Исследование сернокислотного выщелачивания тонкой пыли медеплавильного производства

ИССЛЕДОВАНИЕ СЕРНОКИСЛОТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ТОНКОЙ ПЫЛИ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

12 3

Саидахмедов А.А. , Хамидов С.Б. , Мажидова И.И.

1Саидахмедов Актам Абдисамиевич - старший преподаватель, кафедра металлургии, химико-металлургический факультет; 2Хамидов Сухроб Ботирович - ассистент, кафедра техники и технологии добычи и переработки руд редких радиоактивных металлов,

горный факультет; 3Мажидова Ирода Иброхимовна - студент, кафедра металлургии, химико-металлургический факультет, Навоийский государственный горный институт, г. Навои, Республика Узбекистан

Аннотация: научно-технический прогресс в современном мире сопровождается резким увеличением потребления природных ресурсов и одновременным ростом количества производственных отходов, проблема рационального использования которых теснейшим образом связана с эффективностью промышленного производства, защитой окружающей среды и новыми разработками в области утилизации отходов.

В статье рассмотрены методы переработки пылей, полученных из отходящих газов медеплавильного производства, с целью извлечения тяжелых цветных металлов. Ключевые слава: техногенные отходы, вторичное сырье, промпродукты, переработка пылей, пирометаллургия, химическая обогащения, гидрометаллургия.

Применяемые технологии утилизации отходов в развитых странах на 90 - 98% ориентированы на вывоз их на свалки и хвостохранилища, сжигание в утилизационных энергетических установках или неэффективном использовании на действующих металлургических предприятиях, основным недостатком которых являются пыле-газовые выбросы и связанные с этим потери ценных элементов и др. Кроме этого, свалки и хвостохранилища требуют отвода значительных земельных участков и нарушают экологическую ситуацию в прилегающих районах.

В медеплавильном производстве ОАО «Алмалыкский ГМК» при плавке медной шихты образуется пыле-газовый поток (ПГП), состоящий из сернистого газа, грубой (85% от валового объема пыли) и тонкой пыли (15%) [1].

Тонкая конвертерная пыль медеплавильного производства представляют собой белый порошок крупностью -0,02 + 0,1 мм (80-90%) с насыпным весом 1,3 т/м3, содержащий медь (1,7-2,2%), свинец (16-30%), цинк (8-11%), селен (0,006%), теллур (0,035%), серу общую (9,8-9,3%), серу сульфатную (10,06%), железа (0,74%), кадмий (0,27%), кремнезем (1,46%), молибден (0,07%) и промышленные количества золота и серебра.

Основной теоретической предпосылкой, обосновывающей автономную переработку тонкой пыли методами химической обогащении являются фазово-

химический состав пыли и бесперспективность вторичной переработки материала там, где он образовался.

Известные способы гидрометаллургической автономной переработки пылей включают сернокислотное выщелачивание, окисление двух валентного железа в трех валентное, очистку растворов гидролизом с концентрированием железа, мышьяка и др. примесей в свинцовом твердом остатке и извлечением меди из растворов известными методами [2-7]. При выборе реагента для выщелачивания минерального сырья оцениваются его химические свойства, доступность, цена, влияние на экологию. Все эти факторы обуславливают серную кислоту, как наиболее приемлемую для выщелачивания пылей. Между тем, известные способы сернокислотного выщелачивания не лишены недостатков: растворы после такого выщелачивания загрязняются примесями мышьяка, цинка и др.; гидролитическая очистка сернокислых растворов отличается длительностью процесса и приводит к потерям цветных металлов, например, в виде осадков арсенатов; железо в сернокислом растворе после выщелачивания пыли существует в основном в виде сульфата двух валентного железа, гидролитическое осаждение которого требуют нейтрализацию раствора до рН 7-8 и длительное перемешивание; эти условия являются неприемлемыми, так как вызывают потери меди с осадком, поскольку уже при рН 5,3-5,8 начинается её гидролиз если не использовать аммиак. С целью эффективной очистки раствора от железа гидролизом очевидна необходимость снижения рН раствора, для чего следует Fe2+ окислить до трех валентного состояния, рН осаждения которого при атмосферном давлении равен 2-4. Кроме этого, при выщелачивании пылей при рН выше 2,5 улучшаются процессы сгущения и фильтрации кека и достигается снижение растворимости некоторых других примесей: так, при рН > 3,5 с повышением температуры и продолжительности процесса содержание мышьяка и сурьмы в растворе понижается за счет осаждения арсенатов, главным образом скородита FeAsO4 2Н20, и соосаждения с ними сурьмы, кадмия и др. Исходя из вышеизложенного, рекомендуется водно-окислительное выщелачивание пылей при конечном рН раствора на уровне 2 и выше. Для разработки оптимального режима водного выщелачивания с максимальным извлечением меди в раствор и минимальным содержанием в растворе железа, мышьяка, сурьмы, свинца, цинка и висмута были проведены лабораторные опыты (факторное пространство: 75-95°С, 0,5-2,0 ч, Ж:Т=1-4). Обработка результатов опытов позволила вывести следующие отражающие зависимость степени извлечения металла в раствор ^Ме ) от температуры (Х1, оС), продолжительности процесса (Х2, час ) и отношения Ж:Т (Х3, единицы) [3-4]:

