автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Разработка и внедрение технологии комплексного извлечения полезных компонентов при совместной плавке в печи Ванюкова медного сырья и Клинкера цинкового производства

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ МЕТАЛЛУРГИИ

Для служебного пользования

Экз.??

САДШОВ Серик Барлыкович

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ КОЖЕКСНОГО ИЗВЛЕЧЕШЯ □ОЛЕЗШХ КОШОНЕНТСЗ ПРИ СОЕ^ЕСТНОЙ ПЛАВКЕ 3 ПЕЧИ ВАШКиВА ЫЕДВЭГО СЫРЬЯ И КЛИНКЕРА ЩНКОВСГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.16.03 - металлургия цветных и редких

металлов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 1994

д I с

Работа выполнена в производственном объединении "Балхаш едь".

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор В.П.ШСТРОВ

ведущий научный сотрудник,

кандидат технических наук В.Н. БРУЭК

Официальные оппонент:

доктор технических наук, акадеыик Г.В.СКОПОВ

кандидат технических наук, доцент В.П.ЖУКОВ УГТУ-УПИ

педущее предприятие: АО "Унилромедь"

Защита состоится _1994 г. в часов

на заседании Специализированного Совета Д 002.01.01 по присуждению ученых степеней в Институте металлургии УрО РАЯ по адресу: 620219, г.Екатеринбург, ГСП-812, ул.Амундсена,101.

Отзывы на диссертацию просим направлять в 2-х экз. по адресу: 620219, г.Екатеринбург, ГСП-812, ул.Амундсена, Ю1, Ученый Совет.

' Автореферат разослан " СЬ+х^сАА 1994 г>

Ученый секретарь

Специализированного совета, Г /

доктор химических наук -Ж<££^*/Ма.В.КАЙШЧЕВ

ОБЦАЯ ХЙРЖЕЕРЙСШКА РАБОТЫ

Актуальность рабога. В настоящее время производство цветных металлов сталкивается с необходимостью переработки все более сложного и бедного сырья. Поэтому одной из основных задач развития цветной металлургии является оптимизация технологий комплексной переработки сырья.

Настоящая работа посвящена совершенствованию технологии медеплавильного производства с использованием шоокоэффектив-ног<" процесса переработки медьсодержащего сырья плавкой Веня-КОВь.

Широкое внедрение процесса Занюкова на медеплавильных заводах» имеющих сырье различного состава и разные системы шх-топодготовки, требует исследования возможностей процесса, расширения сырьевой базы и выявления всех возможностей повышения эффективности плавки. Особое внимание заслуживают вопросы плавки отходов и трудноперерабатыэаемых проыпродуктов, одним из которых является клинкер вальцевания цинковых кеков. Изучение механизма плавки медных концентратов совместно с клинкером является актуальной задачей для металлургов Казахстана.

Цель работы. Совершенствование технологии процесса Ванэ-кова в направлении повышения извлечения ценных компонентов при совместной переработке медных концентратов и клинкера вальцевания цинковых кеков.

В задачи исследования входило:

- изучение составов и свойств продуктов плавки;

- выявление влияния добавки к шихта клинкера вельцевания цинковых кеков на физико-химические характеристики продуктов медной плавки;

- исследование извлечения в штейн в качестве модельного элемента - серебра в зависимости от физико-химических свойств продуктов плавки;

- анализ производственных показателей извлечения серебра при переработке медных концентратов совместно с клинкером плавкой Вашокова на ПО "Бадхашмедь".

Методика исследований. Промышленные образцы различных продуктов плавки Ванюкова исследовались минералогическим способом и методом рентгеновского спектрального микроанализа

(РСНА). Термодинамические характеристики штейнов и шлаков определялись статическим вкцудьным методом. Для изучения распределения серебра использовался анализ о ирныенешгем метода радиоактивных индикаторов. Физико-химические взаимодействия в расплавах изучались методами.химического, ыккаралогкчэского, терыогравиыетрического анализов.

Научная новизна. Установлены основные минералогические составляющие штейнов и шлаков переработки медных сульфидных концентратов совместно с клинкером плавкой Ванюкова на ПО "Баяхашмедь". Определены составы штейноЕЫх включений в галако-агаейноЕой эмульсии фурыенж>й массы внутри печи Веню¡сова и шлаков на выпуске из печи. Показшо различие' в ооотавах втай-новых включений плавки медных концентратов без кяшкера и о клинкером.^ Предлоаен механизм взаимодействия компонентов расплавов в процессе плавки Ванюкова. .

Установлено уменщэяиэ серного и кислородного потенциалов штейнов плавки с клинкером ошосихелыш'ялавкй без ¿линкера. .Шявлено влияние физико-хкмичесхих характеристик процесса » плавки на извлечение серебра в штейн.

