Технология переработки комплексных сульфдиных минеральных образовании методом парометллургии (стр. 2 )

Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР. Исходя из вышеизложенных проблем, диссертационная работа выполнена в соответствие с Государственной бюджетной научно – исследовательской работает кафедры «Металлургия» ТашГТУ: «Совершенствование технологии переработки руд и концентратов черных и цветных металлов, направленных на повышение комплексности использования сырья, охраны окружающей среды и решения вопросов экологии».

Цель исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка принципиально новий, эффективной технологии и аппаратов для  переработка комплексных сульфидных минеральных образований (в частности свинцого-цикового сульфидного полиметалл-лический  руд )  методом парометаллургии

Задачи исследования. В рамках поставленной цели решались следующие научно – технологические задачи:

- проведен аналитический обзор информации, полученной из патентной и научно – технологической литературы в области переработки сульфидных концентратов в различных пирометаллургических агрегатах;

- проведены физика – химические анализы исходных материалов (сульфидных минеральных образовании);

- проведен теоретический анализ возможных реакций взаимодействия сульфидных минеральных образовании в концентратах с водяным паром при высоких температурах;

- теоретические изучение кинетики реакций взаимодействия водяного пара с твёрдыми материалами (сульфидными минералами ) ;

- проведены анализ работы оборудования и определены наиболее оптимальные условия паротермообработки сульфидных концентратов;

- выбраны объекты исследований и определены методики проведения экспериментов;

- проведены экспериментальное исследования по определению основных технологических параметров высокотемпературного окисления сульфидных концентратов цинка с участие водяного пара и воздуха;

Научная новизна:

-  изучены кинетики и механизм химические реакции взаимодействия сульфидных минералов с водяным паром системе « твердое - газ », в которой газ – водяной пар, 

- проведен расчет по определению энергия Гиббса химические реакции между сульфидными включениями с водяными парами при высоких температурах;

- разработана аппаратурного оформление по проведению исследованию термопарообработки сульфидных концентратов;

- установлено, степень окисление (десульфиризация) отдельных минеральных включение с участием водяным паром, определено технологические параметры процесса.

- экспрементальним исследованиям установлено возможность применения  парообжиг для окислительного обжига полиметаллических сульфидных концентрата цинка;

- разработана принципиально новый, эффективная технология парообжига сульфидных цинковых концентратов, позволяющей  комплексно извлекать всей  ценных компонентов из исходного сырья, который является  безотходным технологием.

Объектом исследований. Объектом исследований диссертационной работы являются препаративные сульфидные минералы тяжёлых цветных металлов (ZnS, PbS, CuFeS2, Cu2S, CuS, FeS2  и др.) и текущие концентраты цинкового завода Алмалыкского ГМК.

Предметом исследования является исследования возможности окислительного обжига  цинковых  концентратов  методом парометаллургии. 

Методика исследования. В основу работы положено изучение поведения сульфидных минеральных образований (полиметаллический свинцового-цинковый концентраты) при высокотемпературной обработке с участием водным паром и воздухом. При этом изучали изменение веса образца, состав и свойства образующихся огарков и газов при их поглощении водой. Контрольные проверки проводили методом выщелачивания обожженного огарка в растворах серной кислоты.

В качестве основного критерия эффективности технологического процесса мы использовали содержание цинка в кеке после выщелачивания  огарка раствором серной кислоты.

Основные положения, выносимые на защиту:

- химические реакции в системе: сульфидные минералы – водяной пар, газ;

- определение основных технологических параметров парообжига сульфидных минеральных образований;

- разработка технологии переработки полиметаллических концентратов цинка (разработка технологии переработки  комплексных сульфидных минеральных образовании) методом парометаллургии.

Реализация результатов. Результаты исследований могут быть реализованы в обжиговом цехе цинкового завода Алмалыкского ГМК. Для внедрения в промышленность данной технологии требуется реконструкция агрегата обжига цинкового концентрата.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научно-практических конференциях молодых ученых проводимых в ТашГТУ в 2013-2014 годах.

Опубликованность результатов. Основные положения диссертационной работы опубликованы в материалах Республиканской научно-практических конференций «Современные проблемы рационального недропользования» Ташкент 2013, 26-сентябрь статья «Исследование возможности парометаллургической переработки руд Хандизинского месторождения» и конференций «Проблемы и пути инновационного развития горно-металлургической отрасли» Ташкент 2014, 25 ноябрь, статья «Выбор оптимального способа извлечения железа и его соединений из переработанных сталеплавильных шлаков», в журнале «Техника юлдузлари» 2014, статья «Исследование возможности парометаллургической переработки сульфидных цинковых концентратов».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и 5 глав; изложено на 72 страницах компьютерного текста, включает 14 рисунков, 14 таблиц. Список литературу содержит 23 наименований отечественных и зарубежных источников.

