Изучение химического вещественного состава шлаков медеплавильного производства, кеков, клинкеров и других отходов металлургических производств

АННОТАЦИЯ

В работе приведено изучение химического вещественного состава шлаков медеплавильного производства, киков, клинкеров и других отходов металлургических производств.

ABSTRACT

The paper provides a study of the chemical composition of slags of copper smelting production, kicks, clinkers and other waste of metallurgical production.

Ключевые слова: вещественного состава, шлаков, анализатор, растворенных сульфидов, сформированные импульсы.

Keywords: material composition, slags, analyzer, dissolved sulfides, formed pulses.

Объектами экспериментальных исследований послужили шлаки медеплавильного производства, киков и клинкеров цинкового завода АГМК.

Методы исследования и аппаратура. Изучение химического вещественного состава шлаков медеплавильного производства, кеков, клинкеров и других отходов металлургических производств.

В целях изучения химического и вещественного состава шлаков медеплавильного производства, а так же кеков, клинкеров и других отходов металлургического производства был получены образцы, которые были подвергнуты анализу в ГП «Центральная лаборатория» Государственного комитета по геологии и минеральным ресурсам Республики Узбекистан, с использованием масс-спектрометрического анализатора (ICP-MS) (рис-1) и в химико-технологическом институте, с использованием высокопроизводительного энергодисперсионного рентгеновского флуоресцентного спектрометра марки NEX CG RIGAKU (рис-2).

Индуктивно-связанная плазменная масс-спектрометрия (ИСП-МС) - это особый метод анализа. Данный метод является очень надежным и в то же время чрезвычайно чувствительным, и широко используется в неорганическом элементом анализе. Там он в основном используется для анализа следов тяжелых металлов, таких как свинец кадий или ртуть.

Рисунок 1. Масс-спектрометрического анализатор (ICP_MS)

Принцип действия анализаторов NEX CG основан на измерении массовой доли элементов по методу рентгеновской флуоресценции при их возбуждении рентгеновским излучением при энергодисперсионном способе регистрации.

Рентгеновское излучение возбуждает атомы элемента и вызывает рентгеновскую флуоресценцию элемента. Рентгеновскую флуоресценцию элемента регистрируют полупроводниковым детектором с термоэлектрическим охлаждением. Усиленные и сформированные импульсы с выхода усилителя поступают на многоканальный анализатор, где происходит селекция импульсов по амплитудам и подсчет числа импульсов с одинаковой амплитудой в единицу времени. Далее информация о числе импульсов поступает на внешний компьютер анализатора, который рассчитывает массовую долю алиментов в пробе. Расчет соответствия между числом зарегистрированных импульсов и массовой долей алиментов в пробе проводится по калибровочной кривой, занесенной в память компьютера и построенной по стандартным образцам состава либо методу фундаментальных параметров.

Анализ пробы проводится в атмосферу воздуха, гелия или вакуума.

Рисунок 2. Рентгеновский флуоресцентный спектрометр NEX  CG

ШЛАКИ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

При пирометаллургическом способе получении меди в плавильных печах завода МПЗ АО « Алмалыкский  ГМК» обязуется  большое количество отвального шлака.

Шлаки медного завода: шлак отражательной плавки – 5 439 503 т; шлак кислородное факельной плавки – 1 836 117 т; шлак в плавке жидких ванн -724 380  т; всего 8 000 000  т  [3].

В нем среднее содержание элементов: Cu-0,06 -0,9%, Fe – до 50%,  SiO-32% и др. Если средние содержание меди 0,75  %,  тогда в отвале меди находится 56 945 т.

Техногенное месторождение отвальных шлаков металлургического производства медеплавильного завода находится на расстоянии 3,7 км от города Алмалык.

Шлакоотвал действующий. Начало формирования объекта 1964 год. В него складируются шлаки, образующиеся на медеплавильном заводе при переработке медных концентратов.

В результате микроскопических, электронно-микроскопических исследований шлаков для породообразующих и благородных элементов установлены следящие классы минералов: силикат-шпинель, магнезиоферт , стекло, кварц, фаялит, форстерит; оксиды метал лов - куприт, гематит; сульфиды металлов – пирротин, триолет, халькозин, сфалерит, галенит, борнит, и халькопирит нестехиометричных Cu Fe S; самородные серебро и медь.

Шлаки отражательной плавки и кфп

Основным минералами исходных шлаков отражательной плавки являются фаялит и магнетит. Железо находится в виде FeSO, FeO, FeS. В этих пробах магнетит находится в виде дендритов и октаэдров, размеры которых доходят до 250-280 мкм. Чаще всего магнетит находится в форме выделений в кристаллах, ассоциированных с фаялитом и сульфидами меди в размерах от 10-100 мкм.

