Свинцово цинковая шахтная плавка

При обычной свинцовой плавке до ⁴/₅ цинка остается в шлаке, остальной уносится газами или переходит в штейн. Подбором состава шлака и регулированием режима сравнительно легко увеличить восстановление и испарение цинка; однако сконденсировать пары его в металл долго не удавалось. Наконец, это было достигнуто, и некоторые заводы стали применять свинцово-цинковую плавку (рис.).

Шахтная печь здесь отличается от обычной герметичным устройством для загрузки агломерата и кокса, предварительно нагретого до 800° С. Воздух вдувают через фурмы горячим (около 700°С), его предварительно подогревают в рекуператорах. Газы отводят ниже колошника, где температура шихты больше 1000° С. Состав шлака выбирают из расчета, чтобы он минимально растворял ZnO, был тугоплавким, переходил в жидкое состояние около 1250° С (например, 30% СаО; 20% SiО₂;32% FeO; 6%Al₂О₃).

В агломерате окись цинка находится преимущественно в виде отдельной твердой фазы, до образования шлака она успевает восстановиться и только в малой доле переходит в расплав. Поэтому средние потери цинка в шлаке невелики (~10%).

В газах, поступающих на конденсацию с температурой около 1000° С всего 5—6% СO₂, их надо быстро охладить, опережая сдвиг равновесия реакций влево — диспропорционирование СО и окисление цинка углекислотой. Не трудно подсчитать, что при производительности 100 т цинка в сутки часовой объем газов даже при нормальных условиях порядка 10³—10⁴ м³, для охлаждения их нужен энергичный теплоноситель.

Конденсатор — камера из карборундового кирпича размером, например 12X5,5X1,25 м, с опущенными через ее свод стальными роторами, энергично разбрызгивающими жидкий свинец. 

Рис. Схема установки для свинцово-цинковой плавки:

1— шахтная печь с герметизированным загрузочным устройством; 2 — фурмы; 3 — насос, перекачивающий свинец из конденсаторов в разделительную ванну; 4 — роторы, разбрызгивающие конденсат; 5 — конденсаторы для пинка; 6 — желоб для возврата свинца в конденсатор; 7 — приемник жидкого цинка; 5 — летка для выпуска цинка; 9 — воздухонагреватели

Он непрерывно поступает сюда с температурой 450° С, при которой растворимость цинка 2%. Мелкие брызги металла, заполняя все пространство конденсатора, резко охлаждают газы, цинк конденсируется на их поверхности и растворяется в свинце. В сплаве, непрерывно вытекающем во внешний отстойник, нагретый до 550° С, содержится 2,5% цинка. При охлаждении часть его выделяется, свинец возвращают в конденсатор. Цинк, не успевший сконденсироваться, уносится газами и оседает в пылеуловителях.

Одна шахтная печь с площадью сечения около 10 м² выдает ежесуточно до 150 т цинка и 75 т свинца. Расход кокса 55% от массы агломерата, извлечение цинка 92%; распределение его между продуктами плавки примерно следующее, %:

Чушковый металл…… 85

Пусьера и дроссы ……. 7

Остается в шкале…… 7

Безвозвратные потери ….. 1

Черновой цинк загрязнен примесями и требует рафинирование.

Свинцово-цинковая плавка все же не получила общего признания из-за дороговизны высококачественного кокса, циркуляции через конденсаторы более 400 т свинца в сутки, напряженного теплового баланса печей, требующего точной регулировки, и необходимости квалифицированного обслуживания. Кроме того, металл приходится рафинировать, а шлаки (7% Zn, 1% Pb) перерабатывать фьюмингованием.

Цинковые концентраты так перерабатывать нельзя: из них не удается получить прочного пористого агломерата.

 

Статья на тему Свинцово цинковая шахтная плавка