Свинцовая плавка - Lead smelting

Сейчас закрыто Doe Run завод по плавке первичного свинца в Геркуланум, штат Миссури

Установки для производства вести обычно упоминаются как свинцовые заводы. Производство первичного свинца начинается с спекание. Обогащенная свинцовая руда подается в агломашину вместе с железом, кремнеземом, известняковые флюсы, кокс, кальцинированной соды, пирит, цинк, каустики или контроль загрязнения твердые частицы. Плавка использует подходящие восстанавливающие вещества что будет сочетаться с теми окисляющий элементы, чтобы освободить металл. Восстановление - это заключительный высокотемпературный этап плавки. Именно здесь оксид становится элементарным металлом. Восстановительная среда (часто обеспечиваемая оксидом углерода в печи с недостатком воздуха) вытягивает конечные атомы кислорода из необработанного металла.

Свинец обычно выплавляют в доменная печь с использованием свинцового агломерата, полученного в процессе спекания, и кокса в качестве источника тепла. По мере плавления в печи образуется несколько слоев. Комбинация расплавленного свинца и шлака опускается на дно печи со слоем самых легких элементов, называемых шпейсс, включая мышьяк и сурьма плавает в верхней части расплавленного материала. Слои сырого слитка и свинцового шлака выходят из «передней части печи» в «копилку», где два потока разделяются. Поток свинцового шлака, содержащий большинство «флюсовых» элементов, добавляемых в агломерационную машину (преимущественно кремнезем, известняк, железо и цинк), можно либо утилизировать, либо подвергнуть дальнейшей переработке для извлечения содержащегося цинка.

Слиток неочищенного свинца, содержащий значительное количество меди, затем подвергнется «медному шлакообразованию». На этой стадии к расплавленному слитку сырого свинца добавляют элементарную серу, обычно в твердой форме, для реакции с содержащейся медью. На этой стадии образуется «штейновый» слой, содержащий большую часть меди, происходящей из неочищенного слитка свинца, и некоторые другие примеси в виде сульфидов металлов. Шпейсс и матовый обычно продаются в медеплавильные заводы где они очищаются для переработки меди.

Свинец из доменной печи, называемый слитком свинца, затем подвергается процессу окалины. Слиток перемешивают в котлах, затем охлаждают до 700-800 градусов. В результате этого процесса образуется расплавленный свинец и окалина. Дросс относится к оксиды свинца, медь, сурьма и другие элементы, которые всплывают на поверхность свинца. Шлак обычно снимается и отправляется в печь для извлечения не содержащих свинец компонентов, которые продаются другим производителям металла. В Процесс Паркса используется для разделения серебро или же золото из свинца.

Наконец, очищают расплавленный свинец. Пирометаллургические методы обычно используются для удаления оставшихся несвинцовых компонентов смеси, например Процесс Беттертона-Кролла и Электролитический процесс Бетца. Металлы, не являющиеся свинцом, обычно продаются другим металлообрабатывающим предприятиям. Очищенный свинец может быть превращен в сплавы или непосредственно отлит.[1]

Люди, которые работают или работают на таких заводах, также упоминаются как плавильные заводы.

Свинцовые руды

Эволюция содержания добываемых свинцовых руд в разных странах (Канада, Австралия).

Галенит, самый распространенный минерал вести, в первую очередь сульфид свинца (PbS). Сульфид окисляется до сульфита (PbSO3) который термически разлагается на оксид свинца и газообразный диоксид серы. (PbO и SO2) диоксид серы (словно углекислый газ в приведенном выше примере) удаляется, а оксид свинца восстанавливается.Англезит, Церуссит, Пироморфит, Миметит и Вульфенит другие свинцовые руды.

Другие элементы, часто присутствующие в свинцовых рудах, включают: цинк и серебро.[2]

Вторичная обработка свинца

Большая часть производимого свинца поступает из вторичных источников. Свинцовый лом включает свинцово-кислотные батареи, покрытия кабелей, трубы, листы и металлы со свинцовым покрытием или терновые подшипники. Припой, отходы продукта и окалина также могут быть рекуперированы из-за небольшого содержания свинца. В аккумуляторах чаще всего используется вторичный свинец.

