Технические науки / металлургия

Косенко В.М., Грицай В.П., Іванов В.І., Мосейко Ю.В.

оптимізацІЯ складу шлаку шахтноГО плавЛЕННЯ вторинної сировини, ЩО МІСТИТЬ СВИНЕЦЬ

Запорізька державна інженерна академія

Під час переробки складної багатокомпонентної коштовної сировини у кольоровій металургії актуальним завданням є створення маловідходних технологічних процесів, що забезпечують високий ступінь витягання всіх цінних компонентів у товарні продукти, а також повну утилізацію значної кількості силікатних відходів (шлаків). Постійна інтенсифікація пірометалургійних процесів виплавляння кольорових металів супроводжується значним зростанням їх втрат із шлаками [1]. Вміст кольорових металів у шлаках як традиційних, так і автогенних процесів, часто суттєво перевищує вміст даних металів у сировині, що переробляють.

У зв’язку з цим доцільним є створення методів переробки рудної та вторинної сировини кольорової металургії, що забезпечують підвищення ступеня витягання цінних металів за рахунок змінювання речовинного складу додавань флюсів, а також зниження витрат на переробку силікатних відходів, що містять мідь, цинк і свинець.

Одним з основних напрямів вдосконалення технології зазначеної переробки сировини з метою витягання з неї цінних компонентів може бути оптимізація складу шлаків металургійного виробництва.

Як досліджувану систему розглядали шлак шахтного плавлення вторинної свинцевої сировини з метою визначення її оптимального складу.

Аналізу піддавали сировину, компонентний склад якої подано у табл. 1.

У ході досліджень відбирали проби промислових шлаків і визначали вміст свинцю, оксидів кальцію, алюмінію та заліза (II), а також диоксиду кремнію.

 

 

Таблиця 1 – Компонентний склад свинцевого агломерату

Вид сировини

Компонентний склад, %

Pb

Sb

Cu

Sn

S

FeO

CaO

SiO2

Al2O3

Інші

мілко-

грудковий

25,80

0,61

0,95

0,81

2,21

23,90

10,00

23,30

8,30

15,12

крупно-грудковий

75,23

3,99

1,60

0,10

4,51

1,63

3,40

3,81

0,77

4,90

Результати проб піддавали статистичному аналізу з використанням методу множинної кореляції. Одержані коефіцієнти кореляції свідчать про існування статистичного зв’язку між досліджуваними чинниками.

Встановлено [2], що під час збільшення вмісту оксиду кальцію в шлаку втрати свинцю зменшуються. Найбільш значне їх зниження спостерігали, коли вміст оксиду кальцію у шлаку становить 19...22 %.

Шлак, що містить 20...24 % оксиду заліза, 31...40 % диоксиду кремнію та 13...16 % оксиду алюмінію, характеризується мінімальним значенням втрати свинцю.

Для обгрунтування одержаних результатів промислових випробувань за лабораторних умов проводили комплекс експериментів. Вивчали поведінку свинцю під час плавлення вторинної сировини, що містить свинець, залежно від складу шлаку, температури плавлення та тривалості витримки.

Плавлення сировини складу, вказаного в табл. 1, здійснювали в алундовых тиглях за температури 1250...1300 °С. Тривалість витримки розплаву складала 45...60 мин., охолоджування проводили шляхом гартування у воді. Як відновник використовували коксик (у кількості 9...11 %).

План і результати повного факторного експерименту (ПФЕ) подано у табл. 2.

Залежність втрати свинцю відповідно до результатів ПФЕ має вигляд:

,

де  PPb - втрати свинцю;  х1, х2, х3 - вміст SiO2, FeO і СaО відповідно.

 

 

                   Таблиця 2 – План і результати лабораторного експерименту

Номер

SiO2, % (x1)

FеO, % (x2)

CаO, % (x3)

Втрати свинцю, %

1

40

24

24

2,4

2

40

20

24

1,4

3

31

24

24

1,2

4

40

24

15

2,3

5

31

20

24

0,9

6

40

20

15

1,6

7

31

20

15

2,0

8

31

20

15

1,9

З аналізу даних табл. 2 виходить, що для шахтного плавлення вторинної сировини, що містить свинець, якнайкращим є шлак наступного складу:  31 % диоксиду кремнію, 20 % оксиду заліза (II) і 24 % оксиду кальцію. У такому разі втрати свинцю є мінімальними та не перевищують 0,9 %, що менше ніж значення, яке припустиме санітарними стандартами (1,0 %). Відвальний шлак такого складу може бути рекомендованим як сировина для потреб промислового, цивільного та дорожнього будівництва.

Література:

1.     Шелудяков Л.Н., Касьянов Э.А., Макаренков Ю.А. Комплексная переработка силикатных отходов. - Алма-Ата:  Изд-во АН КазССР, 1985. - 171 с.

2.     Косенко В.Н., Крысенко Н.С. Снижение потерь металлов со шлаком вторичной свинцовой плавки / Металлургия:  научные труды ЗГИА. - Запорожье:  РИО ЗГИА, 1998. - С. 59-62.