Способ восстановления свинца

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве чернового свинца из сырья, представленного композицией рудных сульфидных свинцовых концентратов и шламовых кислородных соединений свинца, например оксисульфатной фракцией аккумуляторного лома. Способ восстановления свинца из сульфидных свинцовых концентратов включает плавку его с оксисульфатной шламовой фракцией аккумуляторного лома, которую добавляют к сульфидному концентрату при массовом соотношении сульфидный концентрат: оксисульфатная фракция, равном 1:(2,0-2,5), и проводят плавку полученной шихты в щелочной среде, обеспечивается снижение расхода реагентов. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве чернового свинца из сырья, представленного композицией рудных сульфидных свинцовых концентратов и шламовых кислородных соединений свинца, например оксисульфатной фракции аккумуляторного лома.

Известен способ совместной переработки рудных сульфидных свинцовых концентратов и шламового вторичного свинцового сырья, представленного кислородными соединениями свинца, входящими в состав оксисульфатной фракции аккумуляторного лома, окислительным спеканием смеси (агломерацией), зашихтованной с флюсами, при температуре 1000-1100°С, с последующей плавкой спеков в присутствии восстановителя - кокса (9-12% от массы агломерата) в шахтной печи с получением чернового свинца, штейна, шлака и пылегазового продукта [Металлургия вторичных цветных металлов / И.Ф.Худяков, А.П.Дорошкевич, С.В.Карелов. - М.: Металлургия, 1987. - С.267-309].

К недостаткам способа следует отнести:

- необходимость организации передела агломерации дисперсных материалов, что связано со значительными капитальными и эксплуатационными затратами, дополнительными потерями свинца, высокой энергонапряженностью процесса, загрязнением окружающей среды серо- и свинецсодержащими пылевыми и газовыми продуктами;

- большой расход восстановителя - кокса;

- высокие температуры плавки шихты и восстановления свинца (1300-1400°С);

- значительные совокупные затраты на создание и эксплуатацию производства чернового свинца.

Известен способ переработки сульфидных свинцовых концентратов совместно с кислородными соединениями свинца, в том числе с сульфатными, представленными оксисульфатной фракцией аккумуляторного лома [Способ переработки сульфидного свинцового концентрата / Дьяков С.М., Крутоголов Б.Ф., Лашкин А.М., и др. - Заявка №95110552/02 Российская Федерация. - Заявл. 20.06.1995 г.]. В указанном способе рекомендуется осуществлять выплавку свинца из дисперсных материалов в режиме реакционной плавки. При этом способ восстановления свинца из сульфидного свинцового концентрата включает плавку его с оксисульфатной шламовой фракцией аккумуляторного лома, взятую в количестве, обеспечивающем в шихте весовое соотношение сульфида свинца к сульфату свинца, равное 1:(1,26-1,3). Реакционную плавку проводят при температуре 950-1100°С с введением восстановителя, обеспечивающего высокое извлечение свинца.

Основными недостатками способа являются:

- высокая температура восстановления свинца при реакционной плавке;

- расход углеродсодержащего топлива и восстановителя (6-8%);

- экологическая опасность, вызванная образованием газообразных продуктов, содержащих оксиды серы SO₂ и SO₃.

Задача изобретения состоит в исключении участия реагента-восстановителя (кокса, угля, природного газа, мазута и др.) в процессе восстановления свинца, исключении образования летучих соединений серы и свинца и снижении температуры восстановительного процесса.

Для достижения указанного технического результата способ восстановления свинца из сульфидного свинцового концентрата и оксисульфатной фракции (ОСФ) аккумуляторного лома реализуется в щелочной среде при массовом соотношении сульфидный концентрат: ОСФ, равном 1:(2,0-2,5), температуре процесса 550-650°С, и массовом соотношении NaOH: свинцовый материал (сульфидный концентрат и ОСФ), равном (0,7-1,0):(3,0-3,5).

