» » Использование отходов медеплавильного производства
29.04.2015

Принципы пылеулавливания, применяемые для этой цели аппараты и использование газов изложены в первом томе монографии, здесь же приведены лишь некоторые данные, относящиеся к характеристике пылей медеплавильного производства и методов их комплексной переработки.
В современной металлургической практике переработка медных руд и концентратов пирометаллургическим путем обычно сопровождается значительным выходом производственных пылей, количество которых зависит от характера и состава перерабатываемой шихты, характера и температуры металлургических процессов, скорости газовых потоков, конструкции агрегатов, принятых методов работы (например, от способа загрузки шихты) и др.
Пыли медеплавильных заводов содержат заметные количества ценных компонентов и часто в значительной степени обогащены редкими и рассеянными элементами, как правило, сопутствующими рудным минералам в большинстве медных руд.
В связи с указанным, эти пыли могут служить исходным материалом для извлечения редких и других ценных компонентов, поэтому в целях максимальной комплексности использования сырья их необходимо выводить из цикла основного производства для специальной пере работки с извлечением всех ценных составляющих. Состав улавливаемых пылей на некоторых медеплавильных заводах приведен в табл. 36.
Вследствие относительно высокого при температурах металлургических процессов давления паров металлов, сульфидов и окислов значительная часть соединений таких элементов, как свинец, мышьяк, олово, кадмий, индий, германий, таллий, возгоняется и контролируется в металлургических пылях. Пыли обогащены этими металлами по сравнению с исходным сырьем в 8—10 раз, причем самые богатые наиболее тонкие фракции пыли практически не улавливаемы в настоящее время.
Использование отходов медеплавильного производства

Анализ результатов имеющихся исследований распределения редких компонентов при различных стадиях металлургического производства (табл. 37) показывает, что значительная часть их (более 60%) теряется со шлаками, из которых попутное извлечение их возможно только при фьюминговании шлаков Остальная же часть этих элементов концентрируется преимущественно в тонких пылях, несмотря на их небольшой выход (1—3%). Таким образом, по химическому составу различные фракции пыли могут сильно разниться.
Крупные фракции сравнительно мало отличаются от исходной шихты, будучи только слегка обогащены наиболее летучими ее компонентами, в то время как наиболее тонкие фракции, полученные в результате осаждения аэрозолей, будут обогащены преимущественно наиболее летучими компонентами рудного сырья.
В связи с указанным, пыли медеплавильных заводов могут быть разделены на грубозернистые (пыли пылевых камер, циклонов грубой очистки и основных газоходов) и тонкодисперсные (преимущественно пыли высокотемпературных операций — отражательных печей, конвертеров, шахтных печей, уловленные либо в электрофильтрах после грубой газоочистки, либо в удаленных участках газоходной системы).
Использование отходов медеплавильного производства

Грубозернистые и смешанные пыли низкотемпературных операций мало отличаются по составу от исходной шихты, в результате переработки которой они образовались, поэтому в большинстве случаев могут быть возвращены в качестве оборотного продукта в основной процесс. Тонкодисперсные пыли обычно значительно отличаются по составу от исходной шихты, они весьма заметно обогащены летучими, редкими и рассеянными элементами. Эти пыли могут служить сырьем для получения ряда ценных компонентов, поэтому их следует выводить из основного цикла производства для специальной переработки.
При надлежащем использовании металлургических пылей медеплавильных заводов может быть значительно повышена степень комплексности использования сырья и заметно снижены потери ценных компонентов при металлургической переработке. В соответствии с имеющимися литературными данными, унос пыли в трубу при отражательной плавке обычно составляет 1,2—1,8%. В обследовании, выполненном кафедрой тяжелых цветных металлов УПИ, безвозвратные потери пыли в дымовую трубу на СУМЗе были определены равными 3,1% от веса твердой шихты, а при плавке шихты с большим количеством золотосодержащих пиритных огарков (до 20% от шихты) потери достигали 4,5%. Наконец, по данным Унипромеди, потери пыли при плавке сырой шихты на СУМЗе составляли 2,76% от веса твердой шихты, общий же процент пылеобразования при отражательной плавке СУМЗа с учетом оседающей в газоходах пыли составлял 3,5—4,5%.
По данным работ Унипромеди, общий процент пылеобразования при бессемеровании на СУМЗе равен примерно 2,5%, в том числе унос в трубу 1,8%. Общий пылеунос при шахтной плавке, по данным Кировградского и Карабашского заводов, колеблется примерно в пределах 4,2-—4,5% от веса шихты Из этого количества примерно 1,7—1,8% от веса шихты теряется с дымовыми газами.
Опытом установлен следующий унос пыли с отходящими газами из пирометаллургических агрегатов.
Использование отходов медеплавильного производства