YCu = 55,68+ 1,637 Х1 - 2,588 Х2 + 2,987 Х3 , YFe = 15,68 + 1,012 Х1 - 1,812 Х2 + 2,412 Х3 , YAs= 40,90 - 4,250 Х1+ 2,975 Х2 + 2,350 Х3 , YSb= 0 - 3,200X1 + 5,100 Х2 - 1,300 Х3 , YPb= 3,95- 0,500X1 - 2,825 Х2 + 1,950 Х3 , YZn= 36,78 + 1,487X1 - 1,812X2 + 2,637 Х3 , Y Bi = 0 - 1,0875X1 - 1,0875X2 - 1,0875 Х3 .

Анализ приведенных уравнений регрессии позволяет сделать выводы: при водном выщелачивании пылей в интервале температур от 75 до 95°С, отношении Ж:Т = 1:2 и продолжительности процесса от 0,5 до 2 часов сурьма и висмут в раствор не извлекаются; повышение температуры положительно влияет на выщелачивание меди, цинка и железа в раствор и не способствует растворению мышьяка и свинца; увеличение продолжительности процесса уменьшает извлечение меди, цинка, свинца и железа в раствор, но способствует растворению мышьяка; уменьшение содержания

твердого в пульпе, т.е. с повышением отношения Ж:Т медь, цинк, свинец и мышьяк больше извлекаются в раствор.

Возможности гидрометаллургической переработки пылей позволяют прогнозировать достижение максимального концентрирования свинца в твердом остатке, для этого рекомендуется сернокислотное выщелачивание с максимальным извлечением в раствор меди, железа, цинка и др. Водное выщелачивание пыли позволяет максимально селективно извлекать медь в раствор, но полнота извлечения при этом является недостаточной. Недовыщелачивание меди из пылей в условиях водного вскрытия, очевидно можно объяснить присутствием сульфидной меди в составе сырья, для выщелачивания которой требуются окислительные условия.

Применение пероксида водорода или озона в режиме водноокислительной отмывки пыли способствует очистке растворов от железа за счет того, что окисляет двух валентное железо в растворе до трех валентного, которое легко гидролизуется при рН 2,5-4. Однако на степень извлечения меди в раствор применение этого окислителя влияния не оказывает.

Таблица 1. Степень извлечения в раствор основных компонентов пъгли в условиях сернокислотного выщелачивания, %

Выщелачивание Си Fe Zn РЬ

Сернокислотное : Т:Ж=1:4; Н2Б04 - 50г/л, 90-95 оС 99,1 75 85,0 0,03

Высокое извлечение меди в раствор (более 90%) при водном выщелачивании пыли с полным разделением меди от примесей железа, мышьяка и др. достигнуто в присутствие окислителя кислорода, катализатора нитрита натрия и нейтрализатора известняка. Эффект достигается за счет реализации процесса, химическая сущность которого обусловлена реакцией окисления сульфидной серы до элементной с освобождением меди до водорастворимой формы благодаря окислительно-восстановительным процессам с участием кислорода и нитрит-иона. Последний, окисляя серу и железо, восстанавливается до низшего оксида N0, который далее, в присутствии кислорода в водной кислой среде, регенерируется снова в нитрит-ион с образованием в кислой среде иона нитрозония - активного начала процесса [2, 8], благодаря которому медь и железо максимально извлекаются в раствор. Или, железо трехвалентное, образующееся в растворе сульфата меди, отделяется в осадок при рН 4,5-5 в результате обработки раствора оксидом цинка: 2Fe2(S04)з + 3Zn0 + Н20 = 2Fe(0H)з + 3ZnS04.