Праатическая ценность тэабота». На основании физико-хими- • чёских исследований разработана й шедрена технология плавки медных концентратов совместно о 'шшнкерои веяьцевакия цинкоекк кеков способом Венакава. На ГО "Бглхапкедь® оцзкены величшш снижения растворимых потерь меди при плавке с клинкером, Установлено влияние клинкера при годной цаазке на извлечение, серебра на кедаом заводе Ю "Вадхашедь*. ,

Оценена величине, снижения сульфидной растворимости ыади в шлаках при плавке с клинкеров аэльцевания цинковык како». Установлено влияние плавка клинкера совместно с ыедныш концентратами на извлечение серебра на медном заводе.

Апробация работа-и публикации. Основные полсаенкй рэбош доложены и обсуждены на Республиканское сейниаре "Сосгиагко к перспективы внедрения автогеншх процессов в отраояав (г.Балхаш,. 1987 г.), на научио-техническах конференциях "Теорвкгао-ские и технологические предпосылка штеЕсификацка производства тяжелых цветных металлов и комплексного использования сырья" (г.Свердловск, 1283 г.), "Незно-технический прогресс-решение производственных проблем цветной металлургии области"

(г.ДЕвзказган, 1988 г.), "Эффективность внедрений автогенных процессов в производства тяжелых цветных металлов" (г.Ыосква, 1988 г.').

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, получено 3 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работ .^Диссертационная работа состоит из введения, б глав, заключения, списка цитируемой литературы, изложенных на страницах машинописного текста,включая иллюстрация и таблиц. В списке литературы на енобаний. Приложения, содержащие данные измерений, пред, ставлен*! на страницах.

содевшиб работы

Эксплуатация пэчей Ванюкова на ПО "Бадхашмедь" решает , проблему комплексного использования сырья. Снижение потерь цветных металлов с отвальными шлакеыи может быть осуществлено оптимизацией условий плавки. Исследование взаимодействий, протекающих при плазке Ванюкова, обеспечивает развитие про-• цесса я расширение области его применения.

I. Изучение взаимодействий в шуткой ванне расплава печи Ванюкова-

Исследование процесса Ванюкова осуществлялось на печах ПВ ЦО "Балхиямедь". Отбирались и подвергались анализу пробы Етейно-илаковой эмульсии а фурменной массе, штейнов и шлаков ПВ на Ш "Балхагыедь". В период проведения исследований перерабатывалась шихта на основе ыедшх концентратов следующего состава (%): 18-20 Си , U-13 Si02 , 34-36 S , 24 - 29 Fe.

9 ЬлшшЪсть шихта 6-7 %, производительность печи составляла 70-80 т/ч шихту и при необходимости в соответствии с тепловым балансом в шихту добавлялось до I т/ч угля. Дутьевые режимы плавки соответствовали получению штейнов с содержанием меди от 43 до 53 Минералогический анализ фурменной массы проводился на микроскопе "Неофот-21". Рентгеновский спектральный микроанализ (РСМА) осуществлялся на установке " Comebax" 0 системой "Link*.

Анализ донного штейна показал, что образу сильно pao-кристаллизованы. При охлаждении штейнов произошел фазовый

распад, Помимо магнетита, вюстита, пирротина и металлической меди основной фазой штейна является борнит с содержанием (ат%): 12-12,7 Ге ; 44,7 - 45,3 Си ; 37,4 - 39,4 5 , соответствующий формуле С/^Яё^з ■ . Структура шлаковых образцов, отобранных из фурм, может быть идентифицирована с трудом, так как они закалены, то есть плохо раскристаллизованы. Сульфидные Еыделения в шлаках можно разделить по крупности до 3 мкм в стеклофазе, определяемые как выделения сульфида те-леза из гомогенного шлакового расплава при охлаждении.

Сульфидные включения крупностью более 3 мкм идентифицированы как взвесь штейношх капель е шлаках. При зтом гетерогенные штеПловые включения крупностью более 3 мкм и до 50 мкм практически все закалены - фазовый распад отсутствует. Более крупные штейновые включения - до 300 мкм в закаленных пробах ыассы слабо подвержены фазовому распаду. Таким образов, анализ составов штейновых включений мо»:зт быть корректно выполнен методом РСМА. Локальный анализ с достаточной достоверностью позволяет оценить состав капель диаметром не менее5мкм. .Анализу подвергались так&е штейновые включения до 300 мкм, в которых отсутствовал фазоЕый распад. Обработка анализов измерений позволила получить картину распределения по составу сульфидных частиц, представленную на диаграмме (Рис.1), Составы сульфидных включений представлены в двух измерениях по отношению меда к келззу (в ат%) - 'харака-еризущеыу пзргход железа из штейна в шлак и изменение?; содержания серы (в ат#) по отношению к точно ст-ехйоыэтрическж составам соединений

Сии РеЗ .

