Лекция 21, 22. Промышленная практика переработки медно-цинковых и свинцово-цинковых концентратов
План лекции:
1. Переработка медно-цинковых концентратов
2. Переработка свинцово-цинковых концентратов
При обогащении медно свинцово-цинковых руд Жезказгана в коллективный концентрат извлекается 96-97% меди, 94-95% свинца, 96-98% цинка. При получении же селективных концентратов извлечение металлов снижается: меди на 3-4%, свинца на 15-18% цинка на 48-50% вследствие наличия сростков различных минералов, переходящих в промпродукт обогащения. Для такого сложного сырья может оказаться выгодной прямая металлургическая переработка непосредственно руд, коллективных концентратов или промпродуктов селективной флотации. Последние из-за отсутствия рационального способа их переработки либо не выделяются совсем из цикла флотации, либо присоединяются к тем или иным селективным концентратам, снижая их качество и осложняя последующую металлургическую переработку. В настоящее время в медном производстве, в связи с непрерывным обеднением состава и снижением качества исходного сырья, вместе с основным медным концентратом вовлекают в производство сложные по составу коллективные медь-свинец-цинк содержащие концентраты, характеризующиеся невысоким содержанием меди 16-19% и большим содержанием свинца и цинка 5-9%. Необходимо отметить, что кроме коллективных концентратов на медеплавильных заводах перерабатываются также и получаемые в свинцовом производстве сульфидные промпродукты, такие как штейны и шликеры, где большая часть свинца и цинка при переработке теряется.
Нами исследована возможность переработки промпродукта Жезказганской обогатительной фабрики вакуумтермическим способом в установке кипящего слоя, а также технология прямого восстановления медно-свинцово- цинковых концентратов и промпродуктов с использованием природного газа и сульфидизаторов.
Возможность вакуумтермической селекции сульфидов при пониженных давлениях известна давно. Так, галенит при температуре 1223-1273 К, сернистый цинк при 1373-1423 К имеют давления паров около 1,33 кПа.
Установлено, что возгонка свинца из медно-свинцового концентрата (Cu-26%, Pb-23%) в неподвижном слое может быть успешно проведена при температуре 1223-1273 К и давлении остаточных газов 0,133-0,655 кПа.
Переработка медно-свинцового промпродукта в вакуумкипящем слое должна быть более эффективной.
Опыты проводили следующим образом. Навеску гранул в количестве 20-30 г загружали на ложное днище кварцевого реакционного сосуда, установку и систему герметизировали и создавали вакуум.
Температура опытов была 1123-1223К, продолжительность 30 - 40 мин., давление 1,33 кПа, расход газа 18 - 20 л/ч
Для переработки использовался коллективный медный свинцово – цинковый концентрат следующего состава, %: 18,8 Cu; 9,2 Pb; 4,8 Zn; 15,6 Fe; 25,3 S и медно – свинцовый промпродукт, содержащий, %: 16,7 Cu; 7,5 Pb; 5,0 Zn; 4,5 Fe; 30,2 SiO2; 8,7 Al2O3; 2,1 CaO; 0,9 MgO.
Для повышения температуры спекаемости и снижения пылеуноса медный свинцово – цинковый концентрат гранулировался с добавкой в шихту 5% кокса, а медно – свинцовый промпродукт гранулировался с добавкой в шихту 2% кокса до крупности – 1,0 + 0,25 мм. Приготовленные таким образом гранулы не спекались до температуры 1223-1273 К.
Условия и результаты опытов приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты опытов по переработке медного свинцово – цинкового концентрата и промпродукта
| Материал | Темпера-тура, К | Масса навески, г | Время, мин | Масса остатка, г | Степень возгонки | |
| свинец | цинк | |||||
| Медно – свинцово – цинковый концентрат | 15,40 14,92 16,57 | 69,3 88,1 98,0 | 25,4 39,7 79,5 | |||
| Медно – свинцовый промпродукт | 15,38 16,15 23,71 | 61,8 86,2 97,6 | 18,4 23,8 60,2 |
Как видно из данных таблицы 1, свинец на 86-88% переходит в возгоны уже при температуре 1173 К, в то время как цинк на 24-40 %. Высокая степень отгонки свинца 97 – 98 % достигается при температуре 1223 К, цинк же при этом переходит в возгоны на 60 % при переработке промпродукта и на 79,5 % при переработке коллективного концентрата.
