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鼓风炉熔炼再生铅原料

2019-02-20   
    (前)苏联约80%的再生铅质料是在鼓风炉内处理的。国外用鼓风炉处理再生铅质料的数量也与此差不多。
    鼓风炉熔炼再生铅质料是典型的复原进程。其使命在于使铅和锑浓缩在一种金属中,而其他的一切部分都转化成渣。或许得到一些数量的冰铜(当炉料的硫含量高于1~2%时)。
    所处理的再生质料的特征是质料中有两种不同的炉料组分-在高温条件下饱满蒸气压力高的组分和饮和饱满蒸气压力低的组分。
    归于第一类的首先是锑和铅的化合物。第二类较广。它包含其它有色金属(例如铜)的化合物、铁的化合物和无矿岩石。
    最简单转入气相的是锑化合物。在772℃下蒸气压力(Psb2O3)为了7.98千帕。
    铅的硫化物具有高的挥发性。
    应当把高价氧化物和硫酸盐的离解进程、固相和气相组分之间、固相和液相组分之间的相互作用归入鼓风炉里的交互反响。例如,硫酸铅在温度高于707℃时显着离解,PbO2在627℃下实际上彻底分化成PbO。未分化的硫酸铅与硫化物按下列反响相互作用:
PbSO4+PbS=2Pb+2SO2           (1)
    SO2的平衡压力在597℃时为3.99千帕,在673℃时为100.4千帕。
    炉身的固体炉料遭到上升的气流穿透,气流的组分之一是CO-风口区焦炭未彻底焚烧的产品。正如前面指出过的那样,有色金属氧化物是简单复原的。复原进程基本上是在固相中按固态-气态流程进行的。
    氧化铅在177℃下按下列反响开端复原:
PbO+CO=Pb+CO2                   (2)
    锑的氯化物(Sb2O3)按下列反响复原:
Sb2O3+CO=2Sb+CO2                 (3)
温度规模为400~700℃。
    反响式(191)和(192)是所期望的,由于熔炼的意图是制取铅锑合金。
    跟着炉料向风口区(最高温度区)移近,固态和液态组分之间的反响以及液相中的相互作用均在开展。
    在这方面,图1所列出的PbO-Sb2O3体系最有含义。从图上能够看出,Sb2O3使PbO的熔点大大下降。氧化物相与金属相之间建立平衡:
3PbO+2Sb←→Sb2O3+3Pb             (4)
    反响的平衡常数可经过活度反映出来:
K=apbasb2o3/a3pboa2sb          (5)

 
图1 PbO-Sb2O3体系状况图
    温度为802℃时铅中锑的平衡浓度与渣中Sb2O3含量的相关联系如下:
Sb2O3(%)            20    24    30    36    40
Sb(%)            0.018    0.04    0.13    0.40    1.0
    所列数据证明,PbO是锑的氧化剂。因而,为了最大量地把锑转入金属铅,需要在炉中发明用气态复原剂(CO)复原铅和锑氧化物的条件。[next]
    金属铁在熔炼中也能起到复原作用。铁以炉料组分入炉,有时也专门以熔剂投炉。氧化铁是造渣所必需的,金属铁用于下列反响的相互作用:
PbO+Fe=FeO+Pb           (6)
PbS+Fe=FeS+Pb               (7)
    液态熔炼产品、渣和金属在炉缸内集合,并在那里依照密度分层。铅从炉缸下部不断排出(经过流槽),渣经过放在炉缸上部的出料口周期性地排出,这为在“金属与渣”界面上的进程进行发明了有利条件,并使体系挨衡状况。
    鼓风炉熔炼的实践  熔炼再生含铅质料所选用的炉子在结构上不同于复原熔炼从精矿中出产的铅烧结块的炉子,只要尺度较小罢了。这是以处理富料为条件的。基本上使用矩形截面的水套炉。在外国的实践中,某些情况下选用圆形和椭圆形的鼓风炉。在国内的实践中选用的鼓风炉如图2所示。风嘴部分的截面积2~5米2。为了向炉中供应空气,装一些开口直径为110~120毫米的几个风嘴。风口压力为25~30千帕。炉子装有蒸腾冷却水套。蒸腾冷却使熔炼进程安稳,进步修理间期,削减结瘤。使用再生能源可发生0.5~0.6兆帕压力的蒸气(3~4吨/小时)。
   

