Гидрометаллургический способ получения свинца

Производство свинца: добыча руды, выплавка и рафинирование металла

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.

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.

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.

Пирометаллургический метод

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.

• Отражательная плавка на сегодня не применяется.
• Горновая плавка – тоже давно известный способ. Однако используется и сейчас, но ограниченно – для богатой руды. Здесь восстановительный обжиг и плавка, по сути, производятся одновременно: руда или концентрат загружается вместе с топливом – антрацит, древесный уголь, и продувается сжатым воздухом.
• Осадительная плавка – позволяет получать металл из руды без предварительного обжига. Суть ее сводится к способности более активных металлов вытеснять менее активные из их солей. При плавке сульфидного минерала с железом именно это и происходит: в итоге получают свинец и сульфид железа. Осадительная плавка на сегодня представляет собой академический интерес.
• Щелочная плавка – свинцовый концентрат нагревают в электропечи до 850 С с щелочным натром. В итоге получают довольно чистый металл и щелочной плав. Таким способом можно извлечь до 98% свинца из минерала.

Гидрометаллургические методы

Суть способа сводится к разложению конгломерата в растворах хлорного железа – водных. Процесс включает несколько этапов:

1. растворение свинцовых солей;
2. выщелачивание свинцовых соединении. При этом в раствор переходит множество примесей;
3. очистка рабочих растворов;
4. осаждение свинца – путем кристаллизации хлорида металла и дальнейшим электролизом, цементацией железным скрапом, электролизом с растворимыми анодами.

В настоящее время этот метод практически не применяется, несмотря на то, что по сравнению с пирометаллургическими представляет собой меньшую опасность для людей. Однако хлорирующий или сульфатизирующий обжиг – процесс дорогостоящий, и при осаждении металл из растворов имеет губчатую форму и его требуется брикетировать. К тому же конечный продукт все равно нуждается в рафинировании.

Далее мы погорим про оборудование для изготовления свинца из соответствующего сырья.

Оборудование

Главным действующим аппаратом линии является плавильная печь. Существует множество модификаций такого оборудования и подбирается оно исходя из особенностей технологии производства свинца. Плавка – процесс на редкость индивидуальный и, по сути, каждый завод производит плавку по собственной технологии.

К наиболее распространенным в России на сегодня относятся два метода и, соответственно, наиболее используемыми являются 2 вида устройства:

• печь для обжига во взвешенном состоянии – используется для прямой плавки. Эта технология – КИВЦЭТ-ЦС, была разработана в СССР. Она позволяет получить черновой свинец с долей металла до 97%. Обогащенную руду вместе с дымовыми газами или кислородом вдувают в вертикальную шахту, где при обжиге концентрат превращается в суспензию. При этом свинец и другие металлы превращаются в оксиды;
• кислородный конвертер – осуществляется продувкой кислорода через дутьевые трубы или донные фурмы. Производительность его несколько ниже.

Рафинирование осуществляется в специальных установках, устройство которых опять-таки определяется требованиями технологии.

Про заводы по добыче, производству свинца в России и мире поговорим ниже.

Известные производители

Залежи свинца в Росси весьма велики. Оцениваются они примерно на 9,2 млн. тонн: Россия уступает Австралии, США, Канаде и Китаю. По добыче металла РФ находится на седьмом месте.

Самым крупным производителем выступает ОАО «Горевский ГОК», а также центральная обогатительная фабрика ОАО «ГМК «Дальполиметалл». В Забайкалье самым известным является ОАО «Ново-Широкинский рудник» и ООО «Бугдаинский рудник». ОАО «Сибирь-Полиметалла» относится к самым значимым в Алтайском крае.

Свинец входит в состав полиметаллических руд, что затрудняет его выплавку и очистку. К тому же металл это токсичный и опасный. Активное применение вторичного сырья при использовании существенно снижает необходимость новых разработок, уменьшает опасность для окружающей среды.

О том, как изготавливают листовой свинец, смотрите в видео ниже:

Источник

Производство свинца: как делают свинец

Чтобы разобраться как делают свинец, важно ознакомиться с методами его добычи и производства, а также переработки. Большая часть используемого свинца, является вторсырьем, которое поступает на рынок с заводов по утилизации аккумуляторов. Выгодно купить свинец оптом от производителя в компании «АКБскрап» можно в любое удобное время – организация работает с любыми объемами и клиентами, вне зависимости от их юридического статуса. Приобрести этот металл можно в разном виде, по всем вопросам получить консультацию возможно по контактам компании.

Методы производства свинца

Основными на сегодняшний день, в мировой практике, являются два метода производства свинцового сплава: пирометаллургический и гидрометаллургический. Каждый из способов имеет как свои достоинства, так и недостатки. Добыча свинца производится из залежей этого металла в связанном состоянии. В основном встречаются месторождения сульфидов, карбонатов, сульфатов, хлоридов и хромитов, молибденов, а также других форм свинцовых руд. В чистом виде этот металл в природе не встречается.

Пирометаллургический метод производства

Данный способ изготовления свинца является основным в современной металлургии. Пирометаллургическую методику используют с применением различных видов плавки металла. Применяются обычно следующие ее разновидности:

• Горновая плавка;
• Восстановительная плавка;
• Отражательная плавка;
• Шахтная плавка;
• Осадительная плавка;
• Щелочная плавка.

