CC BY
166
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВ МЕДНОГО ПРОИЗВОДСТВА ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИМ СПОСОБОМ Аскарова Н.М.1, Самадов А.У.2 Email: [email protected]
'Астрова Нилуфар Мусурмановна - старший преподаватель;
2Самадов Алишер Усманович - доктор технических наук, профессор, Алмалыкский филиал Ташкентский государственный технический университет, г. Алмалык, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье были рассмотрены вопросы возможности переработки медных шлаков комбинированным способом, который включает обжиг с применением аммония фторида, с целью обескремнивания с последующим выщелачиванием с помощью серной кислоты. К тому же в статье была определена оптимальная концентрация серной кислоты и продолжительность процесса выщелачивания, которое влияет на извлечение ценных компонентов. Также были определены некоторые проблемы при переработке шлаков медного производства. Ключевые слова: шлак, абразивность, выщелачивание, обескремнивание, диоксид кремния, извлечение.
POSSIBILITIES FOR PROCESSING SLAGS OF COPPER PRODUCTION BY HYDROMETALLURGICAL METHOD Askarova N.M.1, Samadov A.U.2
'Askarova Nilufar Musurmanovna - Senior Lecturer;
2Samadov Alisher Usmanovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, ALMALYK BRANCH TASHKENT STATE TECHNICAL DEPARTMENT, ALMALYK, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: in this article, the questions of the possibility of processing copper slag in a combined method, which includes calcining with the use of ammonium fluoride, with the goal of desalination and subsequent leaching with sulfuric acid, were considered. In addition, the article determined the optimal concentration of sulfuric acid and the duration of the leaching process, which affects the extraction of valuable components. Some problems were also identified in the processing of copper slag. Keywords: slag, abrasiveness, leaching, desiliconization, silicon dioxide, recovery.
УДК 669.331/333
Во всем мире ведется исследование по разработке эффективных технологий по переработке полиметаллических руд и техногенных отходов горнометаллургического производства (отходы горной промышленности, обогатительных фабрик, жидкие и твердые отходы гидрометаллургических и пирометаллургических процессов). Эти отходы занимают большую площадь и отрицательно влияют на экологию.С этой целью были разработаны некоторые аспекты снижения себестоимости энергоресурсов и одновременно увеличение производства цветных, благородных и редких металлов. Для обеднения и переработки шлаков медеплавильного передела применяются гидрометаллургические,
пирометаллургические и флотационные способы. Каждому способу присущи свои достоинства и недостатки, применимость их определяется составом исходного сырья и флюсов, а также конкретными условиями предприятия.
В мировой практике особое внимание уделяется комплексной переработке медных шлаков, образованных при применении современных металлургических процессов, с целью извлечения ценных компонентов и комплексному использованию сырья. В современной металлургической отрасли вторичные техногенные отходы должны использоваться в качестве основного сырья, так как, в них содержится значительное количество ценных компонентов, которые превышают содержание больше чем в руде.
В развитие науки и практики в области обеднения и переработки шлаков металлургического производства значительный вклад внесли многие ученые. Достигнуты значительные успехи в совершенствовании обеднения и переработки шлаков с целью извлечения ценных компонентов. Однако, до настоящего времени не разработаны научно обоснованные технологии по обеднению и переработке шлаков медного производства. В связи с этим, переработка шлаков медного производства имеет важное научное и практическое значение для металлургической отрасли.
Абразивность и твердость шлака при высоких содержаниях SiO2, которые характерны для шлаков автогенных процессов, что делает его измельчение чрезмерно энергоемким. Это обстоятельство стало причиной перехода большинства заводов дальнего зарубежья на электротермическое обеднение шлаков, несмотря на гораздо более низкое извлечение меди.
Было выполнено обеднения конвертерных и отвальных шлаков медно-никелевого производства методом флотации. Рудные минералы шлака сравнительно неплохо флотируются в случае применения коллектора анионного типа (бутиловый ксантагенат). С использованием следующих реагентов: сосновое масло применяли в качестве пенообразователя, количество ксантагената 150—200 г/т и сосновое масло 100 г/т. Флотацию применяли к конвертерным шлакам и шлакам отражательных печей. Флотация шлаков отражательных печей дала значительно худшие результаты [1].
Таблица 1. Состав конвертерного шлака и шлака отражательных печей, %
Шлак N1 S Fe SiO2 CaO MgO ^3
Конвертер ный 3,5 1,7 0,23 46,77 24,78 0,69 0,12 2,63
Отражательных
печей:
Быстрое охлаждение 0,85 0,32 0,91 39,06 33,38 1,36 1,26 5,8
Медленное охлаждение 0,21 0,05 0,48 30,42 42,02 2,0 0,94 8,67
Фракционное снятие пены и двукратная перечистка позволили обогатить концентрат из конвертерных шлаков до 55% по меди. Такой концентрат можно непосредственно перерабатывать в конвертерах.
