Энергосберегающая технология переработки клинкера Челябинского цинкового завода Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

- © A.M. Десятов, P.A. МалинскиЁ,

М.И. Манцевич, Г.В. Щербакова, П.А. Козлов, A.M. Паньшин, 2013

УДК 622.7.621.926.3

А.М. Десятое, Р.А. Малинский, М.И. Манцевич, Г.В. Щербакова, П.А. Козлов, A.M. Паньшин

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ КЛИНКЕРА ЧЕЛЯБИНСКОГО ЦИНКОВОГО ЗАВОДА

Разработана энергосберегающая технология переработки клинкера цинкового производства с получением угольного концентрата для повторного использования при вельцевании и промежуточных продуктов, содержащих другие ценные компоненты для дальнейшей переработки.

Ключевые слова: клинкер, коксик, обогащение, концентраты, экология, сульфиды.

Клинкер — твердый остаток вельцпереработки цинковых кеков — является достаточно ценным продуктом, содержащим цветные и драгоценные металлы, а также коксик, не прореагировавший при вельцевании [1].

Цель работы состояла в извлечении и повторном использовании кок-сика и концентрации других ценных составляющих в промежуточном продукте.

Режим ведения вельцпроцесса предусматривает существенный избыток коксика. В клинкере его остаток составляет до 25 % первоначальной загрузки соответственно, 15—20 % массы клинкера. Разработка способа повторного использования остаточного углеродсодержащего продукта позволит существенно снизить энергоемкость вельцевания.

При обогащении клинкера существенным моментом является необходимая степень измельчения, при которой обеспечивается раскрытие сростков углеродсодержащего вещества с основной массой клинкера. Этим обстоятельством в значительной степени определяется окупаемость угольной

рециркуляции. Поскольку большую часть клинкера составляет магнитная фракция, в известной степени свободная от коксика, ее максимальное удаление перед вельцеванием угольного концентрата позволяет значительно снизить энергоемкость последующего измельчения и угольной флотации. Хвосты угольной флотации имеют определенную ценность, и их переработка может осуществляться в рамках действующих металлургических технологий.

Клинкер ЧЦЗ в рамках данного исследования был представлен двумя пробами 2007 и 2008 годов близкими по составу (табл. 1). Химический состав, в основном, определяется железом, двуокисью кремния и органическим углеродом. Существенно в нем содержание меди и драгметаллов.

Результаты минералогического анализа исходной пробы клинкера по классам крупности, дробленного до —

2 мм, приведены в табл. 2.

С помощью дифрактометра Дрон-

3 проведен анализ исходной пробы клинкера, который подтвердил наличие металлического железа, аккерма-нита, пирита, кварца и некоторого

Таблица 1

Химический состав проб клинкера

N. Элемент № пробы Содержание, %, г/т

Ре Си РЬ гп А1 Са Мд БЮг С Б Ад Аи

1(07) 33,4 3,3 0,73 2,9 1,7 6,5 1,0 14,1 13,2 5,1 330 4,1

2(08) 34,3 4,0 0,86 1,3 3,0 6,3 1,1 21,0 14,0 5,2 360 5,5

Сред. 33,8 3,0 0,80 2,1 2,3 0,4 1,0 17,5 13,6 5,1 345 4,8

Таблица 2

Распределение основных компонентов клинкера по классам крупности

Крупность, мм Выход, % Содержание компонентов, %

кокс Ре(1) штейн(2) шлак(3) новообразования

-2+0,2 85,8 18,9 28,4 26,2 17,2 6,0

-0,2+0,1 8,5 19,1 17,6 34,2 14,0 12,8

-0,1+0,074 2,3 19,7 22,7 35,8 10,3 10,5

-0,074 3,4 20,7 7,0 35,4 14,0 19,8

Сумма 100 19 26,54 27,4 16,61 7,15

1) Металлическое железо по оптическим свойствам резко отличается от штейна.

2) Штейн — эвтектика из сульфидов железа, меди с меньшей отражательной способностью, по цвету значительно отличающийся от металлического железа.

3) Шлак — диоксид кремния и другие силикаты.

количества сложных сульфидов цветных металлов.

Минералогическим анализом определено, что в дробленом до минус 2 мм клинкере количество сростков коксика с металлическим железом не превышает 4 %, и это позволяет рассчитывать на высокую эффективность магнитной сепарации для выделения железа (магнитной фракции) при незначительных потерях коксика с магнитной фракцией.