На сегодняшний день почти весь объем свинца, используемый в металлургической промышленности, получают при помощи пирометаллургической методики производства с использованием восстановительной плавки.

Восстановительная плавка – считается универсальным способом. Она является пригодным методом плавки для руд всех категорий, вне зависимости от количества свинца в ней и с любым составом, добавками. Концентрат свинца, обычно сульфидный, после процесса обогащения, перемешивается с флюсами и окисляются с тем, чтобы из сульфида металла получился оксид – данная стадия получила наименование агломерирующий обжиг. Процессу окислению подвергают другие соли, в итоге полученный агломерат имеет в составе оксиды металлов. Готовый рабочий материал измельчается перед подачей в печь.

Внутри шахтных печей измельченный продукт плавится в восстановительной атмосфере, простым языком, в присутствии угарного газа. Таким способом получают черновой свинец. После восстановительной плавки в составе остаются примеси висмута, меди, золота, серебра и других ценных металлов.

Полученный черновой свинец обрабатывается, подвергаясь рафинированию: повторной плавке с целью получения чистого металла и агломератов, включающих примеси различного характера. Затем состав отправляется на медный завод для извлечения из продукта различных примесей и веществ. В современных технологиях производства встречается практика использования плавки с дополнительными ингредиентами для того, чтобы удалить примеси.

Шахтная разновидность плавки в присутствии угарного газа не всегда эффективна, так не обеспечивает высокого уровня восстановления.Шлак все еще включает изрядное количество свинца. В связи с этим шлак подвергается повторной пирометаллургической обработке для дополнительной добычи металла. Этот процесс называется фьюмингование.

Отражательная плавка на сегодняшний день в мировой практике не применяется, так как устарела.Горновая плавка – тоже старый метод, но продолжает использоваться при работе с богатыми рудами.Здесь восстановительный процесс обжига и плавки производятся одновременно: руда и концентрат загружается со специальными топливными брикетами из антрацита или древесного угля, дополнительно продувается в процессе сжатым воздухом.

Осадительная плавка – используется в металлургии реже, она позволяет получать сплав из руды без производства предварительного обжига. Данная методика сводится к законам химии: способности активных металлов вытеснить менее активные из их солей. С этой целью плавится сульфидный свинец с железом, в итоге происходит отделение свинца и сульфида железа. Этот метод плавки не используется на крупных предприятиях и интересует в основном ученых.

Еще один метод, щелочная плавка, позволяет получить из свинцового концентрата до 98% металла. При этом способе, свинцовый концентрат нагревается в электропечи до температуры в 850 градусов по Цельсию, с щелочным натром. В итоге получаются достаточно чистый сплав свинца, а также небольшое количество щелочного сплава.

Гидрометаллургический метод производства

В настоящий момент практически весь свинец добываемый из сырья получают пирометаллургическими способами, но также и существует гидрометаллургический метод. Данный способ производства подразумевает извлечение свинца из конгломерата при помощи хлорного железа. Метод включает в себя следующие этапы:

• Свинцовые соли растворяют в водном растворе хлорного железа;
• Свинцовые соединения выщелачиваются, в раствор выделяются примеси конгломерата;
• Рабочий раствор очищается;
• Осаждается свинец при помощи технологий кристаллизации, электролиза, цементации и благодаря воздействию растворимых анодов.

Гидрометаллургический метод используется реже пирометаллургического, так как является опасным для живых организмов, человека и рабочих в частности. Из достоинств метода – его дешевизна, плавка в разы дороже.

Важные свойства свинца

Данный металл один из самых известных в мире и распространен в жизнедеятельности человека с древних времен. Многие археологи предполагают, что именно свинец стал первым металлом который расплавил человек. Чтобы понять почему этот сплав цениться и в чем его особенность, следует изучить его основные свойства.

Плотность этого металла колеблется, при высоких температурах падает, при низких повышается. Молекулярная масса химического элемента «свинец» равняется 82 – это высокий показатель. Рабочие температуры для свинца следующие:

• Плавка – 327 градусов по Цельсию;
• Кипение – 1749 градусов по Цельсию;
• Литье – 400 градусов по Цельсию;
• Сверхпроводник – температура ниже 7,26К.

Важным свойством также является то, что свинец легко разрывается, сжимается и видоизменяется. Мягкость металла, основное его достоинство – по Бринеллю твердость составляет 3,2НВ.

Теплопроводность свинцового сплава ниже чем у других металлов – в 2 раза железа и в 11 раз меньше меди. Также обстоит дело и с электропроводностью. Металл имеет достаточно высокую коррозийную стойкость, но из-за высокой активности, способен раствориться в различных кислотах. При этом свинец устойчиво реагирует на воздействие хромовых, плавиковых, сернистых, фосфорных кислот.

Главный недостаток свинца как металла – его токсичность. Данный химический элемент способен нанести непоправимый вред здоровью, уничтожить кости, мозг и почки, а также негативно воздействовать на нервную систему. Именно из-за этого свинец используется сегодня всё реже, в основном внутри герметичных изделий, откуда не испаряются его вредные пары.

Видео о производстве свинца

Источник