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

Study of the chemical material composition of slags of copper-melting production, clinkers and other waste of metallurgical production
Цитировать:
Изучение химического вещественного состава шлаков медеплавильного производства, кеков, клинкеров и других отходов металлургических производств // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Хакимов К.Ж. [и др.]. 2021. 2(83). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11313 (дата обращения: 26.09.2021).
Прочитать статью:

 

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.

 

1

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)

Металл

Кларк

Металла,%

Кларк Металла, г/т

Ср.содер. в шлаке, г/т

Количество в шлаке, т

1

Au (золото )

4,3•

0.0043

0.11

0.59835

2

Ag(серебро )

7•

0.07

0.6

3.263702

3

Se (селен)

5•

0.5

<100

543.9503

4

Pt (платина)

5•

0.005

0.095

0.5167553

5

Pd(палладий)

0.01

3.2

17.40641

6

Re (рений)

7•

0.0007

0.018

0.097911

7

Os (осмий)

5•

0.005

<0.001

0.00544

8

In (индий)

0.1

1.9

10.33506

9

Li (литий)

21•

21

29

157.7456

10

Ru (рутений)

5•

0.005

1.3

7.071354

11

Te (теллур)

0.01

24

130.5481

12

Zr(цирконий)

25•

250

1300

7071.354

13

Mo(молибден)

3•

3

1000

5439.503

14

W(вольфрам)

1,3•

1.3

15

81.59255

15

Rh (родий)

0.001

1.4

7.615304

16

Ir (иридий)

0.001

0.29

1.577456

17

Be(бериллий)

3,8•

3.8

2

10.87901

18

Ga (галий)

19•

19

23

125.1086

19

Nb (ниобий)

1 8•

18

12

65.27404

20

U (уран)

2,7•

2.7

23

125.1086

 

Таблица 2.

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

Металл

Кларк

Металла,%

Кларк

Металла, г/т

Ср. содер. в шлаке, г/т

Количество

в  шлаке, т

1

Au (золото)

4,3•

0.0043

0.11

0.201973

2

Ag (серебро )

7•

0.07

0.6

1.10167

3

Se (селен)

5•

0.5

<100

183.6117

4

Pt (платина)

5•

0.005

0.095

0.174431

5

Pd(палладий)

0.01

3.2

5.875574

6

Re (рений)

7•

0.0007

0.018

0.03305

7

Os (осмий)

5•

0.005

<0.001

0.001836

8

In (индий)

0.1

1.9

3.488622

9

Li (литий)

21•

21

31

56.91963

10

Ru (рутений)

5•

0.005

1.3

2.386952

11

Te (теллур)

0.01

24

44.06681

12

Zr (цирконий)

25•

250

1300

2386.952

13

Mo(молибден)

3•

3

930

1707.589

14

W (вольфрам)

1,3•

1.3

15

27.54176

15

Rh (родий)

0.001

1.4

2.570564

16

Ir (иридий)

0.001

0.29

0.532474

17

Be(бериллий)

3,8•

3.8

2

3.672234

18

Ga (галий)

19•

19

23

42.23069

19

Nb (ниобий)

1 8•

18

12

22.0334

20

U (уран)

2,7•

2.7

25

45.90293

 

Таблица 3.

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

Металл

Кларк

Металла, %

Кларк

Металла, г/т

Ср. содер. в

шлаке, г/т

Количество

в  шлаке,

1

Au (золота )

4,3•

0.0043

0.11

0.07968

2

Ag (серебро)

7•

0.07

0.6

0.43463

3

Se (селен)

5•

0.5

<100

72.438

4

Pt (платина)

5•

0.005

0.095

0.06882

5

Pd(палладий)

0.01

3.2

2.31802

6

Re (рений)

7•

0.005

0.018

0.01304

7

Os (осмий)

5•

0.01

<0.001

0.00072

8

In (индий)

0.1

1.9

1.37632

9

Li (литий)