Чтобы восстановить свинец из батареи, батарея ломается и компоненты классифицируются. Компоненты, содержащие свинец, перерабатываются в доменных печах для твердых свинцовых или вращающихся отражательных печах для мелких частиц. Доменная печь по конструкции похожа на вагранка используется в чугунолитейные заводы. В печь загружают шлак, железный лом, известняк, кокс, оксиды, дросс и отражательный шлак. Кокс используется для плавления и восстановления свинца. Известняк вступает в реакцию с примесями и всплывает наверх. Этот процесс также предотвращает окисление свинца. Расплавленный свинец течет из доменной печи в емкости для выдержки. Свинец может быть смешан со сплавами, включая сурьму, олово, мышьяк, медь и никель. Затем он превращается в слитки.[3][4]

Свинец воздействие

Люди плавили свинец тысячи лет, отравляя себя в процессе. Несмотря на то что отравление свинцом это одна из старейших известных работ и экологических опасностей, современное понимание небольшого количества свинца, необходимого для причинения вреда, появилось только во второй половине 20 века. Не обнаружено безопасного порога воздействия свинца, то есть неизвестно количество свинца, которое было бы слишком маленьким, чтобы причинить вред организму.

Соединенные штаты Центры по контролю и профилактике заболеваний и Всемирная организация здоровья заявить, что уровень свинца в крови 10 мкг / дл или выше - повод для беспокойства; однако свинец может замедлить развитие и иметь вредные последствия для здоровья даже в более низких концентрациях, а безопасный уровень воздействия неизвестен.[5] Власти, такие как Американская академия педиатрии определяют отравление свинцом как уровень свинца в крови выше 10 мкг / дл.

Свинцовые заводы с незначительным контролем загрязнения окружающей среды вызывают ряд экологических проблем, особенно повышение уровня свинца в крови у окружающего населения. Проблема особенно важна для многих детей, выросших в непосредственной близости от плавильного завода.[6]

История

Самые ранние известные бусины из литого свинца были найдены в Чатал Хёюк сайт в Анатолия (индюк ) и датируется примерно 6500 годом до нашей эры, но металл мог быть известен раньше. Древняя плавка производилась с использованием свинцовой руды и древесного угля в открытых очагах и печах.

Хотя свинец является обычным металлом, его открытие оказало относительно небольшое влияние на древний мир. Он слишком мягкий, чтобы его можно было использовать для оружия (кроме, возможно, слинг снаряды) или для элементов конструкции. Однако, будучи легким в изготовлении и формовании, он стал широко использоваться в классическом мире Древняя Греция и Древний Рим для трубопроводов и хранения воды. Он также использовался как ступка в каменных зданиях и как письменный материал.Плавильные заводы были на воде мельницы привыкший нюхать свинец или другие металлы. Римская плавка свинца привела к доказательствам глобального загрязнения. Керны льда Гренландии с 500 г. до н.э. до 300 г. н.э. показывают заметно повышенное содержание свинца в атмосфере.[7] Исследователи изучают ледяной керн из Колле Гнифетти в швейцарской части Монте-Роза массив, обнаружили, что более высокие исторические уровни загрязнения воздуха свинцом в Европе связаны с изменениями денежной системы с золота на серебро с 640 г. н.э., причем основным источником, вероятно, будет Мелле мины в Франция. Более позднее загрязнение воздуха, между 1170-1216 годами н.э., еще сильнее коррелирует с современными данными о производстве свинца и серебра на рудниках в Пик Дистрикт Англии, на уровнях, аналогичных тем, которые наблюдались в Индустриальная революция.[8][9][10]

Георгиус Агрикола (1494-1555) подробно описал методы и оборудование для плавки свинца, существовавшие в Европе в первой половине 16 века, в книге IX своего трактата по горному делу и металлургии. De Re Metallica. Методы варьировались от примитивных мартеновских устройств (по сути, костров, на которых складывалась свинцовая руда) до доменных печей, способных работать в непрерывном режиме.[11]