Составы, имеющие содержание серн, соответствующее точной стехиометрии м Си^£ и и/¿5 , обозначались куяеи на оси абсцисс, другие состаш по содержанию серы относились к избытку (+ ат% серы) иди недостатку {- ат5?. сери) по съаьнелнв) со стехиометрией.

Основное количество штойноеых вкхачениИ фурменной иваси (Рис.1) содержит избыточное количество серы: от 0 до 9 ат?5. Важно отметить, что максимальный избыток серы ссотвоястаувт исходному составу концентрата, выраженному в тси же измерении. Штейновые включения в шлаках, уходящих из печи через сифен, имеют в составе недостаток по содержанию сер; относительно

- б -

См

Ре -

2.5

1,5

0.5 ■

»

• »

10

; ат. %

Рис.1. Составы штейновых включений в фурменных пробах

плавки сульфидного медного концентрата без клинкера цинкового производства

сочетания тСцг$ - н Гв 5 в количестве 2-4 ат%, что в среднем соответствует составу получаемого штейна.

Известно, что наиболее медленным этапом пирометаллурги-ческих превращений, б том числе и процесса Ванюкова, является разделение шлака и штейна, то есть укрупнение сульфидных калоль эмульсии и выделение их из шлака в донную фазу, составляющую получаемый ранее штейн. В ранее опубликованных исследованиях процесса Ванюкова, основанных на химическом анализе усредненных проб, отмечается, что в отобранных через

фурмы пробах отсутствуют продукты, соответствующие промежуточным ступеням перехода компонентов шихты к конечному состоянию - донному штейну, а формирование донного штейна сосредоточено и заканчивается вблизи фурм. В настоящей работе, благодаря использованию локального микроанализа мелких включений сульфидов, показано, что в фурменной массе, в подфур-менной зоне обнаружены штейновые включения, соответствующие промежуточным состояниям от шихты до донного штейна.

Сопоставление гистограмм распределения по крупности штейновых включений и шихта концентратов позволяет предположить, что штейновые включения менее 40 тем носят реликтовый характер и их можно отнести к расплавленным частицам концентратов. Более крупные штейновые включения образуются в результате коалесценции мелких капель и уходят в донную фазу. В шлаке, выходящем из печи.через скфон, имеются только включения мелкой штейновой взвеси, потерявшие избыточную серу.

Анализ составов штейновых включений (Рис.1) показывает, что металлические превращения в ванне расплава печи ПВ осуществляются хотя и быстро, но постепенно. Максимальный избыток серы соответствует составу исходной шихты и халькопириту (Рис.1). Составы штейновых включений фурменной массы равномерно располагаются ыенду составом исходных материалов и конечным штейном.

Таким образом, полученные результаты показывают, что взаимодействие в ванне расплава прнЕодкт к потере серы, и все штейновые включения в шлаке, выпускаемом из печи, уже содержат недостаток серы, который специфичен для составов донных штейнов. По отношению мади к железу составы штейновых включений фурменной массы имеют разброс от 0,6 до 2,6 при величине для состава халькопирита, равной I. Низшие значения отношения меди к железу (меньше I) для стейновах включений могут быть объяснены наличием бедных медью пирита в составе частиц концентрата.

Как следует из диаграммы (Рис.1), увеличение огаогеная меди к железу прослеживается от.'составов, соответствующих шихте или халькопириту, до конечного штейна. Из исследования состава мелких штейновых включений следуют два важных вывода.

Во-первых, это то, что в аяаке практически нет включений, переокисленных по отношению к заданному конечному штейну, что свидетельствует о минимизации растворения меди в шлаке.

Во-вторых, необходимо отметить, что хотя число включений в выходящем из печк шлаке невелико по отношению меди к железу, они имеют большой разброс от исходных материалов до конечного штейна, что указывает на существование внутри печн зон с различными условиями экстрагирования железа из штеииа в шлак. Скорее всего, это может быть связано с неравномерностью перемешивания.

Суммируя все изложенное вьппе, механизм взаимодействия в ванне распдава-может быть представлен следующей схемой. Частицы или агрегации частиц шихты, попадая в расплав, нагреваются и одновременно охлавдают окружающий частицу расплав. Поверхность частица как бы отделена от общей мессы шлакового, расплава ванны вязким слоем, находящимся при более низкой температуре, чем расплав ванны и, соответственно, имеющим другие физико-химические свойства. Нагрев высокосернистых . сульфидных частиц концентратов сопровождается выделением сети. На первоначальном этапе эвакуация серы затруднена вязким шлаковым слоем, обволакивающим частицу. В дальнейшем эта сера взаимодействует со шлаком и переходит в расплав.

