» » Горновая плавка свинца
06.05.2015

Реакционная плавка основана на взаимодействии между PbS и продуктами его окисления — PbO и PbSO4. При нагревании этих веществ, взятых в определенном соотношении, протекают следующие реакции.
Горновая плавка свинца

Обе указанные реакции эндотермичны, обратимы, а так как протекают они в конденсированных фазах, то константа равновесия для них выражается упругостью SO2:
Кр = рSO2

Изменение равновесной упругости SO2 с температурой для этих реакций, приведенное ниже, показывает, что при температуре более 800° упругость SO2 превышает 1 атм, чем обеспечивается протекание реакций в сторону образования металлического свинца.
Горновая плавка свинца

На практике не удается получить соотношение между PbO, PbS и PbSO4, в точности отвечающее стехиометрическим, и избыточный PbO восстанавливают углеродом по реакциям
Горновая плавка свинца

Реакционный процесс являлся основой старинного и единственного в свое время способа переработки богатых малокремнистых свинцовых руд в горне. Впоследствии из-за тяжелых условий труда он был заменен выплавкой свинца в отражательных печах и вновь возник с применением механизированных горнов.
В настоящее время смесь богатого сульфидного свинцового концентрата с коксовой мелочью продувают сжатым воздухом. При этом PbS частично обжигается с образованием PbO и PbSO4. Эти реакции экзотермичны:
Горновая плавка свинца

Выделяющееся при их протекании тепло компенсирует до некоторой степени затраты его на эндотермические реакции взаимодействия PbS с PbO и PbSO4, отчего расход коксовой мелочи на процесс не превышает 5—7% от веса шихты. Сгорающий кокс вносит около 60% всего прихода тепла.
Для горновой плавки требуется концентрат со строго регламентированным количеством свинца и примесей. Наиболее вредной примесью является кремнезем, образующий легкоплавкие силикаты свинца. Свинец, связанный с кремнеземом, не извлекается в металл при плавке и переходит в серый шлак, подвергаемый шахтной плавке. Содержание в концентрате кремнезема сверх 2—3% делает плавку в горне невозможной.
Силикаты, будучи легкоплавкими, вредны при горновой плавке еще и тем, что смачивают и окомковывают шихту, делая ее непроницаемой для газов. По этой же причине крайне вредны примеси сульфидов меди и сурьмы, образующие легкоплавкие эвтектики (540 и 426° соответственно), и сульфид железа, дающий с сульфидом свинца легкоплавкий штейн. Для предотвращения оплавления шихты в нее вводят 2—3% известняка.
Горновая плавка свинца

Процесс проводят в горне (рис. 33) — корытообразном чугунном ящике длиной около 2,5 м, шириной 0,5 м и глубиной 0,25 м. На бортах трех стенок корыта установлены кессоны, а к передней ею стенке, свободной от кессонов, примыкает наклонно расположенная чугунная плита, по которой удаляются серые шлаки В задней стенке расположено 20—30 фурм диаметром до 45 мм, по которым к горну подводится воздух со скоростью 20—25 м3/мин под давлением 30—35 мм рт. ст.
Горновая плавка свинца

Горн заполнен свинцом, на поверхности которого лежит шихта, перемешиваемая механическим перегребателем (рис. 34). Основные части перегребателя — ломик и лопатка, приводимые в движение одним эксцентриком. Все части перегребателя и его привод собраны на передвижной тележке, движущейся вдоль ряда горнов.
Технологическая схема горновой плавки приведена на рис 35.
Горновая плавка свинца

Получаемый черновой свинец содержит 0,1% Cu 0,3—0,4% Zn и до 98% Pb. Серый шлак содержит до 40% Pb, 8% Zn, 4—5% Cu, до 8% SiO2, 10% Fe и по 4—5% CaO и Аl2О3.
Пыль содержит до 75% Pb, 5—6% S и 3—4% Zn.
Технические показатели горновой плавки приведены в табл. 6.
Горновая плавка свинца

В связи с большой чистотой исходного сырья и невысокой температурой плавки получающийся свинец содержит мало примесей и после их удаления подвергается обессеребрению и обесцинкованию. Серые шлаки, содержащие до 30—35% металлического свинца, различные его соединения, компоненты пустой породы и частично несгоревшее топливо переплавляют в шахтной печи. При этом получают черновой свинец, шлак и пыль, содержащую 60—70% Pb.
Пыль, уловленную в рукавных фильтрах, после спекания направляют на горновую плавку, полученный свинец подвергают рафинированию, причем эта часть металла значительно более загрязнена примесями, чем та, которая получается при плавке концентратов.
Общее извлечение свинца при горновой плавке достигает 95—98%. Оборудование, требующееся для процесса, просто и дешево, эксплуатация также недорога.
Процесс применим, как отмечалось, только к весьма богатым, малокремнистым и не содержащим заметных количеств примесей.
концентратам. К недостаткам его следует отнести трудность создания удовлетворительных санитарно-гигиенических условий при его осуществлении.