Технические науки. / 1.Металлургия

К.т.н. Досмухамедов Н.К., Калмукамбетов А.О.

Научно-производственная фирма «Консалтинг металл сервис», Казахстан

Способ переработки сульфидных полиметаллических концентратов и промпродуктов

Снижение качества руд и концентратов и рост вовлечения в переработку сложного по составу сырья значительно повлияли на технолого-экономические показатели технологических процессов. При этом широкое распространение и внедрение новых перспективных автогенных процессов, в основном направлены на увеличение производства, прежде всего, исключительно базовых металлов. Вопросы комплексности использования сырья для многих предприятий стали не столь существенными. Такой подход принципиально затрагивает вопросы извлечения таких ценных сопутствующих металлов, для которых сульфидные медные руды и концентраты являются основным источником их извлечения. Так, рений, осмий, рутений и ряд других сопутствующих металлов являются частыми и очень ценными спутниками меди в медных рудах. Вместе с тем степень извлечения этих ценных редких элементов в промышленности крайне низкая. К примеру, на Джезказганском медеплавильном заводе корпорации «Казахмыс» и Производственной корпорации (ПК) «Южполиметалл», где организовано их производство из свинцовой конверторной пыли степень извлечения рения не превышает 20 %. Причем производство рения на ПК «Южполиметалл» полностью зависело от поставок рений содержащей свинцовой конверторной пыли из Джезказганского медеплавильного завода. В последние годы, ввиду увеличения объема собственного производства рения с одной стороны, и продажи на экспорт свинцовой конверторной пыли с другой - поставки пыли на ПК «Южполиметалл» из Джезказганского медеплавильного завода сократились, что привело к уменьшению объема производства рения на свинцовом заводе. Отметим, что существующая в настоящее время технология производства рения на Джезказганском медеплавильном заводе значительно усложнилась ввиду повышения содержания других сопутствующих элементов в исходном сырье.

Известно [1], что ценные сопутствующие элементы медных руд и концентратов в зависимости от того, в какой из продуктов плавки их наиболее легко и целесообразно извлекать, могут быть условно разбиты на три группы. При этом наиболее сложным и многосторонним является управление поведением той группы примесей, которые целесообразней извлекать в газовую фазу и возгоны. К этой группе примесей наряду с рением осмием и рутением можно отнести: Zn, Cd, In, Pb, Ge, As, Sb, S, Se, Te, Ta и некоторые другие. В свое время, профессор А.В.Ванюков указывал на необходимость обращать внимание на то, что поведение спутников этой группы довольно сильно различается: одни из них для своего отделения в газовую фазу или возгоны требуют окислительных условий (In, Pb, As, Sb, S, Se, Os, Re, Ru), другие – восстановительных (Zn, Cd, Ge). По его мнению, ни в одном из используемых процессов не создаются должные условия для отгонки всех ценных составляющих. В наибольшей степени условиям отгонки всех ценных компонентов способствует процесс КИВЦЭТ. Однако существенным его недостатком является крайне медленное протекание процессов восстановления и возгонки в электротермической зоне из-за малой скорости массообмена. С учетом изменения составов исходного сырья в сторону ухудшения убедительным представляется его вывод и о том, что возникает настоятельная необходимость создания принципиально новых процессов, обеспечивающих высокую степень извлечения всех ценных спутников этой группы при большой скорости процесса [1].

Принимая во внимание высказанные доводы можно утверждать, что комплексного решения задачи – одновременного повышения извлечения всех ценных элементов рассматриваемой группы - в одном отдельно взятом плавильном агрегате достичь достаточно сложно. Особенно это относится к полиметаллическим медным концентратам и материалам, содержащим мышьяк и рений. Для переработки таких материалов, на наш взгляд, наиболее предпочтительным представляется проведение до плавки предварительного их обжига, где, при правильной организации процесса, можно добиться достаточно высокого извлечения ценных металлов в соответствующие целевые продукты. В научной литературе известно ряд работ [2-4], где разработаны и предложены к внедрению различные способы решения данной проблемы. Однако, несмотря на достигнутые положительные результаты этим работам присущи ряд общих недостатков, которые требуют проведения дополнительных исследований. В частности, в работе [2] основное внимание обращено на изучение поведения мышьяка, в то время как вопросы поведения рения при осуществлении обжига сульфидного сырья в кипящем слое остались за рамками исследования. К недостаткам работы [3] можно отнести сложность осуществления предложенных способов, размазывание рения по продуктам грануляции и сульфатизирующего обжига, а также концентрирование в пыли, наряду с рением и мышьяка. Предложенный в работе [4] способ переработки сульфидного мышьяксодержащего полиметаллического сырья характеризуется сложностью осуществления технологического процесса: перед пылеулавливанием необходимо проведение дополнительного окисления мышьяксодержащих газообразных продуктов. Кроме того, при осуществлении процесса рений удаляется и осаждается вместе с мышьяком в виде пыли, что ведет к увеличению материальных затрат при дальнейшем извлечении из них рения.