Содержание свинца в возгонах было 83-85, цинка – 10-11, меди – 0,2%. Такие возгоны можно направлять на извлечение свинца стандартным методом. Остаток от вакуумирования с 0,2-0,25% свинца представляет собой довольно чистый медный концентрат. Пылеунос в опытах составил 7-10%.
Таким образом, в результате лабораторных исследований установлена возможность эффективной переработки медно – свинцово – цинкового концентрата и медно-свинцового промпродукта Жезказганской обогатительной фабрики вакуумтермическим методом в аппарате кипящего слоя. Некоторым недостатком вакуумной технологии переработки такого сырья является невысокая производительность до 20т/сутки перерабатываемого материала что объясняется спецификой вакуумных аппаратов их герметизацией сложность аппаратурного оформления
Одним из весьма эффективных направлений повышения комплексности использования сырья может служить технология комплексной переработки полиметаллического сырья с использованием природного газа и сульфидизаторов, в частности технология прямого восстановления медно-свинцово- цинковых концентратов и промпродуктов [3,4].
На основании проведенных теоретических, экспериментальных и лабораторных исследований были проведены опытные испытания по переработке медь- свинец-цинк содержащего сульфидного сырья восстановительной плавкой с продувкой расплава природным газом.
Переработке подвергался медно-свинцово-цинковый концентрат, содержащий, %: Cu – 14,2; Pb-5,6; Zn – 5,2; Fe – 15,6; S – 26,3, SiO2 –22,5. Температура в печи была 1200-1270°С.
Методика проведения опытных испытаний заключалась в следующем: шихту состоящую медно-свинцово-цинковых концентратов перерабатывали в расплавленном состоянии под слоем наработанного цинковистого шлака, причем вначале расплав продували природным газом с добавкой в расплав оксида кальция, взятого в соотношении (1,2-1,3: 1) от содержания цинка в исходном материале соответственно, до получения чернового свинца, штейна и шлака, после чего полученный штейн и шлак продували последовательно воздухом и природным газом. Результаты опытов приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Результаты опытных испытаний
| Материал | Температура, 0 С | Вес навески, кг | Извлечение металлов, % | ||
| Свинец в черновой металл | Медь в штейн | Цинк в шлак и возгоны | |||
| Коллективный концентрат и цинковистый шлак | 90,7 91,2 93,4 93,5 | 89,8 90,1 90,6 90,8 | 94,2 94,8 94,9 95,1 |
В результате проведенных испытаний разработана методика и аппаратура по переработке коллективного медно-свинцово-цинкового концентрата в расплаве под слоем цинкового шлака с продувкой природным газом.
При этом были получены резко разделимые полупродукты с высокой степенью концентрирования: свинца в черновой свинец на 92 – 94%; меди в штейн на 90 – 91% и цинка в щлак и возгоны на 94 – 96%, что позволит значительно снизить материальные и энергозатраты при дальнейшей переработке медных штейнов и цинковистых шлаков и снизить выход возгонов содержащих в основном пары сульфидного и металлического цинка.
В дальнейшем черновой свинец идет на рафинирование по стандартной технологии, товарный медный штейн в медное производство для извлечения меди и благородных металлов, а цинковистый шлак на переработку в шлаковозгоночных установках для извлечения цинка.
Результаты испытаний позволяют считать разработанные технологии эффективными и экологически безопасными и их можно рекомендовать для промышленного испытания и внедрения.
Контрольные вопросы:
1. Объяснить переработку медно-цинковых концентратов.
2. Объяснить переработку свинцово-цинковых концентратов.