Исходный шлак отражательной плавки и шлак КФП после охлаждения состоят из фаялита 2FeO•SiO в виде призматических кристаллов, иногда зёрен, размером 25-50•100-160 мкм (до 30-35,5%) и силикатной фазы. Насыщенной магнетитом (-30%). Кристаллы магнетита размером 25-65 мкм имеют, в основном, форму октаэдров.

В исходном шлаке МПЗ, в шлаке отражательной плавки или шлаке КФП в значительных количествах присутствуют мелкие капли задержанного штейна и вторичные сульфидные включения. Последние образуются в результате выделения растворенных сульфидов из шлака при его кристаллизации. Во время расплавления шихты ОП и штейна– шлакообразования состав сульфидной фазы меняется от пирротин халькопиритного и халькопирит- баритового до халькозин борнитового и халькозинового.

Таблица 1.

Среднее содержание благородных и редких металлов в шлаке отражательной плавки (5 439 503 т шлака)

Таблица 2.

Среднее содержание благородных и редких металлов в шлаке кислородное –факельной плавки (1836117 т шлака)

Таблица 3.

Среднее содержание благородных и редких металлов в шлаке плавильной печи Ванюкова (724 380 т шлака )

Таблица 4.

Анализ содержания благородных и редких металлов в шлаке плавильных печей с индексом Кларка

КЛИНКЕР ЦИНКОВОГО ЗАВОДА

При вальцевании цинковых киков образуется техногенный полупродукт – клинкер. Всего его складировано в отвале 563 847 т. В нем находится следующие компоненты; Zn-1,84%; Cu-1.33%; Pb-0.54%; Au-1.91г/т; Ag-1.57 г/т. то есть Zn-10386 т.Cu-7487 т. Pb-333 т. Au-1,07 т. Ag-89,02 т [3].

Рисунок 3. Вещественный состав клинкера ЦЗ

По данным химического анализа в изучаемой пробе клинкера ЦЗ содержитцся %: Cl-0.0568; Na-2.22; Mg-0.71; Al-1.35; Si6.4; S-7.04; K-0.775; Ca-3.41; Cr-0.0434; Mn-1.21; Fe-62.6; Co-0.0908; Cu-3.65; Zn-4.21; As-0.931; Se-0.00043; Rb-0.0042; Sr-0.06; Y-0.0061; Zr-0.598; Ag-0.109; Sn-0.0605; Sb-0.261; Ba-1.84; Ir-0.0171; Pb-2.12; Ac-0.11.

Рисунок 4. Минералогический состав клинкера ЦЗ

По данным Минералогического анализа в изучаемой пробе клинкера ЦЗ содержится %: SiO₂-9.94; Al₂O₃-1.87; MgO-0.882; SO₃-12.7; K₂O-0.636;CaO-3.20; Fe₂O₃-56.7; CuO-2.71; ZnO-3.1; As₂O₃-0.721; Rb₂O-0.00266; SeO₂-0.0035; SrO-0.0413; PbO-1.33; Co₂O₃-0.0718; MnO-1.00 Cr₂O₃-0.0419; As-0.065; Cl-0.0419; Sb₂O₃-0.184; BaO-1.21; In₂O₃-0.0088;CdO-0.0128; ZrO₂-0.472.

Таблица 5.

Среднее содержание цветных благородных и редких металлов в клинкере ЦЗ 847 тонн клинкера 

Список литературы:

1. Санакулов К.С., Хасанов А.С. Переработка шлаков мед производства. Ташкент: Фан. 2007. 256 с.
2. Khusanov A.S., Atakhanov A.S., Ismoilova F.R. The historiy Uzbekistan’s metallurgiy and new technalogic processes. Shanghai Universtet China Nation Republic. Papaers of scientific seminar meeting or wim “istedod’’, 2005 december. P. 30-32.
3. Хакимов К.Ж, Каюмов О.А, Эшонкулов У.Х, Соатов Б.Ш. Техногенные отходы Перспективное сырье для металлургии Узбекистана в оценке отвальных хвостов фильтрации медно-молибденовых руд // UNIVERSUM: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ - Москва, 2020. № 12 (81_1) C. 54-59
4. Хакимов К.Ж, Эшонқулов У.Х, Умирзоқов А. Complex Processing Of Lead-Containing Technogenic Waste From Mining And Metallurgical Industries In The Urals. THE AMERICAN JOURNAL OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY (TAJET) SJIF-5.32 DOI-10.37547/tajet Volume 2 Issue 9, 2020 ISSN 2689-0984 The USA Journals, USA
5. Хакимов К.Ж,Хасанов А.С, Шукуров А.Ю, Нурхонов Ф. Features of involvement in the processing of industrial waste from mining and metallurgical industries.  “International Journal of Creative Research Thoughts (IJCRT)”. ISSN: 2320-2882