Многие исследователи проводили работы над проблемами переработки отвальных шлаков гидрометаллургическим способом. Были выполнены ряд исследований, в частности на заводе "Ля Ороня" (Перу) И.Л. Баркером и другими. Проведены исследовательские лабораторные испытания по переработке шлаков металлургического передела гидрометаллургическим способом. Были исследованы альтернативные схемы по переработке шлаков: выщелачивание с серной кислотой; выщелачивание с серной кислотой и сульфатом железа; в автоклавах в окислительной среде аммиачно-карбонатное выщелачивание шлаков. При сернокислотном выщелачивании извлечение меди в раствор составило 85-90%
Альтернативные иследовательские работы проводили Г. Бёрлинг и Г. Колта [2]. Процес выщелачивания проводили в автоклавах для медных шлаков в азотной кислоте, после передела отражательной и шахтной плавок. Хорошие результаты процесса были получены при температуре 120 0С и давление кислорода 1 атм.
Однако, при разложении фаялита кремний гидратировался, что приводило к затруднениям при флотации.
На отвалах АО "Алмалыкский ГМК" накопилось 7 367 тыс. тонн отвальных шлаков. Ежегодно поступает до 350-400 тыс.тонн отвальных шлаков КФП и ОП с содержанием железа 38-45%, меди до 1%, золото 0,4-0,6 г/т. и другие ценные компоненты.
Таблица 2. Химический состав отвальных шлаков ОА «Алмалыкский ГМК» МПЗ
№пп Тип шлака Содержание, %
Си Fe (общ) SiO2 А1203 CdO ги РЬ Feз04 S Mg0 Ag Аи
1. КФП 0,83 31,6 32,6 6,9 0,5 1,2 0,3 15,1 2,1 0,8- 0,57 0,21
2 Отражательной плавки 0,61 34,7 34,6 2,8 3,6 1,27 0,5 17,3 0,2-7 1,6 0,34 0,07
Из табл.2. видно, что медные шлаки относятся к сложным химическим свойствам, содержание металлов в шлаке зависит от свойств шихты и условий плавки. Преобладающим компонентом шлака является железо. Содержание железа общее в нем 32-35%, ценными компонентами являются Си, 2п, Cd, РЬ и благородные металлы Аи, Ag.
Имеется возможность снижения содержания железа и диоксида кремния в шлаках медного производства фторированием. Представлены автором [3] характеристики фторида аммония и о взаимодействие диоксида кремния с фторидами аммония, а так же приведен термодинамический расчет взаимодействия компонентов техногенного сырья с фторидом аммония.
Шлак после измельчения шихтуется в зависимости от содержания диоксида кремния с фторидом аммония соответственно. Процесс провидится в герметично закрытой крышкой печи. Печь нагревается до температуры 130 0С за 20 минут нагревания. Температура при 30 минут нагревания 250 0С и при 40 минут 310 0С. Наблюдается выделение газов уже при 110-1300С. Газы фторида аммония начинается выделяться при температуре 250 0С - 310 0С.
Диоксид кремния снижается до 3,28%. Сульфиды почти полностью переходят в окисленную форму, основная часть железо металлизируется в остатке. Эти результаты дают возможность извлечению компонентов существующими методами, т.е. железо извлекается магнитной сепарацией, и твердый остаток после магнитной сепарации подвергается выщелачиванию.
Зависимость извлечения меди от продолжительности выщелачивания приводится в табл. 3.
Таблица 3. Зависимость извлечения меди от продолжительности времени
Концентрация серной кислоты Продолжительность выщелачивания
20 мин 30 мин 40 мин 60 мин 80 мин
Содержание меди в растворе,%
0,7 моль 43 55 76 80 83
1 моль 48 64 80 85 85
1,5 моль 50 65 74 84 90
время выщелачивания, мин
I-1-1-1-1-1
20 мин 30 мин 40 мин 60 мин ВО мин
Рис. 1. Зависимость извлечения меди в раствор от концентрации серной кислоты и продолжительность времени выщелачивания
Выщелачивание шлаков после обескремнивания проводится с целью извлечения ценных компонентов в жидкую фазу (Cu, Zn). Рекомендуется в качестве выщелачивающего агента раствор серной кислоты.
Концентрация серной кислоты 0,7 - 1,5 моль/л. Более разбавленные (более 2 моль/л) агрессивны и приводят к существенному повышению выхода твердого остатка за счет различных вторичных процессов, например, реакции образования сложных двойных или основных сульфатов.
Список литературы /References
1. Митрофанов С.И., Мещанинова В.И. и др. Комбинированные процессы переработки руд цветных металлов. М.: Недра, 1988. 230 с.
2. Byorling G, Kolta G. «Int. Min. Proc. Congr.», 1964. № 7. Р. 127.
3. Самадов АУ.Особенности комплексного подхода переработки техногенных образований горно-металлургических производств. Дисс. док. техн. наук. Навои, 2017. 222 с.