Дальнейшее удаление серы из сульфидной частигр при выравнивании температуры происходит при растворении серы в шлаке. При этом в итак .одновременно, с серой начинает переходить железо. Можно предположить, что железо и. сера переходят межфазную границу в виде ассоциации Ге-5 . В принципе окисление железа й серы может происходить при непосредственном воздействии кислорода дутья на штейновое включение. Но в связи с тем, что поверхность штейновых включений закрыта шлаком и масса сульфида в шлаке несоизмеримо меньше, массы шлака, прямое взаимодействие кислорода дутья со штейном затруднено, в первую очередь происходит окисление железа и серы,, перешедщих в шлак и находящихся в нем в растворенном состоянии.

Таким образом, вследствии того, что давление диссоциации сера для сульфидных частиц значительно, можно предполо-

жить, что, попадая в расплав, сульфидные частицы теряют серу. При этом сера переходит в расплав или газовую фазу. Окисление серы может протекать как на межфазной поверхности газ ~ ¡злаковый расплав с образованием $02 , так и в расплаве. При наличии газовых пузырьков в расплаве сернистый газ выделяется в газовую фазу. На этом этапе изменение состава гатейношх включений, если анализировать диаграмму (Рис.1), происходит в направлении уменьшения содержания серы за счет диспропор-ционирования высокосернистых сульфидов. При удалении сер! величины отношения меди к железу для составов сульфидных частиц существенно не меняются. Активность серы в штейновом включении снижается, повышается активность железа, которое таете начинает переходить в шлак. На этом этапе можно говорить о растворении в шлаке сульфида железа. При этом происходит изменение состава включения в сторону увеличения отношения меди к железу и уменьшения избыточной серы.

Непрерывность процесса плавки ПВ приводит к образования новых порций шлака и.выводу образовавшегося шлака в подфур-менную зону. Взаимодействие штейновых включений оо шлаком продолжается в подфуруенной зоне. Эти взаимодействия связаны с дальнейшим удалением серы из штейновых включений.

Не успевшие коалесцировать штейновые включения выносятся из печи и имеют состав, близкий к составу донного шгейна. Дальнейшая коалесцзнция и отстаивание частиц в шлаковом алок-тромиксере приводит к образованию в шлаковом миксере штейна, по составу совпадающего с денным штейноы печи ПВ. Как видно из диаграммы (Рис.1), химические взаимодействия происходя? в надфурыенной я в подфурменной зоне заканчиваются. Доннкй штейн и штейновые включения в выходящем из печи вл&ке находятся в состоянии, близком к равновесию со шлаком, Енходящгз? из печи.

Подтверждение предложенному механизму получено в исследовании продуктов плавки медных концентратов с клинкером вельцевания цинковых кеков. Пробы фурменной' массы, шлаков и штейнов отбирались на режимах плавки с загрузкой 50-70 т/ч шихты ,6-10 т/ч клинкера и при режимах дутья с получением штейнов от 44 до 50 % меди. Результата РСМА составов штейновых включений фурменной массы приведены на диаграмме (Рис.2).

л

о,

Ге

г,5

А А 2

л

д л

X - - >

1,1 X Я

С, 5

X

* X X хх X XX XX X X X X X

X * X X X X хх XX X X

х X X X

X X > X

-4

_ о

Ряс.2. Составы штейновых включений в фурменных пробах - X и шлаках перетока - А для плавки сульфидных медных концентратов с клинкером цинкового производства

Составы штейновых включений для этих условий плавки характеризуются таким же высоким разбросом. Как и в случае плавки сульфидных концентратов без клинкера разброс составов говорит о том, что равновесие гетерогенных фаз в верхних слоях ванны не достигнуто. СравнЕние содержания серы для составов штейновых включений плавок с клинкером и без клинкера указывает на значительно меньшее содержание серы в штейновых включениях плавки с клинкером. Можно предположить, что металлическое

железо, содержащееся в клинкере, снижает серный потенциал шлако-штейновой системы. Происходит сульфидирование металлического гелеза, находящегося в шлаковой расплаве. При этом можно говорить об определенной металлизации штейновых включений при плавке с участием клинкера.

2. Анализ терыодинаяических характеристик шт-ейнов плавки Ванзокова

На диаграммах (Рис.1 и 2) дана качественная картина взаимодействия. Количественные отношения подучены прл анализе пгейнов плавок в различных условиях. Анализ количества металлической фазы медных штейнов в твердом состоянии ыалокоррек-тем в связи с высокой степенью фазового распада сульфидов при охяаздении.

Об относительной металлизации штейнов плавки с клинкером относительно плавки без клинкера судили по изменению термодинамических характеристик штейнов. С использованием статической ампульной методики были определены величины равновесных давлений серы и сернистого ангидрида для штейнов плавки с добавкой клинкера в количестве Ю т/ч и без клинкера на штейны с содержанием цеди 36 и 56 % при температурах 1423, 1473, 1523 К.

