В начало Написать нам Карта сайта | RSS
Уральский рынок металлов


Предлагаем Вам разместить информацию в бегущую строку - 1000 рублей в месяц - за каждые 10 слов | Ежедневно посетители сайта смогут видеть информацию о Вашем предприятии. | Минимальные затраты - максимальный результат!!!
Новости Журнал О компании Статьи Аналитика Тендеры Рекламодателям Подписчикам Форумы Бизнес-навигатор Карта сайта Мероприятия Вопросы-ответы
В начало // Журнал / Все номера / УРМ №9 (сентябрь 2005) / Новые технологии в переработке вторичного свинца
← оглавление номера

Цветные металлы:

Новые технологии в переработке вторичного свинца

Сергей Точилин, Алексей Фатин, Михаил Береговой, Валерий Демихов 

Цветные металлы и сплавы из вторичного сырья играют важную роль в общем балансе производства и потребления цветных металлов в нашей стране: их доля по отношению к общему объему производства цветных металлов составляет около 25%. Одним из наиболее широко используемых в промышленности металлов является свинец. В настоящее время мировое производство его достигло порядка 7 млн. т в год, то есть по количеству произведенных металла и сплавов свинец находится на четвертом месте в мире после алюминия, меди и цинка.

Использование свинца непрерывно растет потому, что во многих случаях нет альтернативных материалов для его замены, в частности, в наиболее распространенных источниках тока – свинцово-кислотных аккумуляторах. Так, по данным международной межправительственной организации, занимающейся вопросами мирового производства и потребления свинца и цинка – International Lead and Zinc Study (ILZSG), и прогноза на ближайшие годы (минимум до 2030 г.), рост выпуска бытовых и промышленных аккумуляторов (при непрерывном их совершенствовании) будет обеспечивать повышение потребления свинца и стимулировать увеличение общемирового производства этого металла, сплавов на его основе и другой свинецсодержащей продукции независимо от частичного сокращения его использования в других отраслях.

Анализ практики сбора отработанных свинцово-кислотных аккумуляторов в развитых странах показал, что высокий уровень утилизации вторичного свинцового сырья может быть обеспечен при разработке и введении в действие регламентирующего нормативно-правового законодательства, а также экономического стимулирования этой деятельности со стороны государственных организаций и промышленно-финансовых объединений.

Из вышесказанного следует, что отработанные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (АКБ) стали составлять основу вторичного свинцового сырья. При переработке батарей энергозатраты на получение свинца и его сплавов в 3,5-4 раза меньше, чем при переработке концентратов. Затраты на очистку технологических и аспирационных газов от пыли, оксидов серы и азота до установленных норм выброса при переработке вторичного свинцового сырья меньше, чем при переработке рудного сырья. Следует отметить, что используемые в настоящее время в мировой практике способы переработки вторичного свинцового сырья постоянно совершенствуются, создаются новые способы, обеспечивающие повышение эффективности производства свинца и уменьшение воздействия его на окружающую среду.

В России в настоящее время основным источником промышленного производства свинца является вторичный свинцовый лом. На территории страны находится до 1 млн. т свинца в отработанных свинцовых аккумуляторах. Эти величины ежегодно возрастают на 50-60 тыс. т вследствие неудовлетворительного сбора и переработки аккумуляторов. Поэтому актуальным является вопрос переработки отработанных свинцовых аккумуляторов в пирометаллургических агрегатах (отражательных, вращающихся короткобарабанных, электропечах и шахтных печах). Технология переработки, преимущества и недостатки указанных процессов довольно полно изложены. Следует отметить определенные преимущества плавки неразделанных свинцовых аккумуляторов в шахтной печи: высокая удельная производительность, отсутствие участка разделки аккумуляторов, возможность переработки неразделанных аккумуляторов, низкая температура отходящих газов.

В ЗАО «Комбинат по переработке вторичных ресурсов «Сплав» (ЗАО «КПВР «Сплав» г.Рязань) шахтная печь по переработке свинцовых аккумуляторов была введена в эксплуатацию в 2002 г. по проекту ООО СКБЦМ с учетом опыта работы шахтных печей и технологии переработки неразделанных свинцовых аккумуляторов на заводах «Укрцинк» г. Константиновска, ЗАО «Курский завод «Аккумулятор» и фирмы «Варта» (Германия).

