УДК
669.431.2
ПОПУТНОЕ
ИЗВЛЕЧЕНИЕ СЕРЕБРА ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ВЫСОКОПИРИТИСТОГО СВИНЦОВОГО
КОНЦЕНТРАТА
Теймурова Э.А., Ахмедов М.М., Меликова И.Г.
Институт Химических
Проблем им. акад. М.Ф.Нагиева НАН
Азербайджана
e-mail: iradam@rambler.ru
Введение
В первичное
металлургическое производство
свинец, в основном, поступает при
переработке сульфидных полиметаллических руд и концентратов. Несмотря
на сужение сырьевой базы,
нехватку свинцовых концентратов, а также несовершенство технологических схем метал-лургических предприятий свинцовой промышленности, тормозящих развитие металлургии свинца, добыча и
производство свинца из первичного сырья не могут быть сокращены в
должной мере, так как в системе
потребления наблюдается увеличение
спроса на промышленно-ценные сопутствующие металлы. Так, в США и странах
Западной Европы – потребителях свинца в связи с высоким спросом
придается большое значение попутному
получению серебра, без которого, по мнению канадских специалистов, большинство
свинцовых заводов пришлось бы закрыть.
В этой связи, при разработке технологии
отдельной комплексной переработки высокопиритистых свинцовых концентратов
способом шахтной плавки [1] весьма
актуальными являются наши исследования, посвященные проблеме увеличения
попутного извлечения серебра в черновой свинец и уменьшения его потерь с железистым
шлаком. В данной статье представлены
результаты исследования форм нахождения серебра, сопутствующего свинцу в свинцовом концентрате
и продуктах его переработки – агломерате, черновом свинце и шлаке с
целью установления причин потерь серебра со шлаком восстановительной свинцовой плавки и изыскания возможных путей их уменьшения.
Исследуемые свинцовые
концентраты получены при флотации трудно-обогатимых колчеданно–полиметаллических руд Филизчайского место-рождения, расположенного на Южном склоне Большого Кавказа.
Методы анализа.
При определении
химического и минералогического состава свинцового концентрата и продуктов его
переработки – агломерата, чернового свинца и шлака использовались
химический, фазовый химический, минералогический под микроскопом в отраженном
свете, микрорентгеноспектральный, спектральный, полярографический,
атомно-абсорбционный методы анализа.
Экспериментальная часть
Установлен следующий
химических состав Филизчайского свинцового концентрата, вес.%: Pb=40,36÷42,60; Fe=17,55÷19,27; Sобщ=27,68÷28,39; Sсульфат=1,38÷1,42; Zn=4,80÷5,44;
Cu=1,50÷1,92; Ag=490÷1400г/т; Bi=0,1;
SiO2=1,3÷1,5; CaO=0,01; Sb=0,05÷0,06;
Cd=0,02÷0,04; As=0,01÷0,05; Sn=
отследов до 0,005; Se=0,009; Au-следы; Te-следы; Tl-следы.
Концентрат
отличается повышенным содержанием
сульфидной серы в виде пирита, а также минералов серебра и висмута.
Составляющими минералами
свинцового концентрата являются галенит
(50÷60%), пирит (35÷39%), халькопирит (около 10%),
сфалерит(7,5÷8,5%), в небольших количествах обнаружено присутствие
блеклой руды (первые проценты), отмечены единичные находки акантита (Ag2S),
пирротина, ковеллина.
Наиболее часто встречаются
сростки галенита и пирита со всеми
рудными минералами, размер которых
колеблется от 0,006 до 0,1
мм.
Свинец, в основном, представлен
галенитом и, весьма редко, англезитом и церруситом (табл.). Галенит представлен
как свободными зернами размером
0,006÷0,08 мм, так и сростками
со всеми рудными минералами (0÷0,1 вес %). Серебро в галените
распределено крайне неравномерно и представлено собственными минеральными
формами- блеклой рудой и, реже,
акантитом (табл.).
Таблица. Результаты фазового
анализа свинцового концентрата на соединения
свинца и серебра
|
Содержание форм
свинца, % |
Содержание форм
серебра, г/т |
|||||||
|
Pb сульфид. |
Pb сульфат. |
Pb карбо-нат |
Pb общ. |
Ag изо-морф. |
Ag сульфид, Ag3SbS4, Ag3AsS4 |
Ag самород. |
Ag в блеклой руде |
Ag общ. |
|
36,78 |
3,10 |
0,48 |
40,36 |
32 |
500 |
46 |
490 |
1068 |
|
38,60 |
3,40 |
0,60 |
42,60 |
32 |
530 |
36 |
520 |
1118 |
Блеклая руда, являясь
основным носителем серебра в свинцовом концентрате, представлена
тетраэдритом, образующим свободные
зерна и сростки с пиритом, галенитом, халькопиритом, размеры которых колеблются
в пределах 0,04÷0,07мм.
