книги / Электротермия в металлургии меди, свинца и цинка

дроссов показал, что они содержат около 60—70% окисленных соединений свинца и от 30 до 40% свинца металлического. До

дроссах, связана е цинком и с некоторым количеством сульфат­ ного свинца.

Выход дроссов зависит главным образом от температуры в конденсаторе, плотности орошения, его объема и состава га­ зовой фазы.

Многочисленные анализы показали, что газы, поступающие в конденсатор, содержат 0,2—0,3% кислорода и 3—4% двуоки­ си углерода, т. е. обеспечивают необходимые условия конден­ сации для паров, покидающих шихту при температуре 1200° С. В процессе загрузки шихты содержание в газах 0 2 и С02 по­ вышается, однако и это не может заметно ухудшить условия конденсации при температуре газов более 1000° С.

Значительное образование дроссов связано с улетучивани­ ем свинца, и при переработке полиметаллических концентратов оно должно быть во всех случаях больше, чем при переработ­ ке цинковых и медно-цинковых концентратов.

С этой точки зрения весьма важен баланс серы в процессе.

зами 8%, в дроссы перешло 10% и в пыль 7%. Таким образом, при общей десульфуризации 30% в шлак перешло только 5%, в возгоны перешло 25% S, главным образом в виде PbS, реа­ гирующего с парами цинка с образованием ZnS.

При плавке агломерата, содержавшего 7% Си и 1,5% РЬ при 5% S, в штейн перешло около 90% S -и в газовую фазу не более 5%.

В связи с этим плавку шихт, богатых свинцом, следует про­ водить при режимах, обеспечивающих минимальное его улету­ чивание. Содержание в агломерате серы при этом должно

быть минимальным.

Удаление дроссов с поверхности ванны сопряжено с меха­ ническими потерями свинца, которые необходимо пополнять добавлением металла в конденсатор, это весьма серьезный не­ достаток конденсатора со свинцовым орошением.

Поскольку полностью исключить образование дроссов не­ возможно, весьма важно определить рациональную схему их переработки.

Простейший способ переработки дроссов, являющийся, ви­ димо, и наиболее рациональным,— возвращение их в шихту агломерации.

Однако в связи с высоким содержанием в дроссах свинца представляет интерес схема самостоятельной их переработки* Дроссы плавили в смеси с 10% по весу технической соды (Na2C03) и 2—3% мелкого кокса. При этом до 97% содержа­ щегося в дроссах свинца выплавилось в чистый, не содержа­ щий меди металл и такое же количество цинка перешло в воз­ гоны, содержащие до 94% цинка и значительное количества кадмия.

Вобразующемся шлаке практически не содержатся свинец

ицинк и концентрируется вся медь и другие примеси из дрос­ сов. Шлак может быть с успехом переработан в шихте агло­ мерации. Цинковая пыль обладает достаточно высокой актив­ ностью и ее можно применить для очистки цинковых растворов. Свинец после обессеребрения может быть использован как товарный металл.

Техническая возможность самостоятельной переработки дроссов не определяет, разумеется, экономической рациональ­ ности такой схемы.

Пыль, оседающая в инерционном пылеуловителе, как видна из данных химического анализа, заметно обогащена кадмием, цинком и серой. Фазовый анализ показал, что около 80—90%, содержащегося в пыли свинца находится в форме металла, 10—15% в виде окисленных соединений и совершенно отсут­

Около 25—30% цинка находится в виде металла и 25—30% — в окисленной форме. Пыль целесообразно перерабатывать в со­ ставе шихты агломерации и по мере накопления в ней кадмия использовать для извлечения этого металла.

Тепловой баланс и удельный расход энергии

Тепловой и материальный баланс процессов плавки поли­ металлических продуктов и конденсации со свинцовым ороше­ нием исследовали А. И. Евдокименко и В. В. Котляренко [390].

Баланс снимали в условиях, когда мощность печи равня­ лась 1200—1300 кет и суточный проплав шихты 22,7 т. Удель­

1186° С, удаляющиеся из печи газы имели температуру 1065° С.

его не более 12—13%). Тем не менее можно отметить очень большие потери тепла через кладку и с охлаждающей водой, достигающие в сумме 32%. Эти потери могут быть существен­ но уменьшены лучшей теплоизоляцией стен и свода печи и главным образом увеличением ее мощности. При этом замет­ но возрастет тепловой к. п. д. печи и уменьшится удельный

расход электроэнергии.

В процессе конденсации, даже при бедной цинком шихте, основным источником тепла являются цинковые пары. При ра­ боте с малой производительностью доля тепловых потерь че­ рез кладку велика, при увеличении производительности кон­ денсатора резко возрастает доля тепла, выносимого из него

циркулирующим свинцом.

