Технические науки /1.Металлургия

доктор техн.наук, профессор Даулетбаков Т.С.

ст.препод. Акильбекова Ш.К

ст.препод. Ишанов С.Х.

пред. Маймаков А.Т

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, Казахстан

Технологии сульфидирующего – восстановительной переработки полиметаллического сырья

В настоящее время, несмотря на повышение степени извлечения основных металлов и комплексности использования полиметаллического сырья в металлургическом переделе имеется еще немало неиспользованных резервов, реализация которых будет способствовать не только более рациональному использованию минерального сырья, но и повышению технического уровня и улучшению экономики металлургического производства. Большим резервом является также организация комплексной переработки цинксодержащих шлаков свинцовой и медной плавок, разработка и освоение комплексной переработки кеков, шлаков, пылей и других полупродуктов и отходов металлургического производства.

Весьма эффективным направлением повышения комплексности использования сырья может служить дальнейшее внедрение технологических процессов с использованием кислорода и природного газа, твердых и газообразных сульфидизаторов, усовершенствование гидрометаллургических процессов, создание замкнутых технологических схем с полной переработкой полупродуктов, а также комбинирование различных производств в зависимости от характера перерабатываемого сырья.

В данной работе представлены результаты разрабатываемых в Казахском национальном техническом университете (КазНТУ) им. К. И. Сатпаева, технологий комплексной переработки полиметаллического сырья с использованием природного газа и сульфидизаторов. В частности, для переработки мышьяк – сурьмусодержащих руд и концентратов была разработана и испытана технология, заключающаяся в подаче через слой перерабатываемого материала газовой смеси, состоящей из нейтрального газа и паров элементной серы [1,2] .

Такая технология не требует разработки и создания новой аппаратуры, для ее осуществления вполне пригодны существующие печи кипящего слоя. В качестве нейтрального газа по технологии использовался азот, который вырабатывается стандартными заводскими азотными генераторами. Количество же подаваемых паров серы регламентируется только с учетом предотвращения образования нелетучих оксидов мышьяка As₂ O₅ – и сурьмы Sb₂ O₅.

Исследования проводились с золото-сурьмяными и золото-мышьяковыми рудами и концентратами cодержащими ,%: 18,4-48,2 Sb, 9,4-20,6 SiO₂, 0,3-0,6 As, 0,12-2,4 Fe, 21,0-38,0 г/т Au.

Состав смеси нейтрального газа с парами элементной серы для создания кипящего слоя брался в количестве 1:0,2 соответственно. Расход же позволяемой смеси подбирался из расчета производительности печи, создания условий для стабильного кипящего слоя, максимального пылевыноса и сульфизирования всех окисленных соединений сурьмы. Установлено, что при температуре обжига 1123-1173 К сурьма и мышьяк отгонялись в виде сульфидов на 98-99,5% соответственно.

При этом, возгоны сурьмы и мышьяка можно выделить в отдельные продукты дробной конденсацией: при температуре 843-873К осадить сульфид сурьмы в виде Sb₂S₃ в первом конденсаторе и уловить возгоны сульфидов мышьяка в виде As₄S₄ и As₂S₃ во втором конденсаторе при температуре 523-563К.

Разрабатываемая также в казахском национальном техническом университете (КазНТУ) технология прямого восстановления сульфидов заключается в продувке расплавленной шихты природным газом.

Нами были проведены исследования по совместной переработке свинцовых концентратов с добавкой штейнов и шликеров, штейнов шликеров и шлаков. Переработке подвергались свинцовый концентрат содержащий, %:54,6-58,7 Pb; 2-3 Cu; 4,5-12,2 Zn; 4,2-8,3 Fe; 16,3-18,2 S; штейны -18,6-24,0 Pb; 51,0-52,6 Cu; 1,4-2,7 Zn; 1,8-2,1 Fe; 18,7-19,0 S; шликеры -62,4-64,0 Pb; 12,2-12,9 Cu; 4,0-4,3 Zn; 3,3-3,7 Fe; 3,6-4,2 S; шлаки -1,7-1,8 Pb; 0,2-0,3 Cu; 12,2-12,4 Zn; 3,3-3,7 Fe; 15,4-15,6 CaO; 26,2-26,4SiO₂

Состав перерабатываемой шихты был следующий, %: 25-50 Pb, 25 штейна, 25 шликеров, 25 шлака. Опыты проводились на установке состоящей из электропечи, реактора с помещенном в него тиглем с перерабатываемой шихтой, алундовой трубкой для подачи природного газа, платина – платинородиевой термопары, потенциометра –КСП-4; хроматографа, магнитного пускателя, рукавного фильтра и вакуумного насоса.

Методика проведения опытов заключалась в следующем: тигель с исходной навеской материала помещался в предварительно нагретую до заданной температуры электропечь. После расплавления шихты в расплав опускали алундовую трубку и подавали природный газ. Выделяющиеся газы отсасывались через рукавный фильтр вакуумным насосом.

Отходящие газы анализировались на содержание H₂S, CO₂ и SO₂ с помощью хроматографа.

Установлено, что при температуре 1200-1300⁰С, продолжительности продувки природным газом расплава 120 мин с последующим отстоем продуктов, прямое извлечение свинца в черновой металл составило 91,8-92,5%, общее извлечение свинца с учетом возврата с возгонами достигает 97-98,4%.

Извлечение меди в штейн составило 91-94,3%, цинка в возгоны – 92-94,6%.

Полученные данные свидетельствует о принципиальной возможности переработки сульфидного сырья на основе непосредственного восстановления, природным газом.

Литература:

1.Даулетбаков Т.С. Сульфидирование мышьяксодержащего полиметаллического сырья парами элементарной серы Новости науки Казахстана. -Алматы, 2006. - №2 С.64-68

2.Даулетбаков Т.С. Исследование процесса конденсации сульфидов сурьмы и мышьяка Вестник КазНТУ, №2, 2008 г. С. 144-146