BEHAVIOR OF As, Pb, Cu, Zn UNDER CONDITIONS OF REDUCTION ROASTING OF FINE DUST OF A COPPER SMELTER WITH NATURAL GAS
Authors: Досмухамедов Н.К. , Жолдасбай Е.Е. , Аргын А.А. , Айтенов К.Д. 
Published: September 2024

Переработка тонкой пыли медеплавильных заводов Казахстана является актуальной задачей. Широко применяемая технология гидрометаллургической переработки пыли, включающая выщелачивание серной кислотой с получением свинцового кека и выделением меди, цинка в раствор не удовлетворяет современным требованиям. Значительное содержание мышьяка в пыли (до 15%) не позволяет получать качественные продукты. В исследованиях использованы тонкие пыли медеплавильного завода Казахстана, полученные после конвертирования медных штейнов автогенной плавки в печи Ванюкова. Комплексные аналитические исследования элементнтного и фазового составов пыли выполнены с помощью рентгеновского дифрактометра Bruker D8 ADVANCE, сканирующего электронного микроскопа с использованием энергодисперсионного рентгеновского спектрометра JED-2300 (JEOL). Это обеспечило получение достоверных результатов вещественного состава исходной пыли, которые были использованы при проведении исследований по изучению поведения мышьяка и других цветных металлов в условиях восстановительного обжига природным газом. Для лучшего понимания механизма процесса восстановительного обжига пыли в работе проведен детальный термодинамический анализ реакций взаимодействия компонентов пыли с природным газом в температурном интервале 500–1000 К. Термодинамические расчеты проведены с помощью программного обеспечения HSC Chemistry 8.1.5, Outotec. Установлено, что при обжиге пыли природным газом создаются благоприятные условия для восстановления ферритов цинка, меди, а также оксида мышьяка (As5+). Показано, что использование предварительного обжига пыли природным газом обеспечивает максимальное восстановление оксида мышьяка (As5+) и получение безмышьяковистого огарка с дальнейшим высоким селективным выделением из него Pb, Cu, Zn в товарные продукты. Применение данного способа позволит значительно улучшить технологические показатели выщелачивания тонкой пыли серной кислотой за счет предварительного максимального вывода мышьяка из общей технологической схемы и разрушения труднорастворимых в кислоте ферритов меди и цинка до легкорастворимых их оксидов с переводом последних в раствор.

Processing fine dust from copper smelters in Kazakhstan is an urgent task. The widely used technology of hydrometallurgical dust processing, including leaching with sulfuric acid to produce lead cake and solution containing copper and zinc, does not meet modern requirements. A significant content of arsenic in dust (up to 15%) does not allow obtaining high-quality products. In this study fine dust from a copper smelter of Kazakhstan, obtained after converting of copper mattes of autogenous smelting in Vanyukov furnaces was used. Comprehensive analytical studies of the elemental and phase composition of dust were carried out using Bruker D 8 ADVANCE X-ray diffractometer, a scanning electron microscope using a JED -2300 energy dispersive X-ray spectrometer (JEOL). This ensured that reliable results of the material composition of the original dust were obtained, which were used in conducting the work to study the behavior of arsenic and other non-ferrous metals under conditions of reduction roasting with natural gas. For better understanding of the mechanism of the process of reduction roasting of dust, a detailed thermodynamic analysis of the reactions of interaction of dust components with natural gas in the temperature range of 500-1000 K was carried out . Thermodynamic calculations were conducted using Outotec HSC Chemistry 8.1.5 software. It has been established that when roasting dust with natural gas, favorable conditions are created for the reduction of zinc and copper ferrites, as well as arsenic oxide (As5+). It has been shown that the use of preliminary roasting of dust with natural gas ensures maximum reduction of arsenic oxide (As5+) and the production of arsenic-free cinder with further high selective separation of Pb, Cu, Zn from it into commercial products. The use of this method will significantly improve the technological performance of leaching fine dust with sulfuric acid due to the preliminary maximum removal of arsenic from the general technological scheme and the destruction of copper and zinc ferrites, which are relatively non soluble in acid, to their easily soluble oxides, with the transfer of the latter into solution.