Особенности шахтной плавки свинцовых концентратов и конструкции печи
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
Министерство образования Российской Федерации
Уральский Федеральный Университет им. Первого президента России Б.Н. Ельцина
Кафедра теплофизики и информатики в металлургии
Реферат
по металлургии цветных металлов
ТЕМА: ОСОБЕННОСТИ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ СВИНЦОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И КОНСТРУКЦИИ ПЕЧИ
Екатеринбург
ВВЕДЕНИЕ
Свинец - один из немногих металлов, который нашел практическое применение уже в глубокой древности. Уже в 5-7 тысячелетиях до нашей эры из свинца делали монеты и медальоны; в Древнем Риме из свинца был построен первый водопровод. Широкое применение свинца было обусловлено тем, что он легкоплавкий и пластичный, поэтому его можно было обрабатывать самыми примитивными методами. Были распространены свинцовые сосуды, трубы, кровельные листы, орнаментальные литые изделия. В Средние века алхимики широко использовали свинец в опытах по получению золота. Свинец получали попутно из серебряных руд, выплавляли в горнах.
В настоящее время свинец является важным промышленным металлом. Его свойства: высокая атомная масса и плотность, коррозионная стойкость, пластичность - обуславливают его применение в различных отраслях. Большая часть свинца используется автомобильной промышленностью - для изготовления аккумуляторов. В химической и металлургической промышленности из него изготовляют футеровки агрегатов, работающих в контакте с агрессивными средами. На основе свинца производятся славы: припои, типографские сплавы, баббиты. Кроме этого, свинец используется для изготовления оболочек кабелей, для защиты от жесткого электромагнитного излучения; для приготовления красителей, антидетонационных добавок в топливо и т.д. По выпуску и потреблению свинец занимает четвертое место, после алюминия, меди и цинка.
Для производства свинца из первичного сырья в основном используется пирометаллургическая технология. Существуют следующие процессы: реакционная плавка, осадительная плавка, восстановительная шахтная плавка.
В данном реферате будет рассмотрена шахтная восстановительная плавка, химизм процессов, лежащих в ее основе, а также конструктивные особенности печи.
1. Общая характеристика шахтной восстановительной плавки
Восстановительная плавка - это наиболее распространенный процесс получения свинца. Она характеризуется универсальностью и высокими технико-экономическими показателями. Цели восстановительной плавки свинцового агломерата:
получить максимальное количество свинца в виде чернового металла, содержащего золото, серебро, медь, висмут, сурьму, мышьяк, олово, теллур;
ошлаковать пустую породу и перевести в шлак максимальное количество цинка.
В настоящее время на большинстве свинцовых заводов восстановительную плавку проводят в шахтных печах, так как в ней легко создать и регулировать восстановительную атмосферу.
Рис. 1
Исходными материалами для плавки являются офлюсованный свинцовый агломерат, кокс и воздух. Агломерат содержит свинец (35-65%), сопутствующие металлы (медь, цинк, золото, серебро, висмут и т.д.) и все необходимые компоненты для образования шлака. Свинец содержится как в металлическом виде, так и в виде соединений: PbO, PbOFe2O3, PbOSiO2, PbSO4. Также в шихту может добавляться аккумуляторный лом, очищенный от органических материалов. Загрузка агломерата и кокса в печь осуществляется послойно. В нижней части печи (горне) скапливаются жидкие продукты плавки: черновой свинец, штейн, шлак. Выше слоя шлака расположен столб шихты, нижняя часть которого (0,5-1,0 м) состоит из раскаленного кокса (фокус печи). Для горения кокса через фурмы в печь подают сжатый воздух. В результате интенсивного горения кокса температура в фокусе печи достигает 1500 С. Раскаленные печные газы, проходя через столб шихты, нагревают ее и участвуют в реакциях восстановления окисленных соединений свинца и других металлов. На выходе из печи (в колошнике) газы имеют температуру 200-400 С. Столб шихты (4-6 м) по мере выгорания кокса и выплавления продуктов плавки медленно опускается вниз (около 1 м/ч) и его пополняют очередными загрузками агломерата и кокса. Жидкие продукты плавки стекают вниз и собираются во внутреннем горне, где вследствие разности плотностей расслаиваются и выпускаются из печи по мере накопления.
2. Химизм процесса шахтной восстановительной плавки
Кокс, загружаемый в печь, играет роль топлива и роль восстановителя. Сжигание кокса является основным процессом в шахтной плавке, влияющим на состав газовой фазы и удельную производительность печи. В области фурм кокс сгорает по реакциям
С + О2 = СО2 + 391,86 кДж (1)
С + 0,5О2 = СО + 110,08 кДж (2)
Горячие газы, поднимаясь вверх, нагревают шихту, СО 2 взаимодействуют с раскаленным коксом по реакции Будуара:
СО2 + С = 2СО - Q (3)
Образующийся по реакции (3) оксид углерода (СО) является основным восстановителем в шахтной печи. Восстановление оксидов металлов оксидом углерода происходит в результате протекания реакции:
МеО + СО ? Ме + СО2 (4)
Реакция обратима. В зависимости от условий, в которых протекает реакция, может происходить либо восстановление оксида металла оксидом углерода, либо окисление металла диоксидом углерода СО 2 . Направление протекания реакции