1.Технология переработки шлаков плавильного передела свинца с выделением цинка.

1. Шлак.

Хотя при переработке богатых по свинцу агломератов выход шлака при шахтной плавке невелик (10 – 15 %), его влияние на общие экономические показатели процесса нельзя недооценивать.

Составы шлаков различных предприятий существенно различаются. Это зависит от состава поступающего сырья.

По основным шлакообразующим составы шлаков шахтной свинцовой плавки располагаются в следующем порядке, % (масс): ZnO 4 – 30, SiO₂ 8 – 30, FeO 17 – 41, CaO 3 – 25. В шлаке содержится 0,8 – 3 %Pb, 0,2 – 1,5Cu. Кроме этих компонентов, в шлаках содержится до 5 % оксида бария, 2 – 3 % оксида алюминия, 2 % оксида магния, а также присутствуют оксиды мышьяка и сурьмы.

Шлаки не являются отвальными, а направляются на дальнейшую переработку для извлечения цинка. Для этого нужно учитывать, что даже малейшие различия состава шлака сильно сказываются на физико-химических свойствах шлака и такие важнейшие показатели, как расход топлива и прямое извлечение свинца и меди при плавке.

Вязкость шлаковых расплавов при 1200 – 1250⁰С остаётся практически постоянной ( 0,01 – 0,02 Па*с) до концентрации оксида цинка в шлаке 25 –26 %. Затем в следствии выпадения твёрдого силиката цинка вязкость шлака возрастает.

Важнейшим параметром, управляющим процессом перехода цветных металлов в шлак, является кислородный потенциал системы, который можно оценить по содержанию в шлаке магнетита. Значения содержания серы в шлаках различных заводов близки, поэтому этот параметр при анализе механизма перехода металлов в шлак условно можно принять постоянным.

Повышение температуры также приводит к повышению растворимости свинца в шлаке. По ходу расплава от фокуса печи к внешнему отстойнику температура шлака снижается, что может привести в выпадению из расплава ранее растворённого в нём свинца в виде мелкодисперсной взвеси..

Влияние других шлакообразующих на растворимость свинца в шлаке проявляется косвенно через изменения активности Fe₂O₃или давления кислорода системы. При заданных значениях температуры повышение концентрацииFeOв шлаке увеличивает значение активностиFe₂O₃, а добавка оксида кальция и оксида кремния, наоборот, снижает давление кислорода. На рисунке 1 приведены зависимости растворимости свинца и меди в шлаке для системы полиметаллический штейн – шлак при замене в шихте частиFeOнаCaOпри сохранении общего выхода шлака.

Повышение концентрации CaOс 3 % до 18 % приводит к снижению содержания растворённых свинца и меди с 0,7 – 0,8 до 0,1 – 0,2 %. При этом одновременно возрастает межфазное натяжение с 0,3 до 1,0 Н/м, что должно привести к снижению механических потерь.

Кремнезём очень редко используется в качестве флюса на свинцовых предприятиях. Обычно содержание его в концентратах оказывается достаточным для обеспечения оптимального состава шлака. С повышением содержания кремнезема понижается a_Fe2O3, снижается растворимость свинца и меди и увеличивается межфазное натяжение, что должно способствовать снижению потерь цветных металлов. Однако при этом увеличивается вязкость расплава.

Оксид цинка также не применяется в качестве флюса. Содержание его в шлаке определяется концентрацией цинка в агломерате. Чем выше это содержание, тем меньше разубожен шлак, меньше его выход. Поэтому в металлургии свинца стараются иметь предельно высокую концентрацию оксида цинка в шлаке. Присутствие в шлаке оксида цинка приводит к повышению растворимости свинца, меди в шлаках, в связи протекания обменной реакции типа PbO + ZnO = ZhS + PbO.

Однако этот фактор, вероятно, меньше влияет на потери цветных металлов, чем снижение выхода шлака.

Многочисленные лабораторные исследования, промышленное опробование и анализ температуры плавления шлаков позволили установить, что для большинства отечественных заводов оптимальный состав шлаков свинцовой плавки должен быть близок к следующему, %: FeO 22- 24; CaO 15 –18; SiO₂ 20 –23; ZnO 22 – 24.