В настоящей работе приведены конечные результаты исследований селективного разделения рения из сульфидного полиметаллического сырья, которые были заложены в основу нового способа переработки сульфидных полиметаллических концентратов и промпродуктов, содержащих рений и мышьяк.

Суть проведенных исследований сводилась к определению оптимальных технологических параметров окислительного обжига обеспечивающих достаточно высокое извлечение рения в возгоны при минимальной степени возгонки мышьяка и серы в зависимости от температуры и коэффициента расхода кислорода в дутье. Эксперименты проводились на медно-мышьяковистом концентрате следующего состава, % мас.: Cu – 23; Fe – 34,2; As – до 10; S – 33;

Re - до 40 г/т.

В качестве дутья использовалась смесь газов, состоящая из паров воды, углекислого газа, азота и кислорода, соответствующих продуктам горения природного газа на воздушном и обогащенном кислородом дутье. Расход дутья варьировали в пределах от 0,1 до 0,2 л/г концентрата. Продолжительность каждого опыта, проведенного при фиксированном значении температуры, составляла 30 минут. Опыты проводились при различных температурах, в диапазоне от 350 до 550°С. Результаты экспериментов приведены в таблице.

Таблица.

№ пп.	Темпера-тура, °С	Коэффициент расхода кислорода	Извлечение рения в газовую фазу, %	Степень деарсени-зации, %	Степень десульфуризации, %
1	350	1,0	15,3	Сл.	Сл.
2	350	1,5	35,1	1,8	3,7
3	400	1,0	58,8	2,3	3,1
4	400	1,3	78,1	4,8	7,5
5	400	1,5	79,5	5,2	8,7
6	400	1,7	81,7	12,9	15,1
7	500	0,9	18,4	4,2	8,0
8	500	1,0	74,6	15,7	9,2
9	500	1,5	82,7	17,5	12,0
10	500	1,7	83,8	33,8	25,9
11	550	1,0	88,3	44,9	32,5
12	550	1,7	89,0	48,4	34,2

Полученные результаты показывают, что достаточно высокое селективное извлечение рения в пыли до 83 % достигается в условиях окисления сульфидного полиметаллического концентрата в температурном интервале 400-500°С, при коэффициенте расхода кислорода дутья к топливу 1,0 ÷ 1,5. При заданных условиях извлечение мышьяка в газовую фазу сохраняется на низком уровне и составляет 15 – 17 %. Дальнейшее извлечение рения из полученного селективного продукта не испытывает особых трудностей.

Разработанный на основе проведенных исследований способ переработки сульфидных полиметаллических концентратов и промпродуктов содержащих рений и мышьяк показал принципиальную возможность селективного извлечения рения в целевой продукт путем проведения предварительного обжига в печи «кипящего слоя». Осуществление способа до плавки позволяет повысить сквозное извлечение рения в товарный продукт за счет снижения его потерь в процессах плавки и конвертирования, обусловленных «размазыванием» рения между продуктами этих процессов.

Литература

1. Ванюков А. В. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Ч.2.

-М.: 1979, 123 с.

2. Тильга В.А., Арзамасцев Ю.С., Фукс Ю.Б. и др. Удаление мышьяка из меднооловянных концентратов в кипящем слое. В сб. «Совершенствование технологии производства тяжелых цветных металлов». –М.: ЦНИИТИ, 1970, с.55-61.

3. Загородняя А.Н., Пономарева Е.И., Щербан К.Н. и др. Поведение рения при грануляции и сульфатизирующем обжиге металлургических пылей свинцового производства. В сб. «Новые процессы в металлургии редких металлов». –Алма-Ата, 1983, с.222-228.

4. А.с. СССР, № 1057566, БИ № 4, 1983. Способ переработки сульфидного мышьяксодержащего полиметаллического сырья.