В США существует 400 забытых компаний по плавке свинца, которые работали в 1930-1960-х годах и, возможно, накопили опасные уровни загрязнения свинцом в близлежащих почвах.[12]

Исторические горно-металлургические комплексы

Азия

Австралия

Европа

Северная Америка

Южная Америка

Активные свинцовые рудники и плавильные заводы

Свинцовый завод Doe Run в Геркуланум, Штат Миссури

Африка

Австралия

Азия

Европа

  • Rönnskär медеплавильный завод в Skelleftehamn, Швеция и его основными продуктами являются медь, цинк-клинкер, свинец и драгоценные металлы.
  • Свинцовый завод Bergsöe снаружи Ландскрона на юге Швеции свинец добывается из лома автомобильных аккумуляторов.
  • Шахта Тара
  • Компания KCM в Пловдиве, которая производит свинец более 60 лет с использованием доменной печи и в настоящее время вводит в эксплуатацию новую плавильную печь TSL стоимостью 60 миллионов евро, чтобы заменить стареющую доменную печь.

Северная Америка

Южная Америка

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ USEPA, Профиль отрасли цветных металлов. EPA 310-R-95-010, как показано на [1]
  2. ^ Николь Фоби, доктор медицины, международное обозрение LEAD SMELTING, Медицинская школа Морхауса, Атланта, Джорджия, 15 мая 2007 г.
  3. ^ USEPA, Профиль отрасли цветных металлов. EPA 310-R-95-010
  4. ^ Плавка СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ, Управление по охране труда электронный инструмент
  5. ^ Barbosa Jr, F; Танус-Сантос, Дж. Э .; Герлах, РФ; Парсонс, П.Дж. (2005). «Критический обзор биомаркеров, используемых для мониторинга воздействия на человека свинца: преимущества, ограничения и будущие потребности». Перспективы гигиены окружающей среды. 113 (12): 1669–74. Дои:10.1289 / ehp.7917. ЧВК  1314903. PMID  16330345.
  6. ^ ":: WorstPolluted.org: отчеты о проектах". www.worstpolluted.org.
  7. ^ МАЛКОЛЬМ У. БРАУНЛедяная шапка показывает, что земной шар загрязнили древние рудники Нью-Йорк Таймс 09 декабря 1997 г.
  8. ^ Loveluck, Christopher P .; Маккормик, Майкл; Сполдинг, Николь Э .; Клиффорд, Хизер; Хэндли, Майкл Дж .; Хартман, Лаура; Хоффманн, Элен; Коротких, Елена В .; Курбатов, Андрей В .; Подробнее, Александр Ф .; Снид, Шэрон Б.; Маевский, Пол А. «Альпийские ледяные керны, свидетельствующие о трансформации европейской денежной системы, 640–670 гг. Нашей эры». Античность. 92 (366).
  9. ^ «Альпийский ледник свидетельствует о том, что загрязнение свинцом из C12-й Британии столь же ужасно, как и промышленная революция». www.nottingham.ac.uk. Получено 8 апреля 2020.
  10. ^ Loveluck, Christopher P .; Подробнее, Александр Ф .; Сполдинг, Николь Э .; Клиффорд, Хизер; Хэндли, Майкл Дж .; Хартман, Лаура; Коротких, Елена В .; Курбатов, Андрей В .; Mayewski, Paul A .; Снид, Шэрон Б.; Маккормик, Майкл. «Альпийский лед и ежегодная политическая экономия Анжуйской империи, от смерти Томаса Бекета до Великой хартии вольностей, ок. 1170–1216 гг.». www.cambridge.org/. Получено 8 апреля 2020.
  11. ^ Георгиус Агрикола, De re Metallica, перевод с первого латинского издания 1556 года, Герберт Кларк Гувер и Лу Генри Гувер, тр., Нью-Йорк: Dover Publications, 1950, (перепечатка из Лондона: Горный журнал издание 1912 г.), стр.388-394.
  12. ^ Неспособность правительства защитить USA Today
  13. ^ Агентство по охране окружающей среды США, REG 05 (8 сентября 2016 г.). "Справочная информация о ведущем сайте USS". Агентство по охране окружающей среды США.

внешняя ссылка