Экологические проблемы основных производств (стр. 29 )

Внимание специалистов цветной металлургии все более и более привлекают автогенные процессы, осуществляемые путем плавки концентратов в жидкой ванне (ПЖВ). Плавка в жидкой ванне, в качестве которой используется хорошо перемешиваемый шлаковый расп­лав, наиболее перспективна среди автогенных процессов, так как она сво­бодна от ряда недостатков, присущих последним и обладает существен­ными преимуществами. Так, при плавке медных концентратов в жидкой ванне в шлаковом расплаве создаются благоприятные термодинамические и кинетические условия для снижения содержания в шлаке растворимой меди. Это очень важно, так как повышенное содержание меди в шлаке является характерным недостатком процесса КИВЦЭТ, что в свою очередь определяется кратковременностью контактов компонентов в условиях взвешенного состояния.

Отличительными особенностями автогенного процесса плавки в жид­кой ванне являются: сжигание сульфидов в шлаковом расплаве при энер­гичном барботаже ванны газами и вертикальное движение расплава в печи сверху вниз. Использование этих двух факторов позволяет с наибольшей полнотой оптимизировать условия протекания всех физико-химических про­цессов при плавке. В отличие от способов, основанных на плавке во взвешенном состоянии, в жидкой ванне могут быть созданы более эффек­тивные условия для ускорения наиболее медленной стадии процесса и, следовательно, для увеличения производительности металлургического агрегата. Процесс в жидкой ванне совершенствуется и ос­ваивается на Норильском горнометаллургическом комбинате.

Автоклавная технология. Одним из ярких примеров использования автоклавной технологии в цветной металлургии (если не считать более чем 50-летнего опыта применения автоклавного выщелачивания бокситов в производстве глинозёма для алюминиевой промышленности) является применение гидрометаллургического способа комплексной переработки никель-пирротиновых концентратов Заполярья. В основу технологии по­ложено автоклавное окисление пирротина (пирротин – FeSx, где х = 1 1,14) в водной пульпе с получением элементарной серы и гидрооксида железа, отделяемых от сернокислого раствора цветных и редких металлов, содержащихся в исходном сырье. Значение автоклавной технологии состоит и в том, что обычные пирометаллургические методы к данному сырью не применимы. Особое значения разработанного способа состоит в практически полном исключении вредного влияния на окружающую среду выделений SO2.

Ионообменная сорбция. Экстракционно-сорбционная технология в гидрометаллургии приобретает особое значение в первую очередь для процессов разделения, концентрирования и очистки металлов. Наиболее широко сорбционные процессы приме­няются в урановой промышленности, которую в технологическом отношении можно считать близкой к металлургии цветных металлов. Как известно, уран – это единственный металл, который извлекается из природного сырья исключительно гидрометаллургическим способом. Ионообменные мето­ды извлечения урана из растворов и пульп начали применяться у нас в большом промышленном масштабе более 50 лет тому назад. Еще в 1948 г. было предложено использовать карбоксильные смолы на основе акриловой и метакриловой кислот и другие иониты для избира­тельного извлечения урана из растворов и пульп. Затем были найдены иониты различной основности для сорбции урана из сернокислых и кар­бонатных растворов. В 1954 г. впервые в мировой практике был внедрен процесс ионообменной сорбции урана из рудных пульп, освоена принципиально новая прогрессивная технология непрерывного бесфильтрационного метода сорбции из плотных пульп в аппаратах специальной кон­струкции с пневматическим перемешиванием. Сорбционная технология, на­пример, в применении к сложным комплексным урановым рудам позволяет достичь высокого извлечения в товарную продукцию не только урана, но и ряда сопутствующих ценных элементов, как, например, молибдена, тория, ванадия, редкоземельных элементов и т. п.

Другим достаточно ярким примером успешного применения сорбционной технологии к сырью, трудно перерабатываемому традиционными методами, является зо­лотодобывающая промышленность, связанная с гидрометаллургическим методом цианирования руд, характеризуемых, как правило, чрезвычайно низким (3-5 г/т) содержанием золота и сложностью компонентного состава. Ионообменная сорбция с использованием ионита АНК-5-2 успешно применяется для извлечения золота из руд Куранахского, Наталкинского месторождений и месторождения Мурун-тау.

Никель-кобальтовая промышленность – одна из наиболее подготов­ленных для широкого использования сорбционно-экстракционных процессов, так как в ней имеется соответствующий опыт, а гидрометаллургия занимает ведущее место в технологических схемах, в особенности на заключитель­ных стадиях. Для решения зада­чи селективного извлечения примесей из никелевого электролита исследователями разработан сорбционный метод, основанный на при­менении комплексообразующих ионитов, селективных по извлекаемому ме­таллу-примеси (цинк, железо, медь и др.) и обладающих высокими сорбционными свойствами и достаточной механической прочностью. Внедрены в крупном масштабе технологические схемы непрерывной сорбционной очистки никелевого электролита от примесей на комбинате «Южуралникель» и на Норильском горнометаллургическом комбинате.