Металлургический расчет плавки и конденсации

Электротермическая переработка полиметаллических продук­ тов заметно отличается от обычных процессов и металлурги­

7,2:0,15 = 48 кг.

В шлак переходит:

Выход агломерата от шихты составляет 85% при извлече­ нии в агломерат 99% Си, 98% РЬ, 98% Zn. При этом количе­ ство агломерата равно 140 x 0,85 = 119 лса и переходит в него металлов

3,3 X 0,99 = 3,27 кг Си,

12,4 х 0,98 =.* 12,2 /сгРЬ,

23,6 х 0,98 = 23,1 кг Zn.

При плавке теряется 2% Си, столько же свинца и 1% Zn. Цинк, не перешедший в шлак и штейн, возгоняется и посту­ пает в конденсатор. При этом прямой выход его в металл со­

ставляет 80%.

Степень возгонки свинца определяется многими факторами и в первую очередь режимом плавки и химическим составом агломерата. Как показал опыт, для концентратов рассматривае­ мого состава прямой выход свинца при плавке равен 35% и в возгоны переходит до 50%, в том числе более 35% в сплаве с цинком и около 10%— в дроссы и пыль.

Дроссы и пыль содержат 4—5% РЬ и 75% Zn, а свинец, отделенный от цинка ликвацией, содержит 1,6% Zn.

Перечисленные данные сводим в табл. 60.

Учитывая, что десульфуризация при плавке составляет 20% и содержание серы в штейне равно 20%, в агломерате необхо­

лема. Эти продукты богаты металлами и имеют сложный со­ став. Переработка их трудна и не всегда сопровождается до­ статочно полным извлечением основных ценных составляющих.

К числу таких важнейших полупродуктов следует отнести шлак медного и свинцового производств, кеки и раймовку гидро- и пирометаллургического цинкового производства, различ­ ного рода пыли, съемы и пр.

Как указывалось выше, эти продукты перерабатывают са­ мыми различными методами. Ниже описываются возможности для этой цели электротермии.

Переработка шлаков

Типичный состав шлаков медной и свинцовой плавок при­ веден в табл. 61.

При плавке в шлаки переходит, %: до 35 Cd, 40—80 In, 54— 83 Ge, до 62 Т1, а также некоторое количество селена, теллура, золота и серебра.

Металлы со шлаком теряются в виде включений частиц штейна, в виде растворенных сульфидов и ошлакованных окислов. В частности, механически, например центрифугирова­ нием, отделяется от 30 до 70% содержащейся в шлаках меди. Цинк при этом совершенно не отделяется.

Многочисленные исследования шлаков показали, что медь в них содержится главным образом в сульфидной форме и не­ которая часть в виде феррита, свинец содержится главным образом в форме сульфида и металла и в незначительной степени в виде окислов. О форме содержания в шлаке цинка имеются различные точки зрения. Согласно одной, цинк пол­ ностью растворен в фаялите при отсутствии сульфидной и фер­ ритной форм. Согласно другой, цинк в шлаке находится в фор­ ме сульфида, ассоциированного с магнетитом. Некоторые до­ пускают обе формы существования цинка в шлаке.

Во всяком случае извлечение из шлака цинка протекает ус­ пешно только при достаточно высокой температуре и в усло­ виях активной восстановительной атмосферы.

До последнего времени наиболее эффективным способом переработки шлаков является фьюмингование — процесс про­ дувки расплавленного шлака углевоздушной смесью при рас­ ходе около 20% топлива и 1200 м3 воздуха на 1 т шлака. При фыоминговапии в возгоны извлекается 90% Zn и 95% РЬ. До­ бавка сульфидирующих реагентов позволяет извлечь в бедный штейн до 50% Си, по главным образом процесс этот выгоден для извлечения из шлака летучих металлов — свинца и цинка.

Процесс фыомипгования в настоящее время имеет широкое промышленное применение и физико-химические его основы подробно описаны в литературе [358—360].

возгоны, требующие сложной и дорогой схемы переработки для извлечения из них свинца и цинка. Извлечение меди и благо­ родных металлов затруднительно. Извлечение из шлаков же­ леза таким способом невозможно.

Фьюмингование шлаков свинцовой плавки, содержащих Ю—15% Zn, получило большее распространение, хотя в пос­ леднее время фьюминговаиию подвергаются и шлаки медной плавки, не столь богатые цинком [391, 392]. По данным завода Наосима, экономически выгодна переработка шлаков, содер­

жащих 6% Zn, 0,3% РЬ и 0,5% Си.

Промышленное применение электротермии для переработ­ ки цинковистых шлаков свинцовой плавки началось с 1942 г. после пуска соответствующего цеха на заводе Геркулениум

(США, Миссури) [393, 323].

Первоначально построенную для этой цели печь неоднократ-