Комбинированные технологические схемы переработки полиметаллических руд и концентратов с использованием водяного пара Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

© А.Н. Гуляшинов, В.П. Мязин, 2013

УДК 622.78

А.Н. Гуляшинов, В.П. Мязин

КОМБИНИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДЯНОГО ПАРА

Предложены новые комбинированные технологические схемы переработки некондиционных пиритных концентратов, окисленных свинцово-цинковых руд и золотосодержащих арсенопиритных руд и концентратов на основе их обжига в атмосфере перегретого водяного пара.

Ключевые слова: полиметаллические руды, обжиг, водяной пар.

В числе проблем горнорудной отрасли промышленности Республики Бурятия и Забайкальского края следует отметить: сырьевую - руды большинства месторождений относятся к категории труднообогатимых; технологическую - традиционные методы обогащения оказываются малоэффективными; экономическую - традиционные методы обогащения не обеспечивают высокого извлечения ценных компонентов в кондиционные концентраты и экологическую - месторождения находятся в бассейне оз. Байкал, где при переработке сырья по традиционным технологиям выделяется большое количество сточных вод и различные отходы, загрязняющие водный и воздушный бассейны. Помимо переработки руд новых месторождений, существует проблема переработки техногенного сырья - отходов ранее работавших горнодобывающих предприятий.

Совершенствование традиционных способов переработки труднообогатимых руд, в большинстве случаев, осуществляется путем:

1. разработки и внедрении новых способов вскрытия полезных минералов из руды - дробление и измельчение;

2. разработки и внедрения новых флотореагентов и режимов флотации при флотационном обогащении.

Эти способы не всегда дают желаемый результат.

Одним из направлений в решении данных проблем является создание новых комбинированных схем переработки этого сырья с применением сульфидизи-рующего обжига в атмосфере водяного пара [1].

В основу сульфидизирующего обжига заложен процесс взаимодействия пирита с парами воды. Данные исследований показали, что первичной стадией взаимодействия является термическая диссоциация пирита, продукты которой взаимодействуют с парами воды. Диссоциация пирита на пирротин сопровождается с выделением элементарной серы. В связи с тем, что процесс взаимодействия сульфида металла с водяным паром протекает при повышенных температурах, механизм парооксидирования был выявлен с учетом термической диссоциации сульфидов. Основные рассуждения следующие: разрыв химических связей между атомами серы и металла сопровождается либо газообразной,

некондиционный пиритный концентрат

к потребителю

Рис. 1. Технологическая схема утилизации некондиционных пиритных концентратов

окисленная РЬ-7п руда

концентраты

Рис. 2. Технологическая схема переработки окисленных РЬ^п руд

либо конденсатной диссоциацией. Диссоциация сульфидов может происходить по реакциям:

Ме8т о МеБш_п + Бп, (1)

Меш8п о Ме + Мет - п$п. (2)

Если диссоциация сульфида металла происходит по реакции (1), то в паровой фазе следует ожидать присутствие И2Б, Б02 и Н2, так как будет протекать реакция между элементарной серой и водяным паром. Водород же является продуктом окисления металла (например, Ре до РеО) или его оксида (например, РеО до Ре304) водяным паром. При диссоциации по реакции (1) исходный сульфид металла (например, пирротин) превращается в более бедные по сере соединения (например, троилит), что предопределяет возможность дальнейшей диссоциации по маршруту реакции (2). В результате происходит образование металла, т.е. суммарно-начальный процесс оксидирования сульфида металла может быть записан следующим образом:

2МеБ2 + 2т • Н20 о т • Б02 + т • Н2Б + т • Н2 + 2Ме . (3)

руда

на извлечение золота по на захоронение

стандартной или дальнейшую переработку

технологии

Рис. 3. Технологическая схема переработки золотосодержащего арсенопирнтно-го концентрата или руды

Образовавшийся металл далее взаимодействует с парами воды с образованием оксида, а диоксид серы с водородом с образованием сероводорода. Суммарная реакция имеет вид:

Мет8п+ИгО ^ МетО+п • И28+(п-1) • И2. (4)

Таким образом, при взаимодействии пирита с водой при температурах 600700 оС в системе могут присутствовать пары элементарной серы, сернистое железо, сероводород и водород. Повышение температуры до 1100 оС приводит к образованию в системе оксидов железа РезО4.

Этот факт дает основание для создания технологической схемы утилизации пиритных концентратов (рис. 1) [2], т.к. Ре3О4 магнитен и его можно удалить из системы магнитной сепарацией, в немагнитной фракции концентрируются цветные металлы. Состав газовой фазы - элементарная сера, диоксид серы и сероводород, которые с помощью процесса Клауса, можно преобразовать в элементарную серу.

Бсли в систему Ре82-И20 ввести оксиды свинца и цинка, то произойдет их сульфидирование за счет наличия в системе элементарной серы и сероводорода. 3РЬ0+3Ре82+5И20 ^ 3РЬ8+Ре304+И28+2802+4И2, (5)

3гпО+3Ре82+5И20 ^ 3гп+Ре304 +И28+2802 +4И2. (6)

Образование в системе сульфидов позволяет разработать технологию (рис. 2) переработки окисленных свинцово-цинковых руд, заключающийся в их обжиге с пиритом в атмосфере перегретого водяного пара, а из полученного огарка свинец и цинк извлекают традиционными флотационными методами обогащения [3].

Бсли в систему Ре82-И20 ввести арсенопирит, то произойдет образование трисульфида мышьяка

2РеАэ8+4Ре82+12И20 ^ 2Ре304+Лз283+4И28+3802+8И2. (7)

Образование малотоксичного трисульфида мышьяка дает основание для разработки технологии переработки золотосодержащего арсенопиритного концентрата или руды (рис. 3) [4].

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Смирнов И.И., Шиврин Г.И., Ковган В.Г. и др. Парометаллургия - перспективное направление в цветной металлургии. - Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та, 1987. - 200 с.

2. Гуляшинов А.Н. Физико-химические основы обжига пиритсодержащих руд и концентратов в паровоздушной атмосфере. Автореф. дисс. канд. техн. наук. - Красноярск, 1989. - 20 с.

3. ПатентРФ № 2364639. МПК С22В 13/00. Способ переработки труднообогатимой окисленной свинцовой руды / Антропова И.Г., Гуляшинов А.Н., Ёамуев В.А., Палеев П.Ё. Опубл. 20.08.2009. Бюлл. № 23.

4. ПатентРФ № 2309187. МПК С22В 11/00. Способ переработки золотосодержащих арсенопиритных руд и концентратов / Гуляшинов А.Н., Палеев П.Ё., Антропова И. Г., Хантургаева Г.И. Опубл. 27.10.2007. Бюлл. № 30. КЕ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Гуляшинов Анатолий Никитич- кандидат технических наук, доцент, адиШЫпт.ЬБспе^ги, Байкальский институт природопользования Сибирского отделения РАН, МязинВиктор Петрович- доктор технических наук, профессор, [email protected], Забайкальский государственный университет.