медно-цинковых руд, имеющих наиболее широкое использование в промышленности. В сульфидных рудах цинк находится главным образом

вформе сфалерита (низкотемпературная модификация ZnS), иногда в форме вюртцита (высокотемпературная модификация ZnS), реже – в форме марматита (nZnS · mFeS). В этих рудах (наряду со сфалеритом) присутствуют сульфиды свинца (обычно в форме галенита PbS), меди, железа, кадмия, марганца, серебра, мышьяка, сурьмы, никеля, кобальта.

Цинковые руды из-за невысокого содержания в них извлекаемого металла (1…13 %), как правило, непосредственно

вметаллургическую переработку не поступают. Их предварительно обогащают. Цинковые концентраты, полученные путем селективного флотационного обогащения полиметаллических руд, содержат, %: Zn – 48…60; Pb – 1,5…2,5; Cu – 1…3; Fe – 3…10; Cd – 0,1…1,5; S – 30…38. Кроме того, цинковые концентраты характеризуются менее выраженной полиметалличностью и более низким содержанием благородных металлов по сравнению со свинцовыми концентратами.

Технология получения цинка из сульфидных концентратов в самом общем виде сводится к раздельному окислению сульфида цинка и восстановлению оксида цинка до металла. В промышленности окисление ZnS с получением ZnO проводят пирометаллургическим способом в газовой (воздушной) среде при высокой температуре. Восстановление цинка из оксида проводят пирометаллургическим

или гидрометаллургическим способом. В зависимости от способа восстановления ZnO применяют пирометаллургическую (дистилляционный способ) и гидрометаллургическую (электролитический способ) схемы получения цинка. На долю пирометаллургического способа производства цинка из сульфидного сырья в мировом объеме в настоящее время приходится не более 20 %.

37

Пирометаллургическое производство цинка основано на использовании высокой летучести его в металлическом состоянии при 1000…1200 С. Большинство металлов-спут- ников в условиях восстановления и возгонки цинка остаются в твердой фазе. Высокая избирательность процесса дистилляции обусловила в свое время довольно длительное и широкое применение этого способа.

Принципиальная технологическая схема переработки сульфидных цинковых концентратов пирометаллургическим способом (рис. 2.1) включает следующие переделы: окислительно-спекающий обжиг, дистилляцию цинка из агломерата, рафинирование чернового цинка ликвацией

иректификацией, переработку полупродуктов производства (цинковых кеков, цинксодержащих шлаков, раймовки, пусьеры и др.). Технологические схемы, применяемые в промышленном производстве, в основном различаются способом

иустройством аппарата для восстановления и дистилляции цинка – в горизонтальных и вертикальных ретортах, в электрических и шахтных печах (все в комплексе с конденсаторами). Технологией «Империал Смелтинг» – плавкой в шахтных печах – производится примерно половина всего пирометаллургического цинка. Черновой цинк содержит до 3…4 % примесей (до 3 % Pb, до 0,3 % Fe, до 0,5 % Cd, а также Cu, As, Sb, Ag и др.) и подвергается рафинированию ликвацией и ректификацией [1].

Внастоящее время гидрометаллургическим способом производят свыше 80 % цинка. Принципиальная технологическая схема переработки сульфидных цинковых концентратов гидрометаллургическим способом (рис. 2.2) включает следующие переделы: окислительный обжиг, выщелачивание огарка, очистку сульфатных цинковых растворов от примесей, электролиз растворов с получением катодного металла, переплавку катодного цинка. Гидрометаллургическое

получение цинка имеет разновидности, различающиеся в основном способами выщелачивания огарка – растворение

38

только легко растворимых форм цинка и полное растворение всех форм цинка из огарка.

Рис. 2.1. Пирометаллургическая схема переработки сульфидных цинковых концентратов

Окислительный обжиг в гидрометаллургии цинка предназначен для следующих целей:

–глубокого окисления сульфидов цинка и других метал- лов-спутников с остаточным содержанием сульфидной серы не более 0,1…0,3 % и умеренным содержанием растворимых сульфатов (не более 2…4 % сульфатной серы);

–получения огарка в виде порошка с высоким содержанием мелкой фракции (–0,15 мм);

–перевода подавляющего количества серы исходного сырья в газы, пригодные для производства серной кислоты.

39

Рис. 2.2. Технологическая схема переработки сульфидных цинковых концентратов гидрометаллургическим способом

В современной металлургической практике огарок-по- рошок для выщелачивания получают при температуре 950…1000 С в печах кипящего слоя (КС), обеспечивающих умеренное образование ферритов и силикатов цинка. Совершенствование обжигового передела на современных заводах осуществляется путем изменения конструкций печей КС в целях повышения единичной мощности печей (до 800 тонн и более в сутки) путем увеличения площади пода (до 72…123 м2).

40