Величины парциальных давлений серз контролировали по насыщению серой контрагента - серебра. Парциальное давление сернистого ангидрида определяли титрованием раствора, з котором растворяли 50^ газовой фазой шетула.

Полученные термодинамические характеристики для штейна присущи системе штейн - шлак, находящихся в равновесии. На основании полученных данных были рассчитаны величины кислородного потенциала. Равновесные давления кислорода были рассчитаны из равновесия серы, кислорода и серистого ангидрида.

Термодинамические характеристики штейнов приведены в таблице I. -

Таблица 1

Термодинамические характеристики штейнов ПВ для температура 1523, полученных в различных условиях плавки

л Содержание меди в

пР°б штейне, _% _

^РоЛя*)

Условия плавки

23 148 485 621

36,2 36,2

55.8

55.9

3,28 2,83 2,99 2,45

4,87 4,97 4,02 4,16

без клинкера с клинкером без клинкера с клинкером

Снижение серного и кислородного потенциалов плавки характеризует степень металлизации штейнов. В связи с тем, что штейны и шлаки печи ПВ близки к равновесии, целесообразно сцепить влияние изменения термодинамических характеристик системы на потери ценных компонентов со шлаками.

3. Влияние изменения термодинамических характеристик

продуктов плавки на потер, _меди со нлекаыи При рассмотрении штейно-алакошх систеа с серой и кислородом содержание меди, растворенной в шлаках, принято подставлять в виде суммы сульфидной и оксидной составляющих. Представление о сульфидной и оксидной растворимости меди в плаке соответствует структуре силикатного расплава, в которой часть ионов меди находится з координации о конами серы, а часть - с ионами кисйорода:

. Активность Си0О/г варажаэтся в виде: 9 к- и^ • И0£

" /Цг

]ЦГ= ч.го^ +ФГ-40, '0,0тЩ-щз

Активность определяется из соотношения

При этом мольная доля Си£С)Г составляет:

где коэффициент активности выражен уравнением:

"¿/б. V г -<?, ## - о,шз Л 4 - ^ 4

в

Основываясь на указанных зависимостях от величин серного и кислородного потенциалов, были проведены расчеты для термодинамических условий плавки, определенных в опытах. Анализ показал, что изменение условий термодинамических характеристик плавки влияет следующим образом. Как видно из представленных результатов, изменение кислородного потенциала крайне мало, а, следовательно, мало и изменение оксидной растворимости. Ь работе оценено изменение величины -сульфидной растворимости, вносящей основной вклад в растворимые потери меди. Изменение рассчитано на основе значений серного и кислородного потенциалов для штейнов 36 и £5 % меди (таблица I).

Для 36 % по меди штейнов уменьшение концентрации сульфидной растворимости меди в шлаках для плавки с клинкером, относительно плавки без клинкера, составляет 0,025 %, тогда как для 56 % по меди штейнов уменьшение растворимости составляет 0,041 %. Таким образом, штейн плавки с клинкером обладает лучшим и коллектирующими свойствами.

4. Исследование изменения термодинамических характеристик плавки на распределение серебра между шлаком и штейном

Влияние изменения условий плавки на извлечение в штейн цветных металлов было проанализировано на примере такого медьсодержащего элемента как серебро. В лабораторных условиях изучалось равновесное распределение серебра в системе штейн-« шлак-газовая фаза при различных величинах серного и кислородного потенциалов.

Равновесие исследовалось с использованием статической ампульной методики. Состав газовой фазы устанавливался ..зри

взаимодействии контрагентов: гематита и серы и через газовую фазу со шлако-штейновой системой. Анализ серного потенциала осуществлялся по насыщению серой контрагента - никеля. Анализ парциального давления сернистого ангидрида производился титрованием раствора от поглощения газовой фазы ампулы. Опыта проводились при 1573 К.

Парциальные давления кислорода определялись из равновесия серы, кислорода и сернистого ангидрида.

Распределение серебра в системе шлак - штейн анализировали методом ргдаоактивных индикаторов. Исследовалось равновесие 20, 40, 60 % по меди синтетических штейнов и синтетического шлака типа фаялита.

Величина серного потенциала з опытах изменялась в.значениях чт 3,46 до 2.30. Кислородный потенциал в опытах изменялся в значениях Рог. от -2,40 до -4,52. В исследовании стремились к установлению корреляции ыеяду условиями, полученными в опытах, и термодинамическими характеристиками яяако-птейновой системы при промышленных плавках шихты медные концентратов без клинкера и о клинкером. Условия в опытах изменялись от высоких потенциалов серы и кислорода к болео восстановительным условиям с низкими потенциалами сори и кислорода. Такзш образом имитировались условия равновесна при плавке без клинкера и при плавке с клинкером. Методом радиоактивных индикаторов были определены величины извлечения серебра з штейны и потери со вяакши в зависимости от термодинамических характеристик равновесия шлако-птейнавой системы..