Авторы выражает благодарность научному руководителю к. т.н. доц. за помощь и ценные консультации при подготовке данной диссертационной работы.

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПЕРЕРАБОТКИ КОМПЛЕКСНЫХ СУЛЬФИДНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

В данном разделе рассмотрим существующих технологии переработки комплексных сульфидных  образований. В металлургии  комплексными сульфидными  образования подразумевают исходный сырьё - руда или рудный концентрат состоящей из нескольких сульфидине минералов черных и цветных металлов, из которого  возможно получают готовый продукт т. е. металлы.

Настоящей время тяжелые цветные металлы (Cu и Zn), баогородные (Аи, Аg и др. ) и редкое (Mo. Re. Se. Tе и др.) металлов в зарубежьем и в нашем  Республике основном  производят перерабатывая сульфидных концентратов в  котором имеется  комплексных сульфидных  образований  (например; медно-молибденивый руды состоит в основном из следуюшых сульфидных минералов; Cu2S-халькозин, CuS - ковеллин, CuFeS2-халькопирит, Cu5FeS4-борнит, MoS2-молибденит,  FeS2 - пирит и др. полиметаллический сульфидный свинцового-цинковый концентраты ;  PbS – галенит, ZnS – сфалерит, ZnS (Zn, Mn) – вюртцит CdS-гринокит, Cu2S-халькозин,  CuS - ковеллин, CuFeS2--халькопирит, Cu5FeS4-борнит, FeS2 – пирит, Fe1-xS - пирротин и др. Золото-мышьяковистие сульфыдные руды;  As2S3 - аурипигмент, AsS-реальгар, FeAsS - арсенопирит и, золото-сурьмянистые сульфидные руды;  Sb2S3 - антимонит, Ag2S - аргентит и др.).Причем все перичисленные минералы встечаются во всех полиметаллических  месторождениях Республике Узбекистана. Коме того надо иметь в выду, что в этих  сульфидных миенальных оброзованиях ассосировано значительное количества блгородных, редких и радиактивных элементов. Однако, при переработке этих сырьевых ресурсов  традиционным технологиями  сквозное извлечения ценных компонентов (медь, цинк, свинец и сопутствующих элементов как  благородные, редкие металлы)  составляет около 85-87%. А железа, маргенц, магний, алюминий и др. нерудные полезные ископаемые  концентрируются в техногенных отходах,  который занимая огромные плодородные земель, загрязняют окружающею среду.

Согласно вышесказанного ниже широко рассмотрина современные состояния переработки полиметаллических сульфидных руд цинка и других сульфидные руды, так как разработка эффективного  технологии переработки комплексных сульфидных  образований  играет значительный роль в социально - экономическом развитие Республике. 

               1.1 Технология переработки медно - сульфидных руд и                         концентратов                                                                

Медные руды и концентраты имеют одинаковый минералогический состав и отличаются лишь количественными соотношениями между различными минералами. Следовательно, физико-химические основы их металлургической переработки совершенно одинаковы.

Для переработки медьсодержащего сырья с целью получения металлической меди применяют как пирометаллургические, так и гидрометаллургические процессы.

В общем объеме производства меди на долю пирометаллургических способов приходится около 85% мирового выпуска этого металла.

Пирометаллургическая технология предусматривает переработку исходного сырья (руды или концентрата) на черновую медь с последующим ее обязательным рафинированием. Если принят во внимание, что основная масса медной руды или концентрата состоит из сульфидов меди и железа, то конечная цель пирометаллургии меди – получение черновой меди – достигается за счет практически полного удаления пустой породы, железа и серы.

Получение черновой меди в промышленных условиях может  быть осуществлено несколькими путями (рис. 1.1,). На схеме, приведенной на рис. 1.1. видно, что удаление железа и серы может производиться их окислением в три стадии (обжиг, плавка, конвертирование), в две стадии (плавка, конвертирование) или в одну стадию.

За исключением последнего варианта, предусматривающего непосредственную плавку концентратов на черновую медь, технология ее получения характеризуется многостадийностью. В каждой из последова-тельно проводимых технологических операций постепенно повышают концентрацию меди в основном металлсодержащем продукте за счет отделения пустой породы и некоторых сопутствующих элементов.