Комплекс экологически чистых технологий переработки медьсодержащего сырья : На ЗАО "Кыштымский медеэлектролитный завод" и ЗАО "Карабашмедь"

• Автор: Вольхин, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 351 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Стр.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .

ВВЕДЕНИЕ .

ЧАСТЬ I. ПОДГОТОВКА МЕЛКОДИСПЕРСНОГО МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО

СЫРЬЯ К ПЛАВКЕ .

Глава. БРИКЕТИРОВАНИЕ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С НЕОРГАНИЧЕСКИМИ СВЯЗУЮЩИМИ .

1.1. Анализ технологии брикегиронания медьсодержащей шихты.

1.2. Исследование брикетирования медьсодержащей шихты с гашеной известью .

1.2.1. Лабораторные исследования брикетирования

1.2.2. Укрупненные испытания брикетирования.

1.3. Исследование брикетирования медьсодержащей шихты с сульфатом кальция . а 1.3.1. Использование сульфатных цементов для окускования дисперсных
материалов
1.3.2. Лабораторные исследования брикетирования медьсодержащей шихты
1.3.3. Укрупненные и опытнопромышленные испытания технологии
1.3.4. Оценка поведения остатков фтористого кальция при переработке брикетов в шахтной иечи
1.4. Брикетирование медьсодержащей шихты с серной кислотой.
Выводы по главе 1.
Глава 2. БРИКЕТИРОВАНИЕ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ТОРФОМ .
2.1. Классификация видов торфа и категорий торфяного сырья.
2.1.1. Структура торфа и его связующие свойства.
2.2. Использование торфа в металлургии.
2.2.1. Использование торфа и композиционных торфяных брикетов
в цветной металлургии .
2.3. Исследование технологии получения композиционных медьсодержащих брикетов
2.4. Разработка безводной технологии брикетирования медьсодержащей шихты
с торфом
2.4.1. Методика исследования брикетирования
2.4.2. Результаты лабораторных исследовании брикетирования
медьсодержащей шихты
2.4.3. Описание технологии брикетирования.
Выводы по главе 2
ЧАСТЬ 2. МЕДЕПЛАВИЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
Глава 3. ШАХТНАЯ ПЛАВКА РУДНОТОРФЯНЫХ БРИКЕТОВ
3.1. Особенности термообработки рудных брикетов на торфяном связующем
3.2. Выбор оптимального состава шихты для плавки брикетированного флотоконцентрата
ф 3.2.1. Лабораторные плавки шихт брикетированного флотоконцентрата
3.3. Промышленные испытания шахтной плавки брикетов
Выводы по главе 3
Глава 4. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПЛАВКИ МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ НА ШТЕЙН.
4.1. Термодинамика реакций.
4.2. Кинетика и макромеханизм процессов штейио и шлакообразования.
4.3. Распределение цветных металлов в системе черновая медьштсйн
шлакгаз .
4.3.1. Равновесие в системе черновая медь шлак газовая фаза .
4.3.2. Равновесие в системе медный штейн белый матт шлак газ
4.3.3. Механические потери меди со шлаком .
Выводы по главе 4.
Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА МЕДНОГО ШТЕЙНА ПА ЗАО КАРАБАШМЕДЬ
5.1. Современное состояние шахтной плавки медьсодержащего сырья
5.2. Шахтная плавка ЗАО Карабаишедь и направления сс модернизации.
5.2.1. Исследование тепловой и газодинамической работы шахтного
агрегата ЗАО Карабашмедь .
5.3. Автогенные процессы выплавки штейна
5.3.1. Процесс Аусмелт
Выводы по главе 5.
Глава 6. УТИЛИЗАЦИЯ СЕРЫ ИЗ ГАЗОВ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
6.1. Характеристика отходящих газов медеплавильного производства как
потенциального источника сырья
6.2. Технология производства серной кислоты на медеплавильных предприятиях
6.2.1. Производство серной кислоты на ЗАО Карабашмедь по
технологии А
6.2.2. Перспективы развития сернокислотного производства .
6.3. Экономическая эффективность сернокислотного производства .
6.4. Экологоэкономические вопросы переработки медного сульфидного сырья .
6.4.1. Охрана окружающей среды от выбросов диоксида серы
6.4.2. Развитие медеплавильного производства в современных условиях .
Выводы по главе
ЧАСТЬ 3. РАФИНИРОВАНИЕ МЕДИ.
Глава 7. ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ РАФИНИРОВАНИЕ МЕДНОГО ЛОМА НА ТОВАРНЫЙ МЕТАЛЛ.
7.1. Разработка способа рафинирования меди от свинца.
7.1.1. Способы пнрометаллургичсского рафинирования меди
7.1.2. Опытные плавки и их результаты
7.2. Внедрение технологии рафинирования лома.
7.2.1. Промышленные испытания вариантов рафинирования лома.
7.2.2. Закономерности использования селитры при рафинировании меди
7.2.3. О выборе варианта рафинирования лома на медь М2
7.3. Описание технологического процесса
Выводы по главе
Глава 8. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ
8.1. Анализ способов огневого рафинирования меди с повышенным содержанием
8.2. Исследование раскисления меди металлическими реагентами.
8.2.1. Влияние малых концентраций кремния на активность кислорода
в жидкой меди .
8.2.2. Термодинамическая модель раскисления меди металлическими реагентами.
8.2.3. Кинетические закономерности растворения кремния в жидкой меди
8.2.4. Выбор состава лигатуры для восстановления и силицирования меди.