Основными отличительными конструктивными и технологическими решениями являются увеличение высоты шахты и способа загрузки печи для возможности полной переработки органических соединений, а также увеличения остроты дутья (подбор диаметра и расположения дутьевых фурм) для возможности переработки не только неразделанных аккумуляторов, но и переработки широкого ассортимента свинцовосодержащего сырья. На комбинате «Сплав» с целью экономии кокса и увеличения производительности шахтной печи используется обогащение воздушного дутья кислородом, а также подогрев воздуха теплом отходящих газов печи дожига органики.

Свинцовые аккумуляторные батареи содержат в основном металлический свинец пластин и клемм (~ 35%), оксисульфатную пасту (~ 41%), и органические соединения корпусов и сепараторов (~ 17%).

В шихтноприготовительном отделении остатки электролита (серной кислоты) собираются в зумф, затем перекачиваются в накопительную емкость для отправки потребителю. Неразделанные свинцовые аккумуляторы с флюсующими добавками загружаются кюбелем (емкостью 4 т) через раздвижные шторки в верхнюю колошниковую часть печи, где происходит сушка и нагрев шихты. По достижении температуры плавления свинцового сплава (327-350°С) металл стекает по горячей шихте в нижние слои, являясь осадителем (коллектором) для восстанавливаемого из пасты свинца. В этой зоне и ниже происходит частичное сжигание и возгонка органических соединений аккумуляторов. В более низких слоях шахты печи протекают восстановительные и осадительные реакции получения свинца из оксисульфатной пасты.

Восстановительные реакции идут между углеродом кокса (оксидом углерода) и оксидом свинца. При температурах выше 500°С начинается реакция карботермического восстановления в твердой фазе и выше 886°С (температура плавления РвО). Интенсивно идет реакция в жидкофазном состоянии
РвО+С=Рв+СО. (1)

Восстановление оксида свинца происходит также при взаимодействии с оксидом углерода по реакции
РвО+CО=Рв+СО2. (2)

Далее сульфат свинца начинает диссоциировать при температуре выше 800°С по реакцииРвSO4 ®
РвО+ SO2 +0,502. (3)

Частично сульфат свинца восстанавливается углеродом до сульфида цинка и оксида углерода по реакции
РвSO4 + 4С = РвS+ 4CО. (4)

Далее сульфид свинца вступает в реакцию с оксидом свинца:
РвS + 2РвO = 3Рb + SO2 (начиная с t 600°С и выше) (5)

и оставшимся сульфатом
РвS + РвSO4= 2Рb + 2SO2 (начиная с t 550°С и выше) (6)

При этом образуется свинец, в котором растворен оставшийся РbS.

Для удаления сульфида свинца в шихту вводится металлическое нелегированное железо с размером кусков 200x200 мм, происходит осадительная реакция сульфида свинца с металлическим железом
РbS + Fe « FeS + Pв. (7)

Реакция начинается при 900°С, скорость её увеличивается с повышением температуры и достигает максимума в зоне фурм при 1100-1200°С. Реакция (7) обратима, поэтому процесс осаждения не идет до конца.

В шихту делается присадка оборотного шлака кусками размером 100-150 мм, что способствует более быстрому и равномерному плавлению шихты, а также делает шихту более пористой и газопроницаемой. Оборотный шлак плавится быстрее и при более низкой температуре, чем остальные тугоплавкие компоненты шихты. Плавление оборотного шлака начинается в верхних горизонтах печи; расплавленный шлак, стекая в пояс фурм, растворяет тугоплавкие компоненты, способствуя плавлению и их дальнейшему реагированию. Количество оборотного шлака составляет 80% от получаемого шлака. Диоксид кремния (SiO2), находящийся в зоне кокса (12%), оксисульфатной пасте (1,3%) и металлическом ломе (4%), повышает его содержание в шлаке, поэтому для поддержания необходимого химического состава легкоплавкого шлака (SiO2 – 30-38%, FeO – 25-35%, CaO – 17-20%, Pb – 0,8-1,2%) в шихту добавляют железнорудные окатыши (» 80% FeO) и известняк (» 50% СаО). Шлак шахтной печи отвальный, свинец находится в силикатной форме, относится к IV - V классу опасности и используется при строительстве.