Количество серебра в тетраэдрите (по данным микрорентгеноспектрального анализа)
изменяется от 0,15 до 7,5 вес.%. Крайне
неравномерное распределение
серебросодержащих фаз в галените, их малый размер,
редкая встречаемость блеклой руды и ее
переменный состав являются причинами
больших колебаний содержания серебра (490÷1400 г/т) в концентрате.
Обнаруженное тесное и тонкое взаимное прорастание рудных минералов в
свинцовом концентрате, а также малый
размер зерен и сростков являются причинами, обуславливающими
характерную особенность Филиз-чайских полиметаллических руд-их
труднообогатимость.
Следующим объектом
исследования явился свинцовой агломерат, полученный при агломерирующем обжиге
шихты, составленной из Филизчайского высоко-железистого сульфидного
свинцового концентрата, оборотного агломерата и флюсов (известняка и кварцита)
на укрупненно – лабораторной установке (аглочаше)[2].
Свинцовый агломерат
имеет следующий средний химический состав, вес %. Pb=36,4; Fe=16,3;
Zn=4,3; Cu=1,1; Ag=1200г/т; Bi=0,11; SiO2=10,65; CaO=5,2;
Sобщ.=3,2; Sсульфид=1,4.
Установлено следующее
распределение свинца по формам в свинцовом
агломерате, вес.%: Pb(общ.)=34,0÷38,8; Pb(оксид)=2,3÷2,9; Pb(мет)=1,5÷1,8; Pb(силикат)=20,1÷22,5; Pb(феррит)= 7,0÷7,8; Pb(сульфид)
=3,1÷3,8.
Исследуемый свинцовый
агломерат отличается повышенным содер-жанием
железа, ферритов свинца, а также минералов серебра и висмута.
Определены следующие свинецсодержащие фазы, входящие в состав свинцового
агломерата: свинцовые силикатные стекла, барисилит (Pb3Si2O7), глет (PbO),
ферриты свинца (магнетоплюмбит – Pb·6Fe2O3, плюмбоферрит – PbFe4O7), галенит с включениями
халькозина, борнита, сфалерита, халькопирита и пирротина, а также металлический свинец. Серебро-содержащие фазы сконцентрированы, в
основном, в свинцовых минералах агломерата (рис.1).
Рис.1. Сканограмма
распределения серебра в свинцовых минералах агломерата.
Увеличение 800 х: а) в режиме поглощенных
электронов; б)
в режиме рентгеновского излучения AgLa.
Они определены только
качественно из-за малых размеров фаз (до 1 мк). Обнаружено неравномерное
распределение серебра в виде
самостоятельных редко встречающихся фаз: Ag-S
- по-видимому,
неизменившегося при обжиге акантита (Ag2S)
(рис.2.) и фазы Ag-Сu-S. Высокое отношение Ag/Сu позволило определить эту фазу как ялпаит (Ag3СuS2).
Рис.2. Сканограмма
распределения фазы состава Ag–S в
свинцовых минералах
агломерата. Увеличение 800 х: а) в режиме поглощенных
электронов; б) в режиме рентгеновского излучения AgLa.
Восстановительная плавка свинцового агломерата осуществлялась
в лабораторных условиях при использовании конверсированного природного газа в
качестве восстановителя в интервале
температур 600÷12000С, соответствующем режиму шахтной плавки, включающем области твердо-фазного
и жидкофазного восстановления агломерата [3].
Определен химический состав чернового свинца
и шлака, вес.% [1]:
-
черновой свинец: Pb=95,26¸96,5; Cu=2,26¸3,13; Zn=0,0002¸0,0007; Аg=2917¸3846 г/т; Bi=0,2¸0,3; Fе=0,005¸0,01; As=0,1¸0,2; Sb=0,1¸0,2; Cd-следы;
Sn=0.001¸0,003;
- шлак: Pb=1,67¸1,78; Fе=29,3¸31,5; Zn=7,95¸8,56; Cu=0.25¸0,43; Аg=17,2¸35,7г/т; Bi=0,005¸0,01; CаО=15,56¸16,47; SiО2=19,70¸21,30; Al2О3=3,20¸4,26; Аs=0,01¸0,03; Sb=0,005¸0,01; Cd=0,005¸0,03; Мg=0,1¸0,3;
Sn= 0,001¸0,002; Bа=0,03; Sr=0,001¸0,01; S=<0,05¸0,20;
Распределение металлов (Pb, Cu,Fe,Zn,Ag,Bi) между продуктами восстановительной плавки в
оптимальных условиях восстановления представлено в работе [1].