Список литературы

1. Аллабергенов Р.Д., Ахмедов Р.К., Ходжаев О. Ф. Комплексная переработка отходов цветной металлургии. Т: Изд. «Университет», 2013. 50 с.

2. Цыганов Г.А., Ханов И.В., Пилецкий В.М., Дудник А.Л., Аллабергенов Р.Д., Богачева Л.М., Щечка В.Г. Способ гидрометаллургической переработки медь- и железосодержащей пыли. А.с. № 1191480, 1984.

3. Богачева Л.М., Аллабергенов Р.Д., Исматов Х.Р., Дудник А.Л., Кунбазаров А.К. О гидрометаллургическом вскрытии пылей медного производства, содержащих мышьяк и сурьму // Узб. хим. журн., 1985. № 2. С. 6-9.

4. Богачева Л.М., Исматов Х.Р., Люмет О.А., Аллабергенов Р.Д. Получение медного купороса из пылей. // Узб. хим. журн., 1987. № 2. С. 60-62.

5. Иванов Б.Я., Ярославцев А.С., Ванюшкина Г.Н. Гидрометаллургическая переработка тонких конверторных пылей медеплавильного производства // Цветные металлы, 1982. № 5. С. 16-18.

6. Ермаков В.И. Комплексная переработка тонких пылей Уральских медеплавильных заводов // Цветные металлы, 1979. № 12. С. 26-29.

7. Белоусова А.Е., Меклер Л.И., Егизаров А.А., Симкин Э.А. Гидрометаллургическая переработка пылей сухих электрофильтров медеплавильного производства // Цветные металлы, 1969. № 6. С. 35-37.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПОДГОТОВКИ ШЛАКОВ МЕДНОГО ПРОИЗВОДСТВА Сирожов Т.Т.1, Арипов А.Р.2, Уткирова Ш.И.3, Жумаев М.К.4

© Г)

тш т А

Сирожов Талант Толибович - ассистент; 2АриповАваз Розикович - старший преподаватель, кафедра металлургии, химико-металлургический факультет;

3Уткирова Шахзода Ихтиёр кизи - студент;

4Жумаев Мухаммад Каюм угли - студент, химико-металлургический факультет, Навоийский государственный горный институт, г. Навои, Республика Узбекистан

Аннотация: «Алмалыкский ГМК» является одним из крупнейших промышленных предприятий Республики Узбекистан, кроме того, оно ориентировано на выпуск экспортируемой продукции. В результате многолетней переработки медных концентратов медеплавильного завода АГМК накоплено более 7 млн т отвальных шлаков медного производства. В настоящее время часть старых шлаков МПЗ перерабатывается в АГМК МОФ-2 флотационным способом и извлекается медь, золото, серебро. Анализ современного состояния технологии переработки шлаков показывает, что наиболее предпочтительной для вовлечения шлаков в переработку и получения из них железа является технология низкотемпературного восстановления с последующей магнитной сепарацией металлизованной фазы от немагнитной фракции. Ключевые слова: шлак, штейн, консентрат, флотация, отход.

Техногенные отходы представляют собой несколько видов, продуктов и материалов которые содержат ценные, нужные компоненты отвалы горнодобывающей промышленности. В техногенных отходах и рудном сырье содержатся в значительных количествах ценные металлы (Au,Ag,W,Mo,Re,Cu,Cd,Ge и др.) [1].

В золе, образующейся от сжигания малометаморфизированных углей, содержание германия достигает десятых долей процента, в клинкере после вельцевания цинковых кеков кроме металлического железа содержит углерод, медь, серебро и цинк. В хвостах МПЗ содержится значительное количество меди, молибдена и в дальнейшем может служить исходным сырьём для получения железа, так как в нём железо в виде магнетита находится от 25 до 30% железо, в виде вюстита и пироксена 20-27%. Во всех некондиционных и забалансовых окисленных рудах медь находится от 0,2 до

13

Г