Разработка усовершенствованной технологии переработки медных концентратов на стадиях плавки и получения катодной меди

• Автор: Мироевский, Геннадий Павлович
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 51 с. : ил.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность.
До недавнего времени классической технологией переработки медных концентратов являлась технология, основанная на их отражательной плавке, конвертировании штейнов, анодном и электролитическом рафинировании. Долгие годы эта технология применялась для переработки рудных концентратов в плавильном цехе Балхашского ГМК. С определенной модификацией она используется в медеплавильном цехе комбината “Североникель” для переработки медных концентратов от разделения файнштейна. Эта технология характеризуется большим расходом топлива, трудностями в утилизации бедных по содержанию Б02 газов. В последние годы в России и за рубежом широкое распространение получили автогенные процессы переработки сульфидного медного сырья. Многолетняя практика показала, что наиболее эффективными автогенными процессами являются плавка Ванюкова и плавка в стационарном агрегате с верхним кислородным дутьем. Целесообразно дальнейшее расширение их использования, для чего необходимо продолжение исследований различных аспектов этих процессов, в том числе технико-экономических обоснований, применительно к концентратам различного состава.
Качество получаемой катодной меди не всегда удовлетворяет современным требованиям. Необходимо проведение специальных исследований теоретического и прикладного характера для отработки условий получения высококачественной меди, удовлетворяющей требованиям Лондонской биржи металлов.
Цель работы.
Разработка усовершенствованной технологии переработки медных концентратов различного состава на стадиях плавки и получения катодной меди.
Научная новизна.
. 1 .Изучено строение раскристаллизованного штейна и распределение
•основных;(Си, Бе, Б) и примесных (Ъл, РЬ, Аб, БЬ) элементов по фазам. Установлено, что основу штейна составляет борнитовый твердый раствор, а’нём коллектируется более 70% меди и -50% серебра, содержащихся в штейне. Остальная медь (-20%) и -50% серебра ассоциированы в металлической меди. Показано, что цинк образует при кристаллизации само-- оятельную тугоплавкую фазу - сульфид (Бе, 2п)Б, аккумулирующую бо-е 90% всего цинка расплава. Свинец коллектируется в жидкой фазе,
: чеюгцей самую низкую температуру плавления, которая кристаллизуется ц форме тройной перитектики и содержит около 95% общего содержания

свинца. В этой структурной составляющей коллектируется также мышьяк - -85%. Сурьма распределена между этой составляющей (-40%) и сульфидом цинка (-60%).
2. Изучено строение и распределение компонентов по фазам раскри-сталлизованного и закаленного шлаков. Установлено, что в корольках закаленного шлака концентрируется около 100% всей сурьмы, никеля и серебра, содержащихся в шлаке, и -30% меди шлака. Растворимые потери меди составляют около 70%, в основном в форме СшБ, растворенного в силикатном расплаве. Цинк, свинец и мышьяк практически полностью находятся в силикатном расплаве и при кристаллизации свинец и мышьяк коллектируются в остаточном стекле, а цинк ассоциирует с железом и распределен между силикатными и оксидными фазами.
3. Исследованы механизм и кинетика взаимодействия дутья, содержащего пары воды, с сульфидными расплавами. Установлен адсорбционно-химический механизм процесса десульфуризации. Показано, что даже при высоких концентрациях паров воды их вкладом в общую скорость десульфурации можно пренебречь.
4. Определены величины катодных плотностей тока, обеспечивающих получение компактных осадков меди, а также разработана методика определения предельной плотности тока на катоде при стационарном электролизе на основе данных, полученных в нестационарном гальвано-динамическом методе.
5. Исследованы экстракционные свойства ди-2-этилгексилметил-фосфоната по отношению к мышьяку (+5) в сернокислых средах и изучены условия экстракционного извлечения мышьяка (+5) из медного электролита и растворов его переработки. Определены изотермы экстракции Аб (+5) Д2ЭГМФ при 20°С для двух кислотностей водной фазы.
6. Исследован механизм экстракции сурьмы (+3) из сернокислотных растворов с использованием широкого класса экстрагентов. Изучено влияние активности сурьмы, содержащейся в водной фазе, и температуры на переход ее в органическую фазу.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
1. Усовершенствована технология плавки медных концентратов в печи Ванюкова за счет использования продукта вельцевания цинковых ке-ков - клинкера - и сокращения шихтоуноса. Технология освоена на Балхашском ГМК Получены следующие показатели работы: извлечение меди в штейн (без учета пыли) - около 97%; пылевынос - около 1%; потери: свинца со шлаками - 25%, цинка - 60-70%. Возврат пыли в-печь позволил повысить извлечение меди в штейн до 98%. Извлечение рения в газовую фазу достигает 60-70%. В штейн переходит до 40% мышьяка и до 60% се-

хвора, тем выше Д8Ь3+ (рис. 14). Причем коэффициент распределения для одного и того же раствора тем больше, чем выше в нем исходное содержание сурьмы (III). Таким образом, увеличение активности извлекаемого компонента в водной фазе способствует его миграции в органическую фазу.
0 1 2
содержание Н2804, моль/л
Рис. 14. Зависимость коэффициента распределения сурьмы (III) от содержания Н2804 при исходном содержании сурьмы, г/л: 1-0,35; 2-1,3.
Рис. 13 Влияние времени перемешивания фаз на извлечение сурьмы (III) в органическую фазу при экстракции (1) ив реэкстрагирующий
5,5 моль/л раствор НС1 (2).

время, мин
Влияние температуры процесса и содержания экстрагента в органической фазе определяли при содержании БЬ (III) в исходном растворе 0,3 и Н28С>4 - 165г/л. Соотношение органической и водной фаз приведено в табл. 15.
Таблица
Зависимость извлечения сурьмы в органическую фазу (25% Д2ЭГФК в керосине) от соотношения фаз О:В
Соотношение фаз 0:В Содержание в равновесной водной фазе, г/л Перешло в органическую фазу, % Коэффициент распределения, Б8Ь
5:1 0,0125 95,8 4
5:1 0,0088 97,1 11
2:1 0,012 96,0 12
1:1 0,013 95,7 22
1:2 0,0294 90,2 18
1:3 0,0356 88,1 22
1:5 0,0356 88,1 37