8.3. Применение кремния для электролитического рафинирования меди
8.3.1. Электролитическое рафинирование раскисленной меди
8.3.2. Изучение влияние кремния на электрохимическое рафинирование
8.3.3. Разработка состава электролита с использованием кремнийсодержащей добавки
8.3.4. Математическое моделирование электрорафинирования силицированной меди
8.4. Промышленные испытания и внедрение технологии переработки черновой
меди с применением кремнийсодержащих реагентов
8.4.1. Способы рафинирования меди кремнийсодержащими раскислитслямк
8.4.2. Промышленные испытания рафинирования черновой меди.
8.5. Разработка и промышленное внедрение экологически чистого способа
диспергирования меди
Выводы по главе 8
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ГО РАБОТЕ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Из результатов испытаний следовало, что ангидритовое связующее является более технологичным по сравнению с применяющейся в настоящее время известью, поскольку не требует предварительного дробления и помола и его дозирование не сопровождается выделением паров и газов в атмосферу цеха и увеличением запыленности рабочего пространства. Однако безприменения дополнительного активатора твердения оно не обеспечивало необходимую прочность брикета. Естественными активаторами твердения ангидрита являются водорастворимые сульфаты, содержащиеся в пыли и концентрата в количестве около 1, но недостаток и неопределенность их количества требовали вводить активатор принудительно. В качестве активатора целесообразно использовать известь, например в составе имеющейся ИПС при содержании в ней извести в количестве от массы ангидрита. Опытные замесы но схеме I с прессовкой пробных брикетов КП , А подтвердили целесообразность использования ИПС рис. При начальной влажности смеси В2 9. ИПС в се состав в количестве 2. СМСШ увеличивало прочность пробного брикета непосредственно после смешивания на 8 но сравнению с вариантом без принудительного введения активатора и эго свойство смеси упрочнение брикета сохранялось в течение не менсс часов после приготовления брикетов. В качестве активатора твердения ангидрита были также проверены оксид кальция СаО, медный купорос I, железный купорос и сода ЫагСОз. Реагенты смешивали с ангидритом в количестве от его массы в виде ных водных растворов, кроме СаО суммарный расход воды для гидратации ангидрита составлял от его массы. Гидратация и твердение ангидрита осуществлялись на воздухе при комнатной температуре в течение часов, после чего но массе затвердевшего продукта рассчитывали долю усвоенной воды. Установлено наибольшее активизирующее воздействие соды на процесс гидратации ангидрита рис. По результатам лабораторных опытов расход соды принят равным 3. Соду подавали при смешивании компонентов в последнюю очередь в виде водного раствора. Это подтверждено определением изменения массовой доли фракции 5 мм смеси, происходящим в процессе ее гидратации. В опыте с В2 8. Поскольку размер новообразований сопоставим с размерами пробного брикета, а мелкая фракция смеси менее прочна, чем глобулированная, случайное преимущественное использование мелкой фракции для определения влаги и прессования пробных брикетов искажало результаты анализов. Брикетирование с применением соды было также проверено в промышленном масштабе. Условия смесеподготовки количество смеси 4. А . В2 8. Связующее дозировали вручную, раствор активатора самотеком в смеситель из расходных емкостей через ротаметр, остальные компоненты смеси штатными дозаторами. Влажность смеси составила, в начале смесеподготовки 7. Продолжительность гидратации составила 1 час минут, после чего брикеты прессовали в штатном режиме. Полнота съема сырца составила не менее . Средние показатели брикетасырца влажность 7. МПа, что в 1. В результаты упрочнения опытных брикетов сушкой при 3 К в течение часов их прочность увеличилась до 3. МПа, а при 3 К в течение часов до 4. МПа. Схема лабораторный смеситель пресс ПК. Отрицательное влияние на прочность брикетасырца оказывала его завышенная высота мм, которая не обеспечивала необходимой прочности вследствие неравномерного уплотнения смеси по всему объему брикета. Прочность брикета, определяемая раздавливанием на плашку, существенно зависит от соотношения его размеров рис. Такие брикеты были получены в прессе ПК пресс специальный для полусухого прессования кирпичасырца его технические характеристики усилие до 7 кН давление до . МПа размеры брикета, мм глубина камеры прессования мм. Установленная на нем глубина камеры прессования 5 мм обеспечивала степень сжатия смсси, соответствующую промышленному прессу 0 5, где и толщина брикета, мм 0 и 5 глубина камеры, мм. Пробными прессовками брикетов из рядовой шихты на этом прессе брикеты ПК установлена прямая зависимость их прочности от плотности табл. ПК. При условиях КП , В2 . А . С 4. ПК от продолжительности гидратации смеси для оценки длительности этой операции табл. В дальнейших опытах гидратацию ангидрита проводили в течение 1. ПК и оценивали их средние характеристики.