Восстановительная плавка свинцового агломерата

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт металлургии и химической технологии им. С.Б. Леонова

Кафедра металлургии цветных металлов

Восстановительная плавка свинцового агломерата

Отчет по лабораторной работе № 1

по дисциплине «Металлургия тяжелых металлов»

Выполнил

Студент, МЦб-13-1                     __________                    Н.С. Зверьков

Принял

Преподаватель                            __________                         Н.В. Немчинова

Иркутск – 2016 г.

Цель работы: Воспроизвести шахтную восстановительную плавку свинцового агломерата с предварительным расчетом состава шихты.

Теоретические сведения: 

Методом восстановительной плавки в шахтных печах получают 85-90 % всего производимого в мире свинца. Восстановление оксида свинца из агломерата происходит очень легко, с помощью восстановителя – кокса или угарного газа. Основные реакции процесса:

        PbO + C  Pb + CO;                    (1)[pic 1]

        PbO + CO   Pb + CO2.                (2)[pic 2]

Поскольку поверхность контакта между твердым углеродом и оксидами металлами незначительна, поэтому роль твердого углерода как восстановителя мала. Вследствие газообразного состояния СО хорошо контактирует с оксидами металлов. Поэтому основной восстановитель свинцовой шахтной плавки –оксид углерода (2).

В агломерате свинец находится в виде силиката (xPbO∙ySiO2), феррита (nPbO∙mFe2O3), которые восстанавливаются до металлического свинца, например:

        PbO ∙ Fe2O3 + 2CO  Pb + 2FeO + 2CO2        ,        (3)[pic 3]

        2PbO ∙ SiO2 + CaO + FeO + 2CO  2Pb + FeO ∙ CaO ∙ SiO2 + 2CO2,        (4)[pic 4]

В свинцовом агломерате находятся и другие оксиды металлов, но восстанавливаются только те, для которых имеется достаточное количество СО в газовой фазе и соответствующие температурные условия:

        Cu2O + CO  2Cu + CO2;                (5)[pic 5]

        CuO + CO  Cu + CO2;                (6)[pic 6]

        3Fe2O3 + CO  2Fe3O4 + CO2;                (7)[pic 7]

        Fe3O4 + CO  3FeO + CO2;                (8)[pic 8]

        CdO + CO  Cd  + CO2;                (9)[pic 9][pic 10]

        Bi2O3 + 3CO  2Bi + 3CO2.                (10)[pic 11]

ZnO, присутствующий в агломерате, трудновосстановим. Благородные металлы переходят в черновой свинец. Шлак образуют компоненты пустой породы (SiO2, CaO, FeO, Al2O3 и другие).

Цель восстановительной плавки свинцового агломерата:

1. Получить максимальное количество свинца в виде чернового металла, в котором концентрируются другие ценные компоненты (Cu, Fe, As, Sb, Sn, Ag, Au, Bi);
2. Ошлаковать пустую породу и перевести в шлак возможно больше цинка, присутствующего в агломерате.

Основными продуктами плавки являются черновой свинец, шлак и пылегазовая смесь. Штейн образуется при плавке, если содержание меди в агломерате >1,5 %. При значительном содержании в агломерате мышьяка и сурьмы может образоваться нежелательный побочный продукт плавки – шпейза (сплав арсенидов и антимонидов металлов, основой, которой является арсенид железа Fe2As).