Добавляемый в шихту известняк также разлагает сульфид свинца по реакции
РвS + CaO + С = Рb + СаS + СО. (8)

Эта реакция способствует понижению выхода штейна и повышению извлечения свинца в черновой сплав. Образующийся сернистый кальций растворяется в шлаке.

Шлакообразование и штейнообразование, начавшееся в верхних горизонтах печи, заканчивается в поясе фурм, ниже которого расплавленные продукты плавки распределяются по удельным весам в горне печи (внизу черновой свинец, над ним штейн и шлак). На поверхности контакта расплавленных продуктов происходит окончательный взаимный обмен компонентами: оксиды концентрируются в шлаке, сульфиды в штейне и металлы в свинце.

Черновой свинец получается следующего химического состава: Sn – 0,004-0,007%, Sb – 1,8-2,0%, As – 0,004-0,006%, Bi<0,02, Сu – 0,06- 0,07% /ост.Pb.

Далее черновой свинец идет на рафинирование с получением товарного металла.

Колошниковые газы с температурой 200-280°С поступают в камеру дожига, где происходит сгорание смолистых органических соединений в потоке при температуре 1000-1100 °С. Эта температура поддерживается за счет подачи незначительного количества природного газа через горелку. Отходящие газы частично охлаждаются за счет подогрева дутьевого воздуха и далее охлаждаются путем подачи аспирационных газов перед рукавными фильтрами ФРИ-360 до температуры 200-220 °С. В работе находятся пять фильтров с общей фильтрующей площадью 1800 м2 с тканью «Арсалон». Скорость фильтрации наиболее благоприятна по сравнению с другими шахтными установками и составляет 0,4 м3/(м2 мин.), что позволяет в совокупности с глубокой очисткой от пыли в инерционном пылеуловителе и камере дожига достичь очистки газов от пыли до 1,1-1,2 мг/нм3.

Перечисленные выше технические решения позволили достичь высокой эффективности очистки отходящих газов, соответствующей нормативным выбросам вредных веществ в атмосферу. Уловленная пыль частично идет в оборот, частично реализуется на сторону. Проектом предусмотрена переработка пылей с получением свинцовосодержащих соединений, идущих в оборот на переработку в шахтной печи, и получение комплексных калийных удобрений.

На комбинате «Сплав» достигнуты показатели работы шахтной печи выше аналогичных печей:
– пререработка в шихте 100% неразделанных свинцовых аккумуляторных батарей,
– удельный проплав по шихте достигает 70 т/м2 в сутки,
– извлечение металла из сырья в черновой свинец составляет 95-96%,
– выход чернового свинца составляет 32% от загружаемой шихты,
– удельный расход кокса снижен до 140 кг на тонну чернового свинца,
– показатели по удельному расходу на тонну чернового свинца электроэнергии (88 кВт-ч/т Pb) и расходу природного газа (13,5нм3/т Pb) значительно ниже расхода других шахтных печей.

Черновой свинец шахтной плавки направляется в отделение рафинации, где в рафинировачных котлах доводится до марочного свинца. Контроль качества свинца (химический состав) осуществляется на базе современного спектрометра МФС-8 с компьютерной обработкой результатов.

Журнал

   
Ваше имя:  
Пароль:     
  запомнить меня
  Регистрация  Забыли пароль?

Бизнес-навигатор

   Меткомплекс
   Наука и образование
   Органы власти
   Отраслевые союзы
   Смежные отрасли


Атомстрой комплекс
ЛитМаш
ЗаводЭкоТехнологий
 
Отраслевая наука 


 
        ООО «УралИнфо»
   Телефон/факс: (343) 350 71 71
   г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58, офис 601        
            urm@urm.ru
пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
«РЎСѓРјРјР° технологий» «Сумма технологий»
продвижение сайта