Спосіб та апарат для рафінування свинцю

Винахід стосується кольорової металургії, одержання та рафінування металів, а саме рафінування свинцю. Для більшості промислових підприємств чорновий свинець після знеміднювання підлягає рафінуванню від таких активних металів-домішок, як сурма, миш'як, срібло , цинк, а також, при необхідності, від селену та телур у. Одним зі способів видалення металевих домішок із свинцю є окислювальне рафінування. Відомі "Спосіб і пристрій для рафінування чорнового свинцю", заявка Німетчини №3831898, С22В13/06, з.20.09.88р., яка прийнята в якості прототипу для обох об’єктів, що заявляються. Відомий спосіб рафінування свинцю включає взаємодію розплавленого знемідненого чорнового свинцю з окислювачем-технічним киснем, який уводять в обмежений простір і для створення турбулентного потоку в цей же простір за допомогою насосу нагнітають розплавлений свинець. Відбувається перемішування, окислення домішок і їх відділення в цьому ж просторі. Пристрій для здійснення відомого процесу рафінування включає рафінувальний котел зі свинцем та прилад у вигляді двох циліндрів, що вставлені один у другий і створюють обмежений простір для взаємодії окислювача з металами-домішками та відділення оксидів, які спливають. Турбулентний потік рідкого свинцю створюється за допомогою насосу, який розміщений також в котлі з розплавленим металом. Котел закритий кришкою з газовідводом відхідних газів. Як відомий спосіб рафінування свинцю так і пристрій для його здійснення складні за своїм оформленням і потребують значних енергетичних витрат. В основу винаходу, що заявляється, поставлена задача зниження енергетичних витрат за рахунок підвищення швидкості рафінування чорнового свинцю шляхом інтенсифікації процесу окислення металівдомішок, а також спрощення технологічної схеми процесу. Поставлена задача для способу рафінування свинцю здійснюється тим, що у відомому способі рафінування, який включає взаємодію розплавленого свинцю з окислювачем-киснем при перемішуванні з наступним відділенням оксидів металів-домішок, винаходів, що заявляється, у якості окислювача використовують стиснуте повітря, а окислення та перемішування здійснюють одночасно в усьому об'ємі металу, що рафінують. При цьому витрати стисн утого повітря складають 5-6тис. м 3/годину при тиску 4-5ата. Поставлена задача для апарату здійснюється тим, що у відомому рішенні, яке включає рафінувальний котел, кришку з газовідводом вихідних газів і пристрій для подавання окислювача, в апараті, що заявляється, пристрій для подавання окислювача-стиснутого повітря виконаний у вигляді колектору з Zпдібними патрубками, що закріплені на рамі, яка встановлена на котел таким чином, що нижня частина патрубків з отворами для подавання стиснутого повітря знаходиться над днищем котла на відстані 700-800 мм. В способі, що заявляється, процес видалення домішок іде через окислення свинцю киснем повітря. Оксид свинцю мало розчинний в металі, що рафінується. Дифузія оксиду свинцю в розплаві проходить швидко з підвищенням поверхні контакту газ/метал, що досягається при продуванні розплаву свинцю стиснутим повітрям і одночасному перемішуванні в усьому об'ємі металу, що ра фінують. Підвищується швидкість окислення металів-домішок тому, що оксид свинцю утворюється на поверхні спливаючих повітряних пузирів і реагує з домішками за час руху п узирів, траєкторія якого збільшується завдяки розташуванню отворів на нижній частині патрубків, що звернені, до днища котла. Крім того перемішування більш інтенсивне та відбувається в більшому об'ємі металу, що рафінують, прискорює дифузію домішок в рідкому свинці. Все це приводить до підвищення швидкості рафінування і, відповідно, до зниження витрат енергії. Тим більше, що не потребується дорогокоштуюче та енергоємне виробництво технічного кисню, наявність насосу для створення турбулентного перемішування, як у прототипі, та значно збільшується площа контакту окислювача з розплавом