                          图2 熔炼再生铅质料的鼓风炉(图中的单位为mm)    选用240~300℃热风进行熔炼可到达最佳技能经济指标。热风在一起削减15~20%焦炭的条件下可加速熔炼进程,调理炉气和炉料间的热交换,在下降渣中的氧化亚铁含量后,可使用较难熔的钙质炉渣。成果削减了铅跟着渣的丢失。
    用炉顶渠道向炉中装料。凭借翻转电动料车把烧结块、焦炭、蓄电池废料装入炉中。装入料的高度保持在炉顶渠道水平面以下1.5~2.0米处。乌克兰锌厂处理烧结块和废铅蓄电池时选用以下成分的炉料:烧结块20~25%,废铅蓄电池和废料块70~73%,焦炭7~8%。
    铅不断经过虹吸从炉子里放入浇包,再运往精粹车间。渣(冰铜)周期性地(或不断地)放入前床,在前床从渣中别离出金属珠滴,然后金属渣铁入渣沟水碎并送往渣堆。在出产第三种产品----冰铜时,将冰铜注入链模并送去加工。渣的产出率为烧结块和废铅总量的35~45%。渣的成人旭:SiO230~45%,Al2O39~11%,FeO20~30,CaO14~19%,铅0.5~1.5%,锑0.5~1.5%,铜0.2~0.25%,锡0.5~1.25%。
    表1列出的是鼓风炉熔炼再生铅质料的物料平衡,表2列出的是金属在鼓风炉熔炼产品中的分配情况。[next]
表1  鼓风炉熔炼再生铅质料的物料平衡





质料和熔炼产品

%

首要金属含量(%)


Pb

Sb

Sn

Cu


入炉料

 

 

 

 

 


烧结块

39.20

20.89

0.61

0.47

0.98


废蓄电池

44.20

71.50

2.42

0.13

0.20


未分选质料

4.20

68.0

2.92

0.44

0.01


浮渣

4.86

62.21

3.99

2.10

7.38


返渣

7.14

0.95

0.04

0.07

0.21


熔炼产品

 

 

 

 

 


粗铅

46.18

93.47

3.51

0.45

1.25


炉渣

46.45

0.95

0.04

0.07

0.21


冰铜

4.96

15.13

0.14

0.33

5.10


烟尘

2.40

48.44

0.58

2.38

0.35
表2  金属在鼓风炉熔炼产品中的分配情况(%)





熔炼产品

Pb

Sb

Sn

Cu


粗铅

93.98

99.36

56.47

66.34


炉渣

0.96

1.25

8.84

11.20


冰铜

1.62

0.43

4.43

29.10


烟尘

2.53

0.85

15.21

0.95


丢失

0.63

0.21

3.06

0.25


差错

-0.28

+2.10

-11.99

+7.84
    有色金属随渣的丢失直接取决于炉料的复原彻底程度。与渣贫化的一起,粗铅中金属杂质的含量增加,单位产值高。杂质漂浮在料锅的表面。
    鼓风炉熔炼铅蓄电池废料的热平衡列于表3(以100千克炉料核算;焦炭耗量12%;灰分10%,废气中CO含量14%,CO2含量14%)。
表3  鼓风炉熔炼铅蓄电池废料的热平衡





热收入项

热量(%)

热支出项

热量(%)


从碳焚烧至CO2

75.1

氧化物复原

16.8


从碳焚烧至CO

22.7

金属及难熔浮渣

2.9


物理热:

 

 

 


鼓风

1.0

炉渣

3.0


炉料

1.2

水套的水

41.5


 

 

烟气

35.8


总计

100

总计

100
    热收入的基本项是焦炭和有机化合物的焚烧。丢失的热首要是被水套中的水和烟气带赶开的。
    与其它处理块状再生质料的办法比较,鼓风炉熔炼具有出产率高和工艺接连操作的特色。下面列出鼓风炉熔炼的首要技能经济指标:
单位出产率(吨/米2·昼夜)(按炉料)事如神        50~60
焦耗(%)                             8~12
鼓风压力(千帕)                      25~30
温度(℃)        
热风                                   250~300
废气                                   200~300
铅含量(%)                           
粗铅                                   91~94
冰铜                                   35~40
炉渣                                   4~3
烟尘                                    2~5
    鼓风炉熔炼的缺陷是炉尘排出量大,仅能碎料烧结块,且用贵重的焦炭。
    鼓风炉处理铅烧结块、再生质料和废铅蓄电池的工艺流程。