Изучение зависимости показателей магнитной сепарации от крупности питания показало, что при крупности клинкера до минус 20 мм выход магнитной фракции составляет 63%, а

при измельчении до 80 % класса минус 0 074 мм снижается до 29 %. Содержание железа в магнитной фракции возрастает с 50 до 80 %, извлечение его снижается с 94 до 70 %, при этом потери коксика с магнитной фракцией сокращаются с 85 до 1 %.

При крупности питания магнитной сепарации минус 5 мм выход магнитной фракции достиг 60 %, при содержании в ней железа 53 % и извлечении около 90 %. Содержание кок-сика в хвостах магнитной сепарации возросло до 35—36 %, что в 2 раза выше, чем в исходном клинкере, при извлечении коксика 96 %.

Клинкер

Дробление

Магнитная сепарация

Магнитная фракция

Измельчение

Р-0,074 мкм - 75%

Угольная флотация

Угольный концентрат

(на вельцевание)

Медная флотация

Схема переработки клинкера

В настоящее время нельзя выдвинуть серьезные конкурирующие с флотацией методы промышленного обогащения углей крупностью мельче 05 мм учитывая, что уголь имеет высокую природную гидрофобность [2].

Объектом флотации является модифицированный уголь — кокс, который дополнительно подвергался температурной обработке при вель-цевании. Исследованиями по флотации немагнитной фракции определены: крупность измельчения, плотность пульпы, типы и расходы различных собирателей, продолжительность флотации и порядок по-

Медный Хвосты

концентрат в отвал

дачи реагентов. В результате поиска установлен оптимальный режим проведения процесса, включающий измельчение до 75 % класса -0 074 мм, расход собирателя 500 г/т, вспенива-теля — 300 г/т, продолжительность флотации — 15 минут. Извлечение углерода в угольный концентрат достигло 96 %, при содержании около 80 %. В хвостах угольной флотации при содержании 05 % углерода, содержание меди достигает 35 %. Из этого продукта в режиме сульфидной флотации с применением бутилового ксанто-гената (50 г/т), вспенивателя Т-80 (200 г/т) и сернистого натрия (50 г/т) полу-

Таблица 3

Распределение элементов по продуктам схемы

Продукт Выход % Содержание, % Извлечение, %

C Cu Fe C Cu Fe

1. Угольный концентрат 17,0 79,4 1,2 3,0 90,0 5,3 1,5

2. Магнитная фракция 60,0 1,0 4,3 48,7 4,0 65,0 86,0

3. Медный концентрат 9,9 6,0 11,3 29,2 4,0 28,0* 8,5

Е (2+3) 69,9 1,7 5,3 45,3 8,0 93,0 94,5

4. Хвосты Си флотации 13,1 2,3 0,5 10,4 2,0 1,7 4,0

Е (2+3 +4) 83,0 1,8 4,56 39,7 10,0 94,7 98,5

5. Клинкер 100 15,0 4,0 33,5 100 100 100

чен медьсодержащий промпродукт с содержанием 11—13 % меди, ~1000 г/т серебра при извлечении 28 и 33 % соответственно.

Выход отвальных хвостов 15—20 %, потери меди 09 % при содержании менее 02 %.

На основании проведенных исследований предложена схема переработки клинкера Челябинского цинкового завода (рисунок). Распределение элементов по основным продуктам схемы представлено в табл. 3.

В результате проведенных исследований показана перспективность переработки клинкера Челябинского цинкового завода по технологии, по-

1. Козлов П.А.. Вельц-процесс.— М.: ФГУП Издательский дом «Руда и металлы», 2002. — 175 с.

зволяющей снизить расход коксика при вельцевании на 15—20 %. Технологическая схема переработки клинкера включает: дробление клинкера до минус 5 мм, магнитную сепарацию, угольную флотацию после доизмельчения немагнитной фракции до 75 % класса -0 074 мм и медную флотацию хвостов угольной операции. Магнитная фракция и медный концентрат могут перерабатываться на медных заводах с извлечением меди и драгоценных металлов на уровне 95 %. Хвосты медной флотации можно использовать в строительных технологиях или в качестве флюсующих добавок при медной плавке.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

2. Прейгерзон Г.И. Обогащение углей. — М.: «Недра», 1969. —471 с. 5333

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Десятов А.М. - доктор технических наук, Малинский Р.А. - кандидат технических наук, Манцевич М.И. - доктор технических наук, Щербакова Г.В. -

ФГУП «Институт «ГИНЦВЕТМЕТ», gintsvetmet.msk@gmail.com,

Козлов П.А. - доктор технических наук, Паньшин А.М. -

ОАО «Челябинский ЦЗ», vab@zinc.ru.