знемідненого чорнового свинцю. Оскільки метали-домішки мають більшу спорідненість до кисню, ніж свинець, а їхні окиси не розчинні в розплаві свинцю, вони спливають на його поверхню та видаляються. Параметри, що характеризують процес подавання стиснутого повітря, вибрані експериментально. Виконання в апараті, що заявляється, пристрою для подавання окислювачу у вигляді колектору з Zподібними патрубками, в нижній частині яких розташовані отвори для подавання стиснутого повітря в розплав свинцю, дозволяє здійснювати окислення металів-домішок у всьому об'ємі котла, а не в обмеженому просторі. При цьому підвищується інтенсивність окислення домішок і, відповідно, швидкість рафінування свинцю. Конструкція апарату і сама технологічна схема, що заявляються, прості у виконанні. Апарат для рафінування свинцю, що заявляється, зображений на Фіг.1 2 та включає рафінувальний котел 1, пристрій для подавання стиснутого повітря в розплав знемідненого чорнового свинцю, який має раму 2 із закріпленими в ній Z-подібними патрубками 3 диаметром 50мм і під'єднаними до колектору 4. Кожний з патрубків 3 має регулюючий пристрій 5 стиснутого повітря. Рама 2 встановлена зверху котла 1 таким чином, що нижня частина патрубків 3, яка має довжину 150 мм і вісімнадцять отворів диаметром 1618мм виконаних через 100мм (на фігурі показані), віддалена від днища котла 1 на відстань 700-800мм. Котел 1 закритий кришкою 6. що являє собою циліндричний перехідний у конус ковпак з пристосуванням для видалення вихідних газів 7. Циліндрична частина кришки 6 має пристосування для кріплення до котла 1. Спосіб рафінування свинцю здійснюється таким чином. На котел 1 з розплавленим знемідненим свинцем, температура якого 580-600°С, встановлюють пристрій для подавання стиснутого повітря, що складається з рами 2, на якій жорстко закріплені Z-подібні патрубки 3, що під'єднані до колектору 4. Колектор 4 під'єднують до магістралі стиснутого повітря, відкривають регулюючі пристрої 5 на кожному патрубку та розпочинають продувку розплаву свинцю стиснутим повітрям при тиску 4-5ата. Стиснуте повітря виходить із отворів розташованих на нижній частині патрубків 3, створює інтенсивне перемішування та окислення металевих домішок тому, що пузирі повітря, що виходять з отворів, спочатку спрямовані до днища котла 1, а потім відбиваються від нього та піднімаються уверх. При цьому утворюються оксиди металів-домішок, які разом з пузирями спливають по всьому дзеркалу розплаву. Періодично здійснюють відбір проб свинцю та аналізують вміст домішок. При досягненні залишкового вмісту домішок , зумовленого ДЗСтом на відповідну марку свинцю, подання стиснутого повітря припиняється. Приклади виконання способу рафінування знемідненого чорнового свинцю. Приклад №1 (за прототипом). 150т чорнового знемідненого свинцю з вмістом 0,8% сурми, 0,05% миш'яку з температурою 580°С рафінували за допомогою технічного кисню. Через 6 годин метали-домішки були видалені. Швидкість рафінування складала 200кг/год. Приклад №2 (за рішенням, що заявляється). В рафініровочному котлі 1 знаходиться 150т знемідненого чорнового свинцю з вмістом сурми 2,83%, миш'яку 0,028% .Температура розплаву 590 °С . Стиснуте повітря подавали зі швидкістю 5,5тис. м 3/годину при тиску 4,5 ата в п'ять патрубків 3, розташованих на відстані 450мм один від одного і на відстані 750мм від днища котла 1. Періодично відбирали проби розплаву і аналізували їх на вміст сурми та миш'яку, відсутність яких визначено після 16 годин обробки свинцю стиснутим повітрям. Швидкість рафінування 220кг/годину, кінцева температура 605°С , витрати окислювача складали 160м 3/т свинцю, одержано 9,1т видалених металів-домішок з вмістом сурми 37,3%. Таким чином, використання способу рафінування знемідненого чорнового свинцю, що здійснюється в апараті ,які заявляються, дозволить підвищити швидкість рафінування розплавленого свинцю, знизити енергоємність та спростити технологічну схему процесу.