Виробництво нікелю і кобальту
Залежно від виду сировини підприємства з виробництва нікелю можна розділити на дві групи: переробні окислені нікелеві руди та переробні сульфідні руди. Окислені руди містять,%: нікелю 0,7-1,3; міді - до 0,34; кобальту 0,03-0,4; заліза 19-23; оксидів алюмінію 4,5-7,8; оксиду магнію - до 10; оксиду кальцію - до 3,5 миш'яку - до 3,5. Сульфідні руди містять,%: нікелю 3,8-5,6; міді 2,65-3 / 3; кобальту 0,18; заліза 25-46; сірки 9.9-26,0; оксиду магнію - до 13; оксиду кальцію - до 14; оксидів алюмінію - до 3.При отриманні нікелю, кобальту та їх з'єднань на всіх стадіях технологічного процесу щорічно утворюється понад 4 млн. т шкідливих речовин, з них 68% - при переробці сульфідних руд і 32% - при переробці окислених руд З загальної кількості утворюються оксидів сірки 84% припадає на підприємства, що переробляють сульфідні руди. Близько 62% пилу утворюється при переробці окислених нікелевих руд і 28% при переробці сульфідних руд Загалом на підприємствах вловлюється більше 92% пилу
Нижче наведені дані, що характеризують концентрацію сірчистого ангідриду в технологічних газах, що відходять від металургійних агрегатів,%
| Технологічні агрегати | концентрація сірчистого ангідриду в технологічних газах,% |
| Агломашин | 05-1 5 |
| Рудно термічні печі | 02-0 3 |
| Шахтні печі | 0 1-02 |
| Відбивні печі | 0 3-04 |
| Конвертери | 1 0-30 |
| Печі КС | 1 5-50 |
Сірчистий ангідрид утилізується в незначних кількостях з отриманням сірчаної кислоти або елементарної сери.Хвости збагачення практично не утилізуються, а шлаки в невеликих кількостях ис користуються на відсипання доріг, для закладки гірських виробок і произ водства шлаковати.
Нові технологічні процеси, що впроваджуються в нікель кобальтової промисловості, спрямовані на інтенсифікацію виробництва метал лов і зниження викидів діокісіда сірки в атмосферу До цих процесів сам відносяться:
· переробка пірротінових концентратів автоклавної-окислювальним методом з отриманням елементарної сірки,
· зважена плавка концентратів з одержанням елементарної сірки,
· плавка мідного концентрату в печі Ванюкова з використанням газів для отримання елементарної сірки,
· автогенная плавка з використанням газів для отримання сірчаної кислоти,
· конвертування мідних штейн у вертикальних кисневих кон Вертера з використанням газів для виробництва сірчаної кислоти,
· безперервне конвертування з використанням газу для отримання сірчаної кислоти
Виробництво свинцю
Залежно від складу і типу переробляються руд свинець можна отримувати пирометаллургическими або гідрометалургійних способами. До пірометалургійних способів відносяться відновна плавка з попередніми випаленням реакційна плавка, плавка осаджувальна З них в даний час в основному застосовується віднови тельная плавка. Використовуються як багаті, так і бідні концентрати. Сульфідні концентрат отриманий після флотаційного збагачення руд, спільно з флюсами піддається окислювальному випалу У процесі випалу сульфіди металів окислюються до оксидів і спікається, перетворюючись в агломерат Плавку агломерату проводять в шахтній печі у відновній атмосфері Продуктами плавки є чорновий свинець; штейн, що містить мідь. сульфіди міді і свинцю, в яких концентруються благородні метали; шлак - сплав оксидів металів і металоїдів, що містить цинку 10% і більше При рафінуванні чорнового свинцю отримують чистий свинець.
Штейн переробляють на чорнову мідь, цинкоутримуючий шлаки обесцінковивают і отримують цинкову пил, а гази після очищення від пилу направляють на утилізацію діоксиду сірки або викидають в атмосферу.
Основними шкідливими викидами виробництва є хвости збагачення і стічні води хвостосховищ, свинецсодержащие пилу, металургійні гази, що містять діоксид сірки, шлаки, шпейза. Шпаки свинцевої плавки містять,%: оксиду цинку - до 38; кремнезему - до 30; оксидів заліза - до 44; оксиду кальцію - до 20; оксидів алюмінію - до 8; свинцю - до 4,2; можуть містити також мідь, оксиди магнію , марганцю, барію.
Найбільш токсичні речовини містяться в шпейзе, яка являє собою сплав миш'яковистих і вмістом сурми сполук металів або сплав арсенидів або антимонідів металу. Шпейза містить,%: миш'яку - до 35; сурми - до б; заліза - до 70; свинцю-до 4; міді - до 7; сірки - до 6, а також нікель, кобальт, золото і срібло.
Одним із сучасних способів переробки поліметалічної сировини є киснево-зважена циклону електротермічна плавка (ківцет) свинцево-цинкових концентратів. Кількість викидаються шкідливих газів від установки ківцет ЦС значно менше, ніж у традиційній технології.
