ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ - БАРБОТАЖНОЕ ОБЕДНЕНИЕ БОГАТЫХ ШЛАКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОТНОСИТЕЛЬНО ДЕШЕВЫХ ТВЕРДЫХ ИЛИ ГАЗООБРАЗНЫХ ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

Одним из главных направлений технического прогресса в цветной металлургии в АО «Алмалыкский ГМК» является повышение полноты и комплексности использования рудного сырья и переработка шлаков. Ежегодно на отвал поступает около 400 тыс. т шлаков с содержанием железа 35-40%, меди – до 0,7 %, золота – около 0,2 г/т. Переработка шлаков всегда занимала центральное место в деятельности предприятий и организаций цветной металлургии. Ее решение представляет собой сложную научно-техническую и экономическую задачу и тесно связано с повышением технического уровня производства.

ABSTRACT

One of the main directions of technical progress in non-ferrous metallurgy in JSC “Almalyk Mining and Metallurgical Combine” is increasing completeness and complexity of the use of ore raw materials and slag processing. Annually, about 400 thousand tons of slags with an iron content of 35-40%, copper – up to 0.7%, gold – about 0.2 g/t arrive at the dump. Slag processing has always occupied a central place in the activities of non-ferrous metallurgy enterprises and organizations. Its solution is a complex scientific, technical and economic task and is closely related to improving the technical level of production.

Ключевые слова: восстановление, сульфидирование, шлаки, никел, штейн, конвертерные шлаки, кремнезем, магнитит, флотация, барботаж.

Keywords: reduction; sulfidation; slags; nickel; matte; converter slags; silica; magnet; flotation; bubbling.

B данный момент на разных металлургических заводах для переработки шлаков применяются такие методы, как флотация медленно остывающих шлаков, обеднение сульфидированием (смешивание обогащенного шлака с бедным штейном, пирротином, пиритом и т.п.), различные варианты уменьшения содержания магнетита и восстановления оксидов (обеднение сульфидированием в сочетании с условиями восстановления) [1]. Для переработки шлаков применяются такие методы, как флотация медленно остывающих шлаков, обеднение сульфидированием (смешивание обогащенного шлака с бедным штейном, пирротином, пиритом и т.п.), различные варианты уменьшения содержания магнентита и восстановления оксидов (обеднение сульфидированием в сочетании с условиями восстановления) [2].

Конверторные шлаки медного и медно-никелевого производств содержат больше меди и никеля, чем шлаки плавильных печей, являются оборотным продуктом и поэтому нуждаются в повторной переработке (обеднении) для выделения из них меди и никеля [3]. Повышенное содержанные металлов в конвертерных шлаках по сравнению с печными объясняется тем, что тяжелее печных шлаков, длительное время перемешиваются со штейном во время продувки, а времени для их отстаивания в конверторе нет. Кроме того, при сливе последних порций шлака вместе с ними попадает и богатая масса.

Содержание меди в конвертерных шлаках колеблется в широких пределах и обычно составляет 1,5-4 %. Количество меди в шлаках находится зависимости (при одинаковых условиях работы конвертора) от содержания в них кремнезема [4]. Чем больше кремнезема, тем меньше магнетита в шлаках и ниже содержание меди. Ниже приведено среднее содержание магнетита в конверторных шлаках в зависимости от содержания кремнезема, %:

Кремнезем ……16      18       20       22       24       26      28

Магнетит……...27      24,2    21,3   18,5    15,7   12,8     10

По условиям процесса и химическому составу шлаки взвешенной и кислородно-факельной плавок приближаются к конвертерным. Решающую роль этих шлаков с низким содержанием меди играет, так же, как и в процессе конвертирования, содержание в кремнезема и магнетита. Состав конвертерных шлаков и шлаков взвешенной плавки приводится в табл. 1

Таблица 1.

Состав в конверторных шлаков взвешенной плавки медного производства

Исходя из условий образования и свойств конверторных шлаков и шлаков взвешенной плавки, к ним можно применить одни и те же способы переработки для снижения содержания в них цветных металлов. Поэтому в дальнейшем способы переработки конверторных шлаков в известной мере будут отождествляться обеднения шлаков взвешенной плавки. В настоящее время конверторные шлаки медного медно-никелевого производств за небольшим исключением возвращают для обеднения в плавильные печи жидком и реже в твердом виде. Загрузка конверторного шлака отрицательно сказывается на работе плавильных А печей и вызывает увеличенные потери меди с отвальными шлаками [5].

На медеплавильном заводе Алмалыкского ГМК в результате вывода жидкого конверторного шлака шихты отражательной плавки содержание меди вальном шлаке понизилось с 0,48 до 0,28% [6].

Одним из возможных направлений комплексной переработки шлаков медного производства применительно к АО «Алмалыкский ГМК» является использование пирометаллургической технологии, осуществляемой по технологии на основе процесса Ванюкова в восстановительно-сульфидирующих условиях. В данной тезисе представлен решения по обеднению конвертерных и шлаков процесса кислородно-факельной плавки в печи Ванюкова с методом восстановительное - барботажное обеднение [7].