Установлено, что неулавливаемые пыли составляют примерно 35% от общего количества образующихся пылей. С неулавливаемыми шалями безвозвратно теряются многие ценные компоненты, в том числе редкие и рассеянные элементы. В целях комплексного использовании сырья и уменьшения потерь ценных компонентов необходимо на медеплавильных заводах организовать рациональное пылеулавливание особенно тонких пылей из газов всех металлургических агрегатов и повысить эффективность существующих пылеулавливающих устройств и внедрить схемы комплексной переработки пылей.
Пыли медеплавильных заводов обычно являются весьма сложным многокомпонентным полупродуктом производства со сравнительно невысоким содержанием ценных компонентов (каждого в отдельности), поэтому непосредственная комплексная переработка их гидрометаллургическим путем в большинстве случаев не дает удовлетворительных результатов, в особенности по извлечению редких элементов. Так, оказались неудачными попытки непосредственно гидрометаллургически перерабатывать пыли Кировградского медеплавильного завода по схеме проф. Сырокомсколо и схеме Гиредмета.
Институтом Унипромедь и Кировградским медеплавильным заводом использован метод переработки пылей с предварительным получением в восстановительных условиях возгонов, обогащенных ценными компонентами и практически свободных от меди, железа, благородных металлов и элементов пустой породы. Такое предварительное обогащение дало возможность сократить в несколько раз количество материала, поступающего в гидрометаллургическую переработку, избавиться от меди и железа, нежелательных для дальнейшей переработки, значительно снизить возможность размазывания денных компонентов по небольшому количеству отходов и полупродуктов и тем самым значительно повысить эффективность всей схемы комплексной переработки пылей.
Переработка возгонов и других металлургических продуктов подобного им состава возможна в следующих направлениях: 1) использование для их переработки специальных селективных осадителей, позволяющих выделять тот или иной элемент независимо от присутствия других; 2) использование ионного обмена растворов со специальными ионитами (смолами); 3) использование ионного обмена между раствором и осадком при дробном (стадиальном) осаждении элементов; 4) использование ионного обмена между раствором и осадком с использованием схемы противотока.
Использование специальных селективных осадителей для осаждения редких металлов в ряде случаев может оказаться эффективным при извлечении этих металлов из растворов. Наиболее перспективными для этого могут явиться органические осадители, образующие с осаждаемым элементом металлоорганические соединения.
Применение ионнообменных смол для извлечения редких элементов является весьма обнадеживающим методом. Этот способ заключается в адсорбции смеси ионов на ионнообменной смоле с последующим избирательным вымыванием отдельных ионов. Он нашел применение для извлечения редкоземельных элементов, а также в аналитической практике. Нет никаких оснований сомневаться в возможности его применения и для извлечения редких и рассеянных элементов из пылей и возгонов. Развитие этого способа осложняется малым ассортиментом смол, выпускаемых нашей промышленностью, и отсутствием достаточных данных о комплексных соединениях редких и рассеянных элементов.
Извлечение редких элементов из растворов в виде сульфидов или гидратов очень затруднено ввиду явления соосаждения, поэтому может быть использовано только в виде дробного осаждения, т. е. при использовании явлений ионного обмена между раствором и осадком. Хорошей мерой борьбы с соосаждением в этом случае может явиться применение принципа противотока (к гетерогенным процессам), который обладает следующими основными положительными качествами большой полнотой осуществления процесса и большой средней движущей силой процесса (определяемой разностью концентраций), что позволяет уменьшить размеры аппаратуры. Используя ионный обмен между раствором и осадком при противоточной схеме, теоретически имеется возможность получить близкое к 100% извлечение почти при 100%-ной чистоте извлекаемого компонента, вернее, приблизиться к этому за счет увеличения ступеней обработки.
Использование отходов медеплавильного производства

Такой процесс был предложен ИОНХ АН Украины для переработки алтайских полиметаллических концентратов.
Этот же процесс может быть применен и к переработке возгонов от пылей; он теоретически хорошо обоснован и потому должен быть проверен. Представляют также интерес выделение отдельных элементов путем экстракции в керосине Принципиальная схема переработки пылей, разработанная институтом «Унипромедь» и Кировградским заводом и проверенная в полупромышленных условиях, приведена на рис. 18.
Схема предусматривает следующие основные операции: 1) возгонку пылей при 1250—1350° в присутствии углеродистого восстановителя (40% от веса пыли) с получением обогащенных возгонов; 2) гидрометаллургическую переработку возгонов с извлечением свинца, цинка, индия, кадмия, селена, теллура и др.; 3) плавку остатков от возгонки в медеплавильных печах с целью извлечения меди и благородных металлов.
Для богатых мышьяком пылей возможна отгонка от полученных возгонов мышьяка при 350°; при этом удается удалить из них до 85% мышьяка. Переработка пылей по схеме, приведенной на рис. 18, обеспечивает получение концентратов и извлечение металлов, указанных в табл 38.
Совершенно очевидно, что схема переработки пылей, приведенная на рис 18, далеко еще не совершенна и в процессе освоения в промышленных условиях будет совершенствоваться.
Использование отходов медеплавильного производства