p { margin-bottom: 0.21cm; }

ЛЕКЦИЯ 25. ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ ПЛАВКА, СЫРЬЕ И ПРОДУКТЫ

Шахтная печь (рис. 4.7) представляет собой агрегат с вертикальным рабочим пространством; шихту и топливо загружают сверху, а снизу через фурмы вдувают реакционный газ, воздух, хлор, кислородно–воздушную смесь. Зона наиболее высоких температур, расположенная вблизи фурм, называется фокусом печи. Размеры печи (длина, ширина, площадь сечения в области фурм) определяются масштабами производства и особенностями перерабатываемого сырья.

Шахта печи собрана из отдельных кессонов. Торцевые кессоны устанавливаются вертикально, боковые – наклонно под углом 5–7°, при этом ширина печи на колошнике обычно в 1,2–1,3 раза больше, чем в области фурм. Наклонные кессоны замедляют скорость опускания шихты и снижают скорость движения газов, обеспечивают полное протекание химических реакций и процессов теплообмена.

Расплав из шахтной печи выпускают в передний горн для разделения продуктов плавки. Применение переднего горна и непрерывный выпуск расплава повышает производительность печей, снижает потери металлов со шлаками.

Фурмы шахтных печей (рис. 4.8) устанавливаются на обеих продольных сторонах печи. Расстояние между центрами фурм изменяется в пределах 280–420 мм.

Колошниковое устройство служит для отвода газов. Выполняется из кирпича либо из кессонов водяного или пароиспарительного охлаждения
(рис. 4.9).

Загружают печь с колошниковой площадки; распределение шихты по крупности определяется рабочей высотой сыпи. При высокой сыпи печь работает с периферийным ходом, при низкой сыпи ход печи центральный.

Для интенсификации процесса окислительной шахтной плавки применяют дутье, обогащенное кислородом, и подогрев дутья; последний интересен и для восстановительного процесса.

Подогрев дутья (460–670 К) обеспечивает снижение расхода кокса и повышение удельной производительности.

Оксиды железа и цинка при содержании СО в газах менее 30 % переходят в шлак. Оксиды меди восстанавливаются, медь растворяется в черновом свинце. Сульфиды меди, железа, цинка, свинца образуют штейн, содержащий, %: 5–30 Cu; 10–35 Pb; 2–10 Zn; 17–25 S; 1 As; 2–3 Sb; 4,5 г/т Аu; 3000–4000 г/т Аg.

Золото, серебро, олово и висмут концентрируются в черновом свинце. Шлаки содержат, %: 0,5–3,8 Pb; 0,2–1,5 Cu; 4–30 ZnO; 8–30 SiO₂; 17–41 FeO;
до 5 BaO; 2–3 Al₂O₃; 2 MgO. Их направляют на извлечение цинка.

При заметном содержании в шихте мышьяка в условиях восстановительной атмосферы образуется шпейза – расплав арсенидов металлов. Состав шпейз, %: 1 – 30 As; 1–6 Sb; 8–60 Fe; 5–30 Pb; 1–15 Cu; 1–3 S; 1–10 N;
0,001–0,1 (г/т) Аu; 0,01–0,2 Ag. Во внешнем отстойнике шпейза занимает промежуточный слой между штейном и черновым свинцом (плотность
5,6–6,0 г/см³; температура плавления 1370–1420 К).

Примерно 80 % свинцового вторичного сырья перерабатывается в шахтных печах.

В табл. 4.5 приведен типичный материальный баланс плавки.

Крупнокусковый материал (аккумуляторный лом) проходит стадию первичной переработки с отделением органических материалов и активной массы на положительных пластинах, %: 90 РbО₂; 7 РbО; 3 PbSO₄, и на отрицательных пластинах – 95 Рb; 3 РbО; 2 PbSO₄.

Таблица 4.5

Материальный баланс, состав шихты и продуктов плавки
вторичного свинцового сырья

Мелкая фракция представлена мелочью от разделки аккумуляторного лома, изгарью, шламами пылеочистных установок, свинцовыми пастами, свинцовыми кеками цинкового производства и т. д. Проводят предварительное окускование материала на агломерационных машинах. Шихта спекания может состоять из смеси первичного и вторичного сырья или из вторичного сырья с добавкой оборотных материалов.

Свинец из печи выпускают непрерывно через сифон, шлак выпускают в передний горн для отделения металлических капель, затем гранулируют и выводят в отвал.

Печи, применяемые для плавки вторичного свинецсодержащего сырья (рис. 4.13), имеют меньшую площадь сечения в области фурм 2–5 м².

Процесс отличается высокой производительностью; показатели его приведены ниже:

Удельная производительность, т/(м²·сут)

(по шихте) 50–60

Расход кокса, % 8–12

Давление дутья, кПа 25–30

Температура, К

подогрева дутья 520–570

отходящих газов 470–570

К недостаткам шахтной плавки следует отнести значительный пылевынос, необходимость агломерации мелкого сырья, использование дорогостоящего кокса.