21•

21

30

21.7314

10

Ru (рутений)

5•

0.005

1.3

0.94169

11

Te (теллур)

0.01

24

17.3851

12

Zr(цирконий)

25•

250

1300

941.694

13

Mo(молибден)

3•

3

1200

869.256

14

W (вольфрам)

1,3•

1.3

15

10.8657

15

Rh (родий)

0.001

1.4

1.01413

16

Ir (иридий)

0.001

0.29

0.21007

17

Be (бериллий)

3,8•

3.8

2

1.44876

18

Ga (галий)

19•

19

23

16.6607

19

Nb (ниобий)

1 8•

18

12

8.69256

20

U (уран)

2,7•

2.7

24

17.3851

 

Таблица 4.

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

Категория

Металлы

1

Высокая концентрация (в 100 раз или больше, чем у Кларка)

Pd, Ru, Te, Mo, Rh, Ir

2

Средняя концентрация (в

100 раз или больше, чем у Кларка)

 

Au, Ag, Pt, Se, Re, In, Zr, W, U

3

Низкая концентрация

(близка к индеску Кларка или ниже)

 

Os, Li, Be, Ga, Nb

 

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 

Металл

Кларк

Металла,%

Кларк

Металла, г/т

Ср. содер. в клинкер, г/т

Количество

в клинкер, т

1

Au (золота )

4.3•10-7

0.0043

1.91

1.0769478

2

Ag (серебро )

7•10-6

0.07

157

88.523979

3

Mn (марганец )

0.06

600

12100

6822.5487

4

Co (кобальт)

4•10-3

40

908

511.97308

5

Ni (никель )

0.01

100

57

32.139279

6

Se (селен)

5•10-5

0,5

43

24.245421

7

Rb (рубидий)

7.8•10-3

78

42

23.681574

8

In (индий)

10-5

0,1

124

69.917028

9

Sr (стронций)

0.014

140

600

338.3082

10

Y (иттрий)

2.6•10-3

26

61

34.394667

11

Cd (кадмий)

1.3•10-5

0,13

192

108.25862

12

Zr (цирконий)

25•10-3

250

5980

3371.8051

13

Sn (олова)

8•10-3

80

605

341.12744

14

Sb (сурьма)

5•10-5

0,5

2610

1471.6407

15

Ba (барий)

0.05

500

18400

10374.785

16

Ir (иридий)

10-7

0,001

171

96.417837

17

Eu (европий)

1.8•10-4

1,8

108

60.895476

18

Ga (галлий)

19•10-4

19

260

146.60022

19

Ac (актиний)

5•10-10

0,000005

113

63.714711

 

Категория

Металлы

1

Высокая концентрация (в

100 раз или больше чем у

Кларка )

Au, Ag, In, Cd, Sb, Ir

2

Средняя концентрация (в

10 раз или больше чем у

Кларка)

Mn, Se, Co, Zr, Ba, Ga, Eu, Ac

3

Низкая концентрация

(близкая к индексу Кларка или ниже )

Rb, Ni, Sr, Y, Sn

 

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
Информация об авторах

ассистент, Каршинский инженерно-технический институт, Республика Узбекистан, г. Карши

Assistant, Karshi Engineering and Technology Institute, Republic of Uzbekistan, Karshi

д-р техн. наук, профессор. заместитель главного инженера по науке АО «Алмалыкский ГМК», Узбекистан, г. Алмалык

Doctor of Technical Sciences, Professor Deputy Chief Engineer for Science of JSC Almalyk MMC, Uzbekistan, Almalyk

ассистент, Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши

Assistant, Karshi engineering and economics institute, Republic of Uzbekistan, Karshi

ассистент, Каршинский инженерно-экономический институт, Узбекистан, г. Карши

Assistant Karshi engineering and economics institute, Uzbekistan, Karshi

магистр, Каршинский инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши

Master of Karshi engineering and economics institute, Republic of Uzbekistan, Karshi

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top