Отличительным признаком изобретения является использование сульфидной серы сульфидного свинцового концентрата для восстановления свинца из галенита, входящего в состав концентрата, и кислородных соединений свинца (PbO, PbO₂, PbSO₄), входящих в состав оксисульфатной фракции аккумуляторного лома. Выбранное весовое соотношение материалов в сырьевой композиции сульфидный концентрат: ОСФ, равное 1:(2,0-2,5) соответствует содержанию сульфидной серы в свинцовом концентрате 12-17%, содержанию свинца в сульфидном концентрате 55-75% и содержанию свинца в ОСФ 70-80%, что позволяет исключить участие реагента-восстановителя (кокса, угля, природного газа, мазута и др.) в процессе восстановления свинца, а проведение восстановления свинца в щелочной среде позволяет снизить температуру плавки до 550-650°С и предотвратить образование пылевых и газовых свинец- и серосодержащих продуктов, загрязняющих окружающую среду.

Восстановление свинца из галенита, входящего в состав сульфидных свинцовых концентратов, в щелочной среде обеспечивается за счет восстановительных свойств собственной сульфидной серы. Результатом такого электронного перераспределения с S^2- на Pb²⁺ является образующаяся элементарная сера, участвующая в щелочной среде в реакциях диспропорционирования с получением вторичной сульфидной, а также сульфатной серы. Присутствие в щелочном плаве S^2- обеспечивает восстановительную функцию данного реагента по отношению к свинцу, вводимому с ОСФ аккумуляторного лома. Химизм процесса описывается следующими реакциями:

Способ восстановления свинца осуществляют следующим образом. Свинцовую шихту, представленную смесью сульфидного концентрата и окисленного материала (свинцового шлама, оксисульфатной фракции аккумуляторного лома), смешивают с NaOH, подаваемой в количестве 20-30% от массы свинцового сырья, что соответствует отношению NaOH: свинцовый материал, равному (0,7-1):(3-3,5).

Способ описан в примерах (таблица).

Способ восстановления свинца осуществляли следующим образом. Свинцовый сульфидный концентрат состава, %: 57,8 Pb; 1,5 Zn; 14,3 Fe; 14,7 S; 6,1 SiO₂; и оксисульфатную фракцию аккумуляторного лома с содержанием свинца 79,4%, где 20,1% свинца находилось в виде оксида, 21,3% - в виде диоксида, 31,8% - в виде сульфата свинца, 6,4% - в виде сульфида, смешивали с NaOH в соотношениях, указанных в таблице, и сплавляли при температуре 650°С. Газы, образующиеся во время сплавления свинцовых материалов и восстановления свинца, пропускали через поглотительную систему. По окончании плавки отключали газопоглотительную систему, расплав охлаждали, свинец отделяли от шлака и взвешивали, а в шлаке и поглотительном растворе определяли содержание сульфидной серы.

Таблица
Способ	Загружено, г	Получено, г
	Концентрат	ОСФ	NaOH	Уголь	α*	Свинец	S2- в шлаке	Серы в газах
Прототип	1000	1500	0	175	-	1652,3	-	235,4
Предлагаемый	1000	1000	700	0	0,35	1324,5	75,6	0
	1000	2000	700	0	0,23	2112,6	31,1	0
	1000	2500	700	0	0,2	2449,1	8,4	0
α* - массовое отношение NaOH: свинцовые материалы (сульфидный свинцовый концентрат и ОСФ).

Способ восстановления свинца из сульфидных свинцовых концентратов, включающий плавку его с оксисульфатной шламовой фракцией аккумуляторного лома, отличающийся тем, что оксисульфатную шламовую фракцию аккумуляторного лома добавляют к сульфидному концентрату при массовом соотношении сульфидный концентрат: оксисульфатная фракция, равном 1:(2,0-2,5), и проводят плавку полученной шихты в щелочной среде.