Ь'Н&стсэдзй работа при анализа распределения серебра были лрчмзкекы радиегфклйЗ сзребра (период .полураспада 253

суток) с энергией О,боб МП' и золота (пзрк'од полураспа-

да 2,7 суток) с энергией 0,413. Шу. Сульфиду нуклвдов серебра и золота в соотнесении 1:1 вводились при синтезе етзйнов.

ЙСХОД1М0

птейнн, а тшйез продукты плавки о рвдкошстквниуи метками подвергались радиометрическому анализу на спектрометре Ш-В0 с полупроводниковый датчиком. Распределение серебра рассчитывала по ыетодякз с составлзипеи бадемса радиоактивности, опираюсь на принцип аоЛлэктироввяия золота только вгейнсм. Навязка баланса составляла 2-4 Кроме того, и тайны и шлаки были проанализирована методами химического анализа на содержа-

ние основных микрокомпенентов, Составы штейнов, значения серного и кислородного потенциалов и распределение серебра приведены в таблице 2.

Таблица 2

Влияние условий плавки на распределение серебра ыеяду штейнами и шлаком

Содержание в конечном штейнег %_

иотика

газовой фазы

Распределение серебра, %

» Ь II Си 5 штейн шлак

б 19,8 54,0 25,8 3,46 -3,20 90,8 9,2

6 41,7 35,6 22,7 3,28 -3,01 96,5 3,5

6 59,0 21,45 19,3- 3,07 • -2,40 • 98,4 .1,6

.1 19,8 54,0 25,8 3,28 -3,25 95,5 4,5

.1 37,5 34,6 • 25,9 3,08 -3,11. 97,2 2,7

.1 ' 33,1 .36,5 2$,0 3,06 -3,09 96,5 3,4-'

Л 54,3 . 21,2 : 2?,0 2,60 -2,96 90,3

' 5 Л9,8 54,0 25,8 2,8£Г -4,52 97,1 2,9

; 5 .41,7 35,6 22,7 2,62 -4,29 98,1 1,2

5 59,0 21,45 19,3 2,30 -3,88 99,8 .0,2

Полученные в опытах значения термодинамических характеристик шлако-штейновых систем были нанесены на потенциальную диаграмму в координатах — (Рис.3). Сравнение

(Рис.3) о потенциальной,диаграммой Язавы показало корреляцию полученных данных.и:совпадение полей штейнов. При этом условия с низкими значениями кислородного и серного потенциалов можно отнести к условиям¡ллааки;с клинкером (таблица I).

Как следует из опытных данных (таблица 2), извлечение серебра в штейн увеличивается с. увеличением содержания меди в штейнах (Рис.4). Для термодинамических условий, характеризующих плавку без клинкера, извлечение серебра в штейн растет

Рис.3. Термодинамические характеристики для систем с содержанием меди в штейнах: £7 - 20 %, А - 37*41 %, 0 - 55 + 59 %

на 7,6 % (Й1С.4). Для условий, близких плавке с клинкером, на 2,7 % (Рис.4).

однако в этом случае извлечение серебра в итейн достате® о высоко и достигает 29,6^. Уменьшение серного и кислородного потенциалов штзйио-щлаковой системы приводит к тому, что колязктирозанио серебра штейном увеличивается и уменьшается потеря серебра со щяакю (таблица 2). Таким образом, поашзние восстгновитзлшого потенцяаза плавки и работа на богатый атейн приводит з увеличению извлечения серебра в штейн.

100 п

38 ~

о

V*

Эо -

пЗ о, •о о си

3 э^

1>

22

и со

ЭО

20

зг

ад

13 56 ССи],%

Рис.4. Зависимость извлечения серебра в штейн от содержания меди в штейнах для условий:

-2,88 + 2,30; ^ -- 4,52+ - 3,88;

2 - о 3,46 + 3,07; Лр^ »-3,20* -2,40.