Виробництво цинку
Сульфідні цинкоутримуючий руди збагачують з метою отримання цинкових концентратів, які в подальшому можуть бути перероблені пірометалургійних або гидрометаллургическим шляхом. Незалежно від способу переробки операції випалу концентратів обов'язкове. Обпалений концентрат надходить на дистиляцію цинку, що протікає в відновної атмосфері, в результаті чого отримують чорновий цинк. який направ
ляется на рафінування. При гідрометалургійному способі обпалений концентрат надходить на вищепачіваніе, а з розчину цинк витягують електролізом.
Зіставлення піро-і гідрометалургійного способів виробництва цинку показує, що для пирометаллургии характерні висока питома продуктивність і компактність технологічної схеми, однак високі витрати на ремонт обладнання, підготовку матеріалів, палива та знешкодження технологічних газів обумовлюють необхідність пошуку інших, більш економічних і екологічних технологій. Гідрометалургійний спосіб отримання цинку позбавлений вказаних недоліків і дозволяє більш комплексно використовувати сировину.
На цинкових заводах основними видами технологічних газів, які подвегаются очищення від пилу, є гази випалювальних печей киплячого шару і гази вальцпечей. Випалювальні гази, що надходять у сірчанокислотному виробництво, додатково очищуються від туману сірчаної кислоти, миш'яку і селену. Запиленість газів печей киплячого шару досягає 130 г / м 3, а концентрація діоксиду сірки коливається в межах 9-14%. Вміст металів у пилу становить,%: 40-70 Zn; до 2 Сі; 5-15 Pb; до 1 Cd. Як правило, зазначені метали містяться в пилях у вигляді сполук першого або другого класу небезпеки і становлять серйозну загрозу навколишньому природному середовищу і здоров'ю населення-
Виробництво міді
Залежно від мінералогічного складу мідних руд виробництво міді може здійснюватися за такими схемами переробки сировини: піритних плавка; полупірітная плавка; мідно-сірчана плавка; плавка в печі Ванюковз; гидрометаллургическим способом.
Найбільшого поширення набула трехстадийная (випал-відбивна або злектроплавка - конвертація) схема отримання міді. Ця схема (рис. 8) передбачає отримання чорнової міді, що спрямовується на вогняне і електролітичне рафінування.
У процесі переробки Монометалева і поліметалічних руд в навколишнє середовище поступають промислові відходи та технологічні викиди, що містять шкідливі речовини різних класів небезпеки. Це - хвости збагачення мідних, мідно-цинкових і мідно-нікелевих руд, стічні води збагачувальних фабрик, рудничні (шахтні) і кар'єрні води, відвали порожньої породи, пил і гази сушильних барабанів, стічні води пилегазоочісток металургійних печей, відвальні шлаки, забруднені викиди вентиляційних систем, пилу і гази металургійного виробництва, шумове та електромагнітне забруднення. Наприклад, випалювальні гази печей киплячого шару містять до 800-900 г / м 3 пилу і до 15% діоксиду сірки, гази відбивних печей містять до 5 г / м 3 пилу, до 1,2% діоксиду сірки і 7% діоксиду вуглецю. Ці гази після відповідного очищення направляються на одержання з них сірчаної кислоти.
Гази конвертерів змішуються з обпалювальними газами і надходять на Сірчанокислотне виробництво. У зв'язку із залученням до переробку мідних поліметалічних руд, що містять миш'як, на підприємствах виникла проблема миш'як містять відходів, у вигляді яких він виводиться з технологічного процесу. Дослідження, проведені авторами на одному з мідеплавильних заводів, показують, що миш'як розподіляється по продуктах металургійного виробництва таким чином,%: мідь чорнова 1,0-1,3; шлак відвальний 22-29; гази випалювальних печей 36-44; гази відбивних печей - до 27; гази конвертерів - до 5; пил конвертерних електрофільтрів - до 4. Впровадження автогенних процесів плавки призведе до того, що миш'як до 93% буде переходити в технологічні гази, що направляються на Сірчанокислотне виробництво. У процесі електролітичного рафінування міді миш'як накопичується в електроліті в кількості до 16-20 г / дм 3, що погіршує якість одержуваної міді і робить неможливим подальший її вилучення з розчину ». Тому витяг миш'яку з відпрацьованих електролітів у вигляді малотоксичних сполук є однією з найбільш гострих проблем мідного виробництва.
Випалювальні і конвертерні гази перед утилізацією сірки у сірчанокислотному виробництві очищаються від пилу і миш'яку. У промивних вежах миш'як переходить в промивні води, де його концентрація досягає 10-16 г / дм 3. Перед скиданням ці води повинні очищатися від миш'яку та інших шкідливих домішок.
Виробництво алюмінію
Виробництво алюмінію включає кілька стадій: видобуток необхідної сировини і його підготовку; отримання глинозему; отримання фтористих солей алюмінію, що використовуються в якості електроліту; виробництво електродної маси, яка використовується в якості анодів.
До основних шкідливих викидів виробництва алюмінію слід віднести: фтор та його сполуки при отриманні кріоліту і електролізі; продукти розкладання і горіння органічною складовою анодної маси, у тому числі й особливо небезпечне з'єднання - бенз (α) пірен, що відноситься до класу канцерогенів; пилу глиноземного виробництва , стічні води шламових полів. Великотоннажним промисловим відходом глиноземного виробництва є червоний шлам.