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

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

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.