5. Извлечение серебра при плавке Ванюкова на , ПО "Балхаямедь"

Учитывая перспективность использования клинкера при плавке Ьанюкова, особое внимание было уделено поведению серебра в промышленном процессе плавки с клинкером. Еазш подтверждены полученные в лабораторных опытах данные увеличения извлечения серебра в штейн и уменьшения потерь со шлаками при увеличении концентрации меди в штейне (Рис.5). Зависимость коэффициента распределения серебра при плавке Ьанюкова на ПО "Балхаямедь" от содержания меди в штейне (Рис.5) составила: Ц = -Й) 05СЛ */, 7Ш [Си]

г , где

- 18 -

ад;

54 '#56

48

40

32 24

15

8

ж~43 42 4ч 46 48 50 52 5ч"

Рис.5. Распределение серебра мегду зтейаом и пяяксм в зависимости от содерксния меди в ■штейне

- коэффициент распределения серабрр. ,7 езду агейноы и пляжем и [Си] - содержание меди в штейне,

Вякнш'.з добавки клинкера на извлечение серзбра при плавко Взпзкова было проанализировало на проздвлэкных д;-:::г.<х. Особенность производства ПО "Балхаша®дь" состоит в том, что йллнкер -цяняоаого производства лгрэргбашзлогся только на печвд Вгшиова. йизлизировсяось извлекшие сорсбра в ияямы эяокррояизяого арейзподсуз.-*- ГО "Наяхазм-здь" я зависимости от соотаокоциа сСглла яорзргбокгя вдагюра :• г яхте суяьфядвих недка: аонцзнграгеп. Зри переработке катала п ггаяичостве боязе 3 % от ппсян «едашс концзнтратоэ йзвясчеакз серебра увсяич;!2азтся на 1,5 -<-2,5 $ по сраснениЕ) с переработкой медных шщентратол без "ДЖгкерг.,

Таким образен г роггоше проблем кс-.'плоксиого использо-в«т сырья, представляющее з данном сяунае возмозяоеть

плавки методом Ваыюкова труднсаерераЗатывазмого прсздродукта -клинкера, приводит при использовании клинкера к большому вко-номическоцу еффекту, заключающемуся в увеличении извлечения меди и благородных металлов в целевой продукт плавки - штейн.

ВЫВОДИ.

X. Прзцезконноз иссчедоеелиа составов продуктов плавки Ьащжова при переработке шихты сульфидных ыедкых концентратов на ПО "Балхашедь" позволило установить схему механизма взаимодействия в хцдкой ванне печи ПВ».

2. Взаимодействие В ванне расплава представлено рядом последовательных превращений» определяемых составами и свойствами сульфидных вцлвчешШ. Ь надфурменной зона постепенно происходит переход избыточной серы сульфидов в шлаковый расплав

и газовую фазу, где ооудаатьяается окисление серц, Состав включений изменяется от исходных составов сульфидов в шихте до состава конечного стеШа. Штейны и шлаки, всходящие из пачи, близки к равновесию.

3. Иссжедовалне переработки клинкера вельцзвання цинковых коков цодтверадшат предложенную модельную картину взаимодействия. Металлическое железо клинкера подвергается сульфи-дизации в шлаковой ванне расплава. Взаимодействие втейновых . включений, металлического железа клинкера и шлаковой ванны

с. кисдородосодержащим дутьем приводит к получению штейнов с недостатком серы по отношению к сочетанию- Си£5- Ге.£ в составе штейновьрс включений. ' ■

4. Изучение термодинамических характеристик продуктов плавки медных концентратов с клинкером и. без клинкера позволило установить,' Что при плавке на штейн 36 $ по меди величины серного и кислородного потенциалов плавки с клинкером снижсятся относительно плавки без клинкера соответственно

с 1,98. 10Э; 1,3' Ю~5 до 6,3. Ю2; 1,07 . Ю"5 Па.

Для 56 % по меди штейна величины серного и кислородного потенциалов снижаются

с 9,8- Ю2; 9,6« Ю"5 до 2,8-10; 6,9 • Ю"5 Па.

5« При плавке медных концентратов а клинкером создаются оптимальные условия для увеличения извлечения меди в штейн и уменьшение потерь меди .со шлаком. Для 36 % по меди атайнов только сульфидная составляющая растворимости меди уменьшаемся на 0,025 %, Для 56 % по меди штейнов уменьшение оульфадной составляющей происходит на 0,041 %.

3. слияние уаяовий плавки на извлечение цветных металлов в егэйн проанализировано на примере такого модельного элемента на& оеребро.

7, В лабораторных йасйедованиях имитировалось изменение термодинамический зтразтерйстик оистёма згейн - tyîsit - газовая

прн плаане а кяинаерои. Уменьшение кислородного потен-циаш оиотеий s значениях для 40 % по кздй гзгейна составляло от -3>01 до -4,29, Уменьшение серного потенциала систзщ ' 'fyPsj составляло от 3,3© до 2*62,

При этим извлечение серебра в втейн уг^личирооь на 1,6 а потери серебра со шлааоа уменьшились на 2,3 %.

