Обжиг оловянных и ртутных руд

Аналогичный процесс обжига с целью отгонки летучих компонентов применяют для ртутных и оловянных руд, руд редких и рассеянных элементов.

Основная цель обжига оловянных концентратов - удаление S и As, вносящих осложнения в последующие переделы выщелачивания, плавки и рафинирования.

As в оловянном сырье содержится, главным образом, в виде арсенопирита, a S, кроме того, - в виде пирита и пирротина. S и As при обжиге удаляются за счет термической диссоциации и окисления минералов:

2Fe_nS_n+1 = 2nFeS + S₂ ↑, (4)

4FeAsS = 4FeS + AS₄ ↑, (5)

4Fe_nS_n+1 + (7n + 4)·O₂ = 2nFe₂O₃ + (4n + 4) SO₂ ↑, (6)

4FeAsS + 10O₂ - 2Fe₂O₃ + AS₄O₆ ↑ + 4SO₂ ↑ , (7)

2FeS + 7O₂ = 2Fe₂O₃ +4SO₂ ↑. (8)

При температуре 970 К равновесное давление насыщенных паров S над пиритом и As над арсенопиритом близко к атмосферному и диссоциация этих минералов на воздухе идет с высокой скоростью. Одновременно происходит интенсивное окисление этих минералов (начинающееся уже при 620 - 670 К) и продуктов их диссоциации.

Сущность обжига ртутных руд заключается в диссоциации киновари и отгонке выделяющейся ртути: HgS = Hg + 1/2S₂.

Своеобразие процесса состоит в том, что продуктом реакции в данном случае является не оксид, а металл в элементарной форме (пары). Про­цесс с достаточной скоростью идет при температуре 570 - 670 К. Практи­чески обжиг ведут при температурах при 670 до 1170 К в печах трубчатых, многоподовых, муфельных и кипящего слоя. Наиболее распространен за рубежом и в СНГ обжиг в трубчатых вращающихся печах. Наружный диаметр печей 0,9 - 2,5 м, длина 11 - 36 м, толщина футеровки 120 - 130 мм.

Печи имеют небольшой уклон в сторону разгрузки и вращаются со скоростью 0,5 - 4 об/мин. Отапливаются мазутом или газом, движение газов и руды - противоточное. В наиболее горячей зоне пёчи температура газов достигает 1270 - 1470 К, руда подогревается максимально до 870 - 1120 К. При коэффициента заполнения печи обжигаемым материалом 0,05 - 0,2, расчетная продолжительность пребывания руды в печи состав­ляет 25 - 90 мин.

Производительность трубчатых печей в зависимости от их размеров, содержания ртути в руде и крупности дробления меняется в широких пределах: от 30 до 400 т/сутки (по руде). При обжиге руд с 0,1 - 1% Hg, крупностью 40 - 75 мм, огарки содержат 0,002 - 0,01% Hg, температура их на выходе из печи 670 - 1020 К, после охлаждения в бункере печи или холодильнике до 420 - 620 К (что необходимо по технологическим и сани­тарным соображениям) огарки отправляют в отвал. Пылевынос при об­жиге составляет 1 - 5% от массы исходной руды. При температуре обжи­говых газов 570 - 720 К пыли содержат 0,1 - 0,5% Hg и могут быть воз­вращены на обжиг, переработаны с концентратом или подвергнуты обога­щению. Для печей с мазутным отоплением расход топлива составляет 25 - 35 кг/т руды, выход печных газов 300 - 700 м³/т руды. Многоподовые печи для обжига ртутных руд имеют диаметр 3 - 8 м, число подов от 6 до 13. Обогревают печи обычно с помощью мазутных форсунок, распо­ложенных на средних подах. Температура на этих подах составляет 870 - 1020 К, температура печных газов 570 - 690 К, огарка - до 720 К. Круп­ность поступающей на обжиг руды до 20 - 30 мм, производительность печей - от 100 до 450 т/сут, или 1 - 1,5 на 1м² подов в сутки. По удель­ному расходу топлива многоподовые печи близки к трубчатым.

Муфельные печи, отличающиеся от обычных трубчатых непрямым нагревом обжигаемого материала и меньшими размерами, применяют только дляпереработка богатых руд и концентратов. Их недостаток - низкая производительность (10 - 100 т/сутки) и высокие эксплуатацион­ные расходы. Максимальный размер кусков обжигаемой руды 20 - 25 мм, температура обжига 920 - 1170 К, температура технологических газов - до 820 К.

Разработан и освоен обжиг ртутных руд в кипящем слое. Исходная руда содержит около 0,1% Нg и дробится до максимальной крупности 30 - 40 мм. Нагревают руду до температуры 770 - 820 К про­дуктами сгорания природного газа, поступающими в печь при 1670 - 1870 К. Содержание Нg в огарке не превышает 0,001 - 0,003%. Несмотря на значительную высоту надслоевого пространства (до 4 м) и расширение печи в верхней части, пылевынос достигает 15 - 20%. Отходящие газы, имеющие температуру около 720 К и запыленность до 200 - 400 г/м3, поступают на очистку в циклоны и электрофильтры. Удельный расход природного газа 25 - 30 м3/т руды. К недостаткам печей относится высо­кий пылевынос, усложняющий газоочистку.