Разработана сорбционная технология извлечения меди и некоторых других сопутствующих элементов при переработке окисленных и смешанных руд, растворов кучного, подземного и бактериального выщелачивания, извлечения ценных металлов при переработке медьсодержащих продуктов, других цветных металлов и лома, различных производственных растворов сложного состава, например отходов гальванотехники.

Аниониты весьма активно сорбируют анионные формы молибдена, наи­более характерные для этого элемента, из его растворов. В полупромыш­ленном масштабе проверена сорбционно-бесфильтрационная технология пере­работки бедных окисленных молибденовых руд Сорского месторождения со сложным минералогическим составом. На ряде других предприятий в промышленном масштабе освоена технология получения чистых соедине­ний молибдена с использованием сорбционных процессов при комплексной переработке бедных молибденсодержащих полиметаллических руд.

Исключительно важно и перспективно применение сорбции в тех­нологии вольфрама. В полупромышленном масштабе успешно проверены на примере различных производственных растворов Нальчикского гидрометаллургического завода две технологические схемы сорбции вольфрама, впи­сывающиеся в существующую технологию и позволяющие ее существенно уп­ростить, с одновременным увеличением извлечения вольфрама в готовую продукцию.

Разработана и проверена в полупромышленном масштабе сорбционная технология получения соединений ванадия высокой чистоты при комплекс­ной переработке производственных растворов от выщелачивания ванадийсодержащих конвертерных шлаков Чусовского металлурги­ческого завода.

Следует подчеркнуть, что во всех случаях по сравнению с дейст­вующими схемами достигается существенное повышение комплексности извлечения металлов, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, повышение извлечения металлов в конечные продукты, увеличение производительности труда, резкое сокращение, а в ряде случаев и полное прекращение сброса вредных веществ в окружающую среду.

Экстракционные процессы. Не меньшее значение в решении проблем комплексного извлечения металлов из природного сырья имеет широко внедряемая экстракционная технология. В металлургии меди экстракционная технология начала использоваться вначале как зна­чительно более совершенная замена старинному цементационному методу осаждения меди, обладающему существенными недостатками. В нашей стране для извлечения меди из растворов кучного, подземного и бактериального выщелачивания разработан экстрагент ОМГ (группа алканофеноксимов).

Экстракционные процессы внедрены в никель-кобальтовой промышлен­ности. На Норильском горнометаллургическом комбинате работает промыш­ленная экстракционная установка по получению кобальта высокой чистоты с применением карбоновых кислот. На комбинате «Североникель» в полу­промышленном масштабе применяются экстракционные схемы очистки ко­бальтовых и никелевых растворов от примесей и для разделения никеля и кобальта. В промышленном масштабе испытана комплексная схема про­изводства кобальта и меди из раствора Уфалейского никелевого комбина­та, включающая процесс твердофазной реэкстракции путем кристаллизации соли из экстракта. На одном из предприятий внедрен процесс экстрак­ционного извлечения кадмия из сульфатных растворов после выщелачивания пылей свинцового производства. Кадмий экстрагируется в виде иодидного комплекса трибутилфосфатом.

Наибольшее применение экстракционные процессы нашли в технологии редких металлов, где они стали основными технологическими операциями. Экстракция в промышленных условиях применяется для извлечения и разделения тантала и ниобия, циркония и гафния, скандия, иттрия, таллия, теллура и индия, вольфрама, молибдена, рения и других редкоземельных металлов. В нашей стране разработан и применен в промышленности экс­тракционный способ получения золота высокой степени чистоты.

В Норильске действует промышленное производство иридия методом высокотемпературной экстракции этого металла из сульфатных растворов кобальтового производства.

Очень существенно, что в ряде разработанных и внедренных в про­изводство технологических схем экстракционно-сорбционные процессы весьма удачно сочетаются с флотационным обогащением, автоклавным выщелачиванием, электрохимической технологией, а в некоторых случаях и с пирометаллургией.

Таким образом, при решении сложных проблем пе­реработки многокомпонентного сырья речь идет не о противопоставлении какой-либо одной технологии другим, а о максимальном использовании заложенных в них возможностей в зависимости от конкретных условий с целью комплексного использования сырья и защиты окружающей среды от промышленных загрязнений.

14.6. Алюминий

По распространенности в природе алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния. Его содержание в земной коре составляет 8,8%. Известно несколько сотен минералов алюминия, преимущественно алюмосиликатов. Основными промышленными минералами являются боксит (AlOOH) и нефелин ( (Na,K)2OAl2O32SiO2 ).