Технические науки/1. Металлургия

д.т.н. Комков Н.М., Кокаева Г.А.

Восточно-Казахстанский государственный технический

университет им. Д. Серикбаева, Казахстан

ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ НА ПАРАМЕТРЫ ОБЖИГА СОЛЕЙ КАЛИЯ В ПЕЧАХ КС

Обжиг сульфидных цинковых концентратов является важнейшим технологическим процессом в гидрометаллургии цинка. Но в настоящее время выработаны богатые месторождения цинковых концентратов, и приходиться вовлекать в переработку промпродукты и коллективные концентраты. В таких материалах, как правило, имеется много различных примесей. Наиболее распространенными примесями наряду с железом, медью и кремнеземом являются свинец, калий, натрий. Влияние данных примесей в литературе описано противоречиво, что говорит о сложности явления и необходимости его дальнейшего изучения.

Для опытов первоначально использовали низкосортный цинковый сульфидный концентрат, имеющий следующий химический состав, %: Zn – 40,8; Fe – 10,5; Сu – 3,2; Pb – 4,7; SiO2 – 6,5; S – 30,6; K – 0,28; Na – 0,12, и следующий минералогический состав, %: ZnS – 60,8; CuFeS2 – 9,24; FeS2 – 8,3; FeS – 6,03; PbS – 5,43; SiO2 – 6,5; прочие – 3,7.

Исследования по обжигу данного концентрата проводились на трубчатой лабораторной печи типа СУОЛ – 0,4.4/12, при температурах 1173 – 1253К на воздушном дутье. Опыты проводились в течение 7200с. В результате обжига концентрата получен огарок, химический состав которого в зависимости от времени обжига показан в таблице 1. Качество полученных продуктов обжига находится на низком уровне. По химическому составу в концентрате имеется значительное количество калия 0,28% по сравнению с концентратами, имеющими высокие показатели качества продуктов обжига. Поэтому необходимо исследовать влияние солей калия на параметры обжига в печи КС.

Таблица 1 – Химический состав огарка цинкового концентрата в зависимости от времени обжига

 

Время, с

Состав, %

Раст-вори-мость цинка%

Десу-льфу-риза-ция, %

 

 

Zno

 

 

Znк

 

 

Znв

 

 

Fe

 

 

Cu

 

 

Pb

 

 

SiO2

 

 

So

 

 

SSO4

 

 

Ss

1800

45,9

10,5

0,24

11,81

3,6

5,29

7,31

23,3

0,4

22,9

22,88

23,86

3600

46,3

7,9

0,23

11,92

3,63

5,33

7,38

23

0,33

22,6

17,06

24,84

5400

48,3

13,8

0,15

12,43

3,79

5,56

7,69

13,5

0,38

13,1

28,57

55,88

7200

49,2

25

0,14

12,66

3,86

5,67

7,84

13,3

0,37

12,9

50,81

56,54

В связи с этим, в цинковый концентрат, имеющий прежний химический состав добавляли соли калия – хлорид калия и сульфат калия, которые подвергались обжигу в лабораторной печи в течении 7200с при температуре 1173 – 1273К, количество добавляемой соли рассчитывалось по содержанию металлической части.

В первом случае в цинковый концентрат добавляли 0,02%, 0,1%, 0,5% и 1,0% хлорида калия. В пробах с добавками KCl произошли изменения в структуре. Во всех опытах отмечается наличие 50% сфалерита ZnS в виде спеков размерами от 2 до 3мм в поперечнике. Очертания зерен сфалерита ZnS овальные, округлые. Наблюдаются сростки сфалерита ZnS с халькозином Cu2S, реже с галенитом PbS. В промежутках зерен, находится силикатная стеклофаза. Нередко в таких спеках идет образование цинкита ZnO и сульфата цинка ZnSO4, как внутри спеков так и на их поверхности в виде прерывистых корочек.

Состав огарка: цинкит ZnO, феррит цинка ZnO·Fe2O3, сульфат цинка ZnSO4, силикатное стекло. Размеры частиц огарка достигают 1мм. Соотношение фаз различное не всегда присутствуют силикатная и сульфатная составляющие.

Во втором случае в цинковый концентрат добавляли 0,02%, 0,1%, 0,5% и 1,0% сульфата калия. Во всех пробах с добавками K2SO4 произошли изменения в структуре, в пробах с добавкой 1,0% K2SO4 и с добавкой 0,5% K2SO4 осталось соответственно 25 – 30% и 15 – 20% сульфидов т.е. суммы сфалерита ZnS и халькозина Cu2S, реже с галенитом PbS в виде спеков и зерен размером от 100мкм до 1 - 2мм в поперечнике. В пробах с добавкой 0,02% K2SO4 и с добавкой 0,1% K2SO4 соответственно 1 – 2% и 5% аналогичных спеков сульфидного состава. Состав огарков существенно не отличается. Основные фазы огарка: цинкит ZnO, феррит цинка ZnO·Fe2O3, сульфат цинка ZnSO4 и силикатное стекло. Кроме этого во всех пробах с добавками K2SO4  в незначительном количестве менее 1% присутствуют гематит Fe2O3, феррит меди CuFeO2, закись меди Cu2O в виде мелких включений в частицах огарка.

В таблице 2 показаны общие результаты обжига цинкового концентрата с добавкой солей калия.

Таблица № 2 – Результаты обжига цинкового концентрата с добавкой солей калия

наименование соли

количество соли, %

So

десульфуризация,%

начало опыта

конец опыта

цинковый концентрат

0

30,6

13,3

56,54

KCl

0,02

30,5

13,3

56,39

KCl

0,1

30,5

13,4

56,07

KCl

0,5

30,6

16,8

45,10

KCl

1

30,3

18,9

37,62

K2SO4

0,02

30,6

12,4

59,48

K2SO4

0,1

30,6

11,8

61,44

K2SO4

0,5

30,5

18,1

40,66

K2SO4

1

30,3

21,1

30,36

Из результатов опытов можно констатировать, что присутствие солей калия в концентрате резко понижает скорость обжига, и приводит к значительному укрупнению огарка. Влияние калия является существенным при нахождении его в концентрате свыше 1%, в изучаемых нами концентратах их содержание значительно меньше.

Таким образом, можно сделать вывод, что на качество огарка оказывают влияние другие примеси и для выяснения этого механизма необходимо продолжить теоретические и экспериментальные исследования.

Литература

1 Комков Н.М., Луганов В.А. Обжиг сульфидных цинковых концентратов. Усть-Каменогорск: ТЕХЦЕНТР УК, 2004. - 389с.