8, Анализ пракышленных'данных, полученных при переработке клинкера а пирометадлургическоМ производстве ПО "Залхе.-з-мрдь," показывает, что при переработке кяииаэра в количества более 3 % от шихет ыедкмх Еснцзнтратой извлечение серебра увеличивается на 1,5*2,5 У»

9, Переработка клинкера кольцевания цинковых кеков з процесса плавки ¿ашокоаа являетеs решением важного аспекта проблемы комплексного использования сырья при плавко Hb на GU "Ваахазмедь", ' "

Основное содергенке диосярт;«"« опубликовано в следующих работах«

Î, Садукоа С.В,, Казанцев Д.Й,, К&вита В.В. , Бруэк В.Я., Комков JUÂ,, Ш&нежвш Р.Э,, Закжюв К.Ш, Доререботка оборотных материалов способом плавка о кадкой векиэ // Состояние и перспективы внедрения автогешшй прокосов в отрасли: Тезисы довяадов- респубяикансйого семкчара. 14-16 октября 1987 г. - Вазссаи: Шнцведйэ* KasCCS*. « Ï9S7. - C.I7.

?.. Садаяоа C.B., Наканоа К.Ш., Шангунов A.C.Квятков-

- й »

CKiifi С. A. Определение оптимальных режимов комплексной переработки ыедного сырья // Научно-технический прогресс - решению производственных проблем цветной металлургии области: Тезиса докладов областной конференции молодых ученых и специалистов. Джезказган: Джезказган, облправление HTD цветной металлургии.-1988. - С.10.

3. Радтабазв М.Ю., Мироевакий Г.П., Садаков С.Б., Неда-хenов Д.Г., Назароа A.M. Освоение комплекса ПВ на БГШ

// Теоретические и технологические предпосылки интенсификации производства тяжелых цветних металлов и комплексного использования сырья: Тезисы докладов научно-технической конференции. 21-23 июня ISBQ г. - Свердловск: Свердловское областное правление BHI0 цветной металлургии, Z988. - С.12-13.

4. Хагажеев Д.Т., Раджибаев М.Ю., Мироевский Г.П., Калита В,В., Садиков С.Б., Медиханов Д.Г, ,• Дзираев В.А., Назаров A.M. Результата и технико-экономическая оценка внедрения технологического комплекса ПВ на ПО "Балхашмедь" // Эффективность внедрения автогенных процессов в производстве тяжелых цветных металлов: Тезисы докладов I Всесоюзной научно-технической конференции. М,: Минцветает СССР. - 1988. - С. 32.

5. Кожахметов С.Ы., Ниталгаа В.А., Налелев Р.З., Садаков С.Б., Чокаев М,Т. Распределение свинца и цинка при плавке медной шихты с медьсодержащими промпродуктами в жидкой вачне //Комплексное использование сырья. - 1990, - № 9. -г С.44-46.

6. Токарь Л.Л., Бруэк В.Н., Садакоз С.Б. Распределение серебра и осмия в условиях плавки медного сульфидного сырья //Благородные металлы и алмазы в новых областях техники: Сб. научн.тр. Гиналмаззолото /М. - ГАЗ. - J99I. - C.III-II6.

7. Бруэк В.Н., Мироевский Г.П., Садыков С.Б., Медиханов Д.Г., Калелев Р.З. Распределение сопутствующих элементов в процессе Вадгоксва на ПО "Балхалмедь" // Энергосберегающие технологии в производстве тяжелых металлов. 2-4 октября 1991.

М.: ВНТО цветной метадлургии. - 1991. - С.28.

8. Бруэк В.Н., Остров В.П. ,'Йнденбаум Г.В., Садаков С.Б. Сиделева О.П. Формирование штейна при плавке сульфидного сырья в печи Ьанюкооа//Цветные металлы. - 1993. - № 8. - C.8-II.

_ ПП _

9. A.C. 1450386 (СССР). Способ непрерывной плавки, металлургического сырья в жидкой ванне / Раджибаев М.Ю., МирсевскиЙ Г.П., Минсеитов С.Р., Каяата В.В., Казанцев A.H., Садыков

С.Б., Еыстров В.П., Бруэк В.Н. 08.09.88. ДСП.

10. A.C. 1444378 (СССР). Способ переработки медных штейнов /Минсеитов С.Р., МирсевскиЙ Г.П., Симкин Э.А., Назаров A.M., Минсеитова Е.С., Гкков Г.В., Смальцер В.Е., Садыков С.Б., Бруэк В.Н., Жалелев Р.З., Бурамбаев М.Е. Опубл. в Б.И.,1988.-№ 46.

XI. A.C. 1788833 (СССР). Аптейк печи для непрерывной плавки сульфидных материалов /Казанцев А.Н., Садыков С.Б., Преображенская В.В., Абылканов Т.А., Мед>5ханов Д.Г., Радлсиба-ев М.Ю., Мироевский Г.П. 1990. ДСП.

Отпечатано на ротапринте института "Унипромеиь"

Подписано в печать 2.Ç.04. 94г. Зак.1. Тираж IG0 экз.