Восстановительное - барботажное обеднение богатых шлаков с использованием относительно дешевых твердых (например, угля различной сортности) или газообразных восстановителей (природный газ, газогенераторный газ и др.). Извлекаемые из шлаков цветные металлы концентрируются в металлическом сплаве или сульфидном расплаве при добавке в процессе обеднения сульфидных концентратов (или руд). Данный способ обеднения изучался в лабораторных исследованиях и испытывался в опытно-промышленных аппаратах с верхней и боковой подачей дутья, в которых получены вполне удовлетворительные показатели по извлечению цветных металлов из плавильных и конвертерных шлаков [8].

Обеднение шлаков по меди проводится в печи Ванюкова. Жидкий и твердый исходный шлак, известковый флюс и каменный уголь, используемый в качестве топлива и восстановителя, поступают в рабочее пространство печи. В перемешиваемой шлаковой ванне происходит расплавление твердого шлака, растворение в шлаке извести, восстановление из шлака меди с извлечением ее в медный штейн. Для обеспечения необходимых температурных (1300°С) и массообменных условий протекания физико-химических процессов обеднения шлаковый расплав барботируется кислородсодержащим дутьем, подаваемым через погруженные в расплав боковые фурмы. Присутствующие в исходном шлаке взвешенной плавки цинк и свинец, а также другие летучие металлы частично переходят в технологические газы, которые подвергаются частичному дожиганию кислородсодержащим дутьем в подсводовом пространстве первой камеры печи. Сформировавшиеся отходящие газы вместе с окисленными пылевидными частицами поступают в газовое пространство (зону дожигания газов) второй камеры печи.

Полученный медный штейн периодически или непрерывно выпускается из печи в ковши и направляется на конвертирование.

Отходящие газы и возгоны единым потоком из печи поступают в котел-утилизатор, где подвергаются окончательному дожиганию и охлаждению до температуры 300-350°С. Утилизированное в котле тепло отходящих газов в виде пара энергетических параметров может быть использовано для выработки электроэнергии и других нужд. Охлажденные отходящие газы поступают на окончательную очистку от пыли в электрофильтр (частично пыли отделяются в котле-утилизаторе) и затем выбрасываются в атмосферу.

Рисунок 1. Технологическая схема переработки шлаков в печи Ванюкова медном производстве

Обеднительная пирометаллургическая обработка шлаков взвешенной плавки с селективным выделением меди должна обеспечивать выполнение трех условий: восстановление основного количества высших оксидов железа до двухвалентных оксидов, укрупнение мельчайших капель меди (или медного сплава) до более крупных (достигающих 500-1000 мкм) и проведение полного разделения металлической и шлаковой фаз. В рабочем пространстве печи Ванюкова могут быть успешно реализованы перечисленные выше условия благодаря интенсивному перемешиванию шлаковой ванны газообразным дутьем, в которой протекают все физико-химические взаимодействия, включая необходимую генерацию тепловой энергии, направленному вертикальному движению сверху вниз формирующейся металлической фазы и раздельному удалению шлаковой и металлической фаз из реакционной зоны.

Список литературы:

1. Ванюков А.А., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. – Челябинск: «Металлургия», 1988.
2. Каряев В.И., Комков А.А., Кузнецов А.В., Плотников И.П. Извлечение меди и цинка из медеплавильных шлаков при восстановительно-сульфидирующей обработке// ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ И ОТХОДОВ. — Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2020. Т.18. №2
3. Каршибоев, Ш. Б. У., Хасанов, А. С., Мирзанова, З. А., Муносибов, Ш. М. У., & Мирзанарова, Л. Э. К. (2022). ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ИНДИЯ ИЗ ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯ. Universum: технические науки, (3-1 (96)), 60-64.
4. Хасанов, А. С., & Каршибоев, Ш. Б. У. (2021). ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕРМАНИЯ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ. Universum: технические науки, (8-1 (89)), 19-22.
5. Аликулов, Ш. Ш., Каршибоев, Ш. Б. У., & Жалилов, Г. Б. У. (2021). ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВЫ СОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ УРАНОВЫХ РАСТВОРОВ. Universum: технические науки, (3-3 (84)), 15-18.
6. Жиянов, А. Б., Буриев, Ш. У., Ражаббоев, И. М., & Каршибоев, Ш. Б. У. (2020). Cпособы интенсификации подземного выщелачивания урана из трудноизвлекаемых руд месторождений Узбекистана. Вестник науки и образования, (15-1 (93)), 16-18.
7. Masidiqov, E. M., & Karshiboev, S. (2021). Possibilities of increasing the efficiency of the technology of hydrometallurgical processing of lead concentrates. Academic research in educational sciences, 2(3).
8. Мирзанова, З. А., Муносибов, Ш. М. У., Рахимжонов, З. Б. У., Каримова, Ш. К., Ташалиев, Ф. У., & Каршибоев, Ш. Б. У. (2021). Технология переработки техногенных отходов содержащие цветные металлы. Universum: технические науки, (6-1 (87)), 59-65.