Шахтная восстановительная плавка

Штейн и шпейза

Штейн представляет собой сплав сульфидов железа, меди, свинца и цинка. В небольших количествах в штейне содержатся сульфиды серебра и других металлов. При высокой температуре в штейне растворяются железо, свинец, медь, золото и окиси (Fe₃O₄).

Штейн свинцовой плавки всегда содержит значительное количество свинца. Кроме PbS, в свинцовом штейне растворено значительное количество металлического свинца.

Штейны обладают хорошей электропроводностью и являются хорошим коллектором благородных металлов. Серебро в штейне находится в виде Ag и Ag₂S, а золото — в виде металла.

Шпейза обычно содержит большое количество золота и серебра. Главные растворители золота в шлейзе — металлическое, железо, арсениды и антимониды меди. Никеля и кобальта в шпейзах свинцового производства мало.

Свинец присутствует в шпейзе в виде металлического, в основном растворенного в арсениде меди.

Основные части шахтной печи: горн, шахта и колошник. Вся печь опирается на соответствующий фундамент.

Шахтная печь для свинцовой плавки при заполнении ее шихтой оказывает на грунт большое давление. Поэтому фундамент делают глубиной не менее 1миз бетона или камня, заливая котлован под фундамент жидким отвальным шлаком.

Внутренние размеры горна (длина, ширина) равны соответствующим размерам печи в области фурм. Глубина горна зависит от содержания свинца в проплавляемой шихте и колеблется от 0,5 до 0,75м. Если шихта бедна свинцом, то в единицу времени в горн поступает сравнительно мало свинца и он более подвержен охлаждению; в этих условиях горн делают меньшей емкости, глубиной 0,5м,а иногда и меньше. При плавке шихты, богатой свинцом, горн делают глубже.

Шлак и штейн удаляют из печи через специальный выпускной кессон или через отверстие в кессоне, которое расположено обычно в торцах печи немного ниже фурм. По чугунному желобу эти продукты плавки поступают во внешний приемник, называемый отстойником или передним горном.

В отстойнике из-за разной плотности штейна и шлака они разделяются. Штейн по мере накопления периодически выпускают через шпуровое отверстие в нижней части отстойника, а шлак из отстойника выпускают по грануляционному желобу.

Черновой свинец выпускают из горна через отверстие, расположенное по длинной стороне печи. Обычно свинец выпускают по сифону, представляющему собой канал небольшого сечения, соединяющий внутренний горн печи с маленьким наружным приемником.

При непрерывном выпуске свинца через сифон на дне горна (лещади) можно держать значительный слой свинца (рис.4). В этом большое преимущество непрерывного выпуска свинца перед периодическим через шпур.

Несмотря на указанные преимущества сифонного выпуска свинца, им не всегда можно успешно пользоваться. Если шихта шахтной плавки слишком бедна свинцом (менее 15% РЬ), то из-за медленного замещения свинца в горне канал сифона может замерзнуть. При плавке медистой шихты на богатый штейн, содержащий более 15—20°/о Сu, получается медистый свинец. Когда медистый свинец проходит по каналу сифона, он охлаждается; при этом из него выделяются кристаллы меди, постепенно закрывающие проход для свинца. В таких случаях затруднительно применять сифон, и свинец выпускают периодически через шпур.

Производительность шахтной печи определяется площадью ее горизонтального сечения в области фурм. Это сечение называется эффективным сечением печи.

Производительность круглой печи зависит от ее диаметра. Печи строят диаметром 1,0—1,5м, редко до 2м.