Практически весь объем металла, используемый в металлургии, получают именно пирометаллургическим методом. Используются для этого различного вида плавки.
Восстановительная плавка – универсальный способ, пригодный для руды с любым содержанием вещества и с любыми добавками. Свинцовый концентрат, как правило, сульфидный, после обогащения, перемешивают с флюсами и окисляют с тем, чтобы из сульфида металла получить оксид – эта стадия носит название агломерирующий обжиг. При этом окислению подвергаются и другие соли, так что в итоге полученный агломерат включает оксиды металлов. Материал измельчается перед тем, как подавать его в печь.
В шахтной печи продукт плавят в восстановительной атмосфере, то есть, в присутствии угарного газа. В результате получают черновой свинец, включающий примеси меди, золота, серебра, висмута.
Затем черновой свинец подвергается рафинированию, то есть, повторной плавке с тем, чтобы получить чистый металл и агломерат, включающий другие примеси. Последний отправляется на медный завод для извлечения других веществ. Может использоваться и плавка с дополнительными ингредиентами с тем, чтобы удалить примеси – меди и висмута, например.
Как правило, шахтная плавка в присутствии угарного газа не обеспечивает 100% восстановление и шлак все еще содержит изрядное количество свинца. Поэтому шлак подвергают повторной пирометаллургической обработке – фьюмингованию.
Судя по археологическим находкам, свинец производился еще в 7 тыс. до нашей эры. Уже в Древнем Риме выплавка металла достигала 80 тыс. тонн в год. В 19 веке Британия, Германия и Испания – основные производители, поставляли около 250 тыс. свинца в год.
И хотя сегодня сфер применения его стало меньше, производится металл в огромных масштабах. Поэтому сегодня мы погорим о производстве свинца из руды, его рафинировании, а также последующем изготовлении деталей и прочих изделий из свинца.
Содержание
· 1 Структура и состав металла
· 2 Производство свинца
o 2.1 Сырье
o 2.2 Технологии
§ 2.2.1 Пирометаллургический метод
§ 2.2.2 Гидрометаллургические методы
o 2.3 Оборудование
o 2.4 Известные производители
Структура и состав металла
Свинец – металл, довольно инертный, поскольку быстро покрывается защитной оксидной пленкой. Обладает довольно низкой теплопроводностью, и не слишком хорошей электропроводностью – намного ниже меди. Металл относят к тяжелым, однако при нормальной температуре он мягкий, легко режется.
Кристаллическая решетка – кубическая, гранецентрированная. При всех температурах устойчивой является одна фаза, поэтому свои свойства свинец не изменяет при колебаниях температуры или давлении, кроме некоторых физических – поверхностного натяжения, например.
Интересно вот какое свойство свинца: способность поглощать рентгеновское излучение. Существует закономерность: чем больше порядковый номер элемента, тем в большей степени вещество поглощает, и в меньшей степени рассеивает излучение. Свинец чаще всего используют в качестве защитного слоя, поскольку металл не только успешно справляется с этой задачей, но и является относительно доступным. В общем, вещества с большой молекулярной массой не распространены и добыча их сопряжена с большими трудностями.
Об особенностях производства свинца расскажет данное видео:
Производство свинца
Свинец не относится к редким металлам. В земной коре он составляет 1,6·10¯3, что, учитывая массу литосферы, составляет весьма значительную цифру. В основном для выплавки металла применяют полиметаллические руды: свинцово-цинковые, медно-свинцово-цинковые, включающие и другие элементы – золото, серебро, висмут, мышьяк и так далее.
В общем, схема производства металла выглядит так:
1. добыча сырья;
2. подготовка шихты;
3. агломерирующий обжиг;
4. плавка – шахтная;
5. огневое рафинирование чернового свинца.
При расчете шихты пытаются так рассчитать ее содержимое, чтобы конечный агломерат – до стадии шахтной плавки, оказывался самоплавким. Таким образом удается избавиться от необходимости вводить флюсы при плавке.
Про сырье для производстве свинца читайте ниже.
Сырье
Наиболее важными минералами является галенит – сульфид свинца, церуссит – карбоновая соль, англезит – сульфат. Как правило, содержание металла в руде не превышает 8–9%, поэтому в производстве руду сначала обогащают различными методами. В основном разрабатываются сульфидные руды, поскольку относят к наиболее богатым.
До 40% свинца получают из вторичного сырья. Металл относят к высокотоксичным, все изделия из него и большинства его соединений требуют специальной утилизации. Поэтому технологии, позволяющие переработать опасное вторсырье, а не пытаться истребить тяжелый металл, появились довольно давно и весьма активно используются. Так как состав его заметно отличается от состава первичного сырья, вторичное обычно используют для получения разнообразных сплавов.
Так как свинцовосодержащая руда имеет очень сложный состав, она подвергается длительной и разнообразной обработке, прежде чем оказывается вблизи печи.
· В первую очередь руду измельчают – исходя из характеристики породы, и подвергают гравитационному обогащению, проще говоря, разделению по массе, с тем, чтобы выделить концентрат галенита.
· Затем продукт подвергается флотационному обогащению: заливают водой, затем перемешивают сжатым воздухом с примесью определенных реагентов скипидара. При этом галенитовая пена всплывает, а другие ингредиенты оседают на дно емкости.
Флотацию применяют несколько раз и в разных вариациях в зависимости от характера руды. Так, для обогащения сульфидных руд применяют 2 основных способа:
· коллективный – применяется к породам с относительно низким содержанием сульфидов до 25%. Флотация осуществляется несколько раз, на каждом этапе выделяют соответствующий концентрат: сначала медно-свинцовый с тем, чтобы подвергнуть его вторичной флотации и отделить свинец от меди, затем цинковый и пиритный;
· прямой селективный – метод позволяет последовательно с помощью разных химических реагентов выделить свинцовый, медный, цинковые концентраты. Этот способ применяется чаще.
Далее будет рассмотрена технологическая цепочка производства свинца.
Добыча свинца рассмотрена в данном видеоролике:
Технологии
Основными промышленными способами получения свинца являются пирометаллургический и гидрометаллургический. В первом случае все компоненты сырья подвергаются плавке, во втором – концентраты разлагают в растворителях, а затем восстанавливает свинец химическими способами.