Повышенное содержание
легковосстановимых ферритов свинца,
входящих в состав свинцового
агломерата, способствует увеличению извлечения
свинца в черновой свинец до 94,7÷95,7%, не ухудшая его чистоты, а
также уменьшению его потерь со шлаком. Извлечение серебра в черновой свинец также увеличивается и достигает 96÷99%. За счет высокого
содержания серебра (около 3,8кг/т) в черновом свинце увеличивается выпуск
дополнительного объема товарной продукции. Серебро обнаружено в шлаке в виде неравномерно распределенных обособлений фаз интерметаллидов состава: Ag-Sb (рис.3) и Ag-Sb-Cu с
разным сочетанием компонентов, сосредоточенных в фазе металлического свинца.
Изомофного серебра в свинце не обнаружено (предел обнаружения 0,008вес.%).
Рис. 3. Сканограмма распределения фазы состава Ag-Sb
в металлическом свинце из шлака.
Увеличение 2000´; а) в режиме
поглощенных электронов; б), в) в режимах рентгеновских излучений Sb
и Ag
соответственно.
Микронные размеры
включений серебросодержащих фаз в шлаке
обусловлены низкой концентрацией и
мелкой вкрапленностью серебра как в свинцовом концентрате, так и в
агломерате.
В черновом свинце обнаружена локализованная самостоятельная фаза «чистое серебро» (рис.4.),
являющаяся следствием того, что при метал-лургической переработке свинцовых концентратов способом шахтной плавки на стадии восстановительной плавки свинцового
агломерата серебро, в основном, концентрируется в черновом свинце, являющемся коллектором благородных
металлов, откуда может быть получено любым из существующих способов на стадии
рафинирования чернового свинца.
Помимо металлической
фазы серебра в черновом свинце качественно обнаружены те же серебросодержащие
тонкодисперсные фазы, что и в шлаке, представляющие сплав сурьмянистых
соединений серебра и меди: Ag-Sb и Ag-Sb-Cu.
Рис.4. Сканограмма распределения фазы "чистое серебро" в
черно-
вом
свинце. Увеличение 400 ´; а) в режиме
поглощенных электронов;
б) в режиме рентгеновского излучения Ag
.
Фазы распределены крайне
неравномерно.
Проведенные исследования
позволили установить причины потерь серебра с железистым шлаком, полученным при
восстановительной плавке высоко-железистого
свинцового агломерата с использованием конверсированного природного газа
в качестве восстановителя.
Выводы.
Потери серебра с
полученным железистым шлаком можно отнести к механическим потерям, возникшим в результате увлечения
жидким шлаком чернового свинца со шпейзовыми включениями, представляющими сплав сурьмянистых соединений серебра и меди (Ag-Sb и Ag-Sb-Cu)
в черновым свинце, с последующим их выделением совместно с корольками свинца
при медленном охлаждении шлака.
Для уменьшения потерь свинца и серебра, извлекаемого
попутно при комплексной переработке исследуемых высокопиритистых свинцовых
концентратов способом шахтной плавки предложены следующие рекомендации:
- уменьшение вязкости шлака путем перехода на
железистые шлаки так как содержание свинца, а также серебра,
сконцентрированного в нем, может повышаться за счет повышенной вязкости шлака [4];
- улучшение отстаивания
шлаков (повышение температуры шлаков, двухступенчатое отстаивание и т.д.);
- внедрение современных
методов обеднения шлаков свинцового
производства.
Список литературы
1. Teymurova E.A., Akhmedov M.M.,
Manafov M.R., Melikova I.G. – Investigation of high ferriferous sulphide
lead concentrates processing technology. //Material Science and Engineering.
(Materialwissenschaft und Werkstofftechnik), 2012, vol.43, №3, pp.212-219.
2. Teymurova E.A., Akhmedov
M.M., Melikova I.G. – Investigation of fluxing in a
high ferriferous lead sinter´s blast furnace. //
XII Ulusal Kimya Kongresi .5-9 Temmus, 2004, Bildiri özetleri, Kars, 2004, p.120.
3. Теймурова Э.А., Ахмедов
М.М., Меликова И.Г. –
Восстановление высокожелезистого свинцового агломерата. //
Азербайджанский химический журнал. 2004, №1, с.27-31.
4. Гуриев А.Е.-О потерях
свинца со шлаками шахтной плавки свинцового агломерата. // Цветные металлы,
1984, №5, с. 22-26.