Переработка шлаков цветной металлургии

Ряд исследователей ведут поисковые работы по ис­пользованию постоянного тока для переработки шлаков. Этот метод основан на направленном капиллярном дви­жении капель в расплавах при наложении внешнего по­ля. При этом из шлака выделяются только механические включения штейна и металла, которые, как было пока­зано выше, превалируют над потерями металла в иони­зированной форме.

Укрупненные лабораторные испытания процесса не­прерывного обеднения шлаков с применением постоянно­го тока проведены во ВНИИцветмете. Установлены ра­ботоспособность устройства и возможность применения его на действующих электропечах. В период испытаний было проплавлено 7,35 т шлака свинцовой плавки и шла­ка взвешенной плавки медно-цинкового концентрата и получены удовлетворительные результаты.

Осаждение меди из шлаков центрифугированием

Одним из возможных способов снижения содержания цветных металлов в шлаке является метод центрифуги­рования. Большинство исследований процесса центрифу­гирования шлака выполнены в лабораторном масштабе, за исключением работы по высокотемпературному цен­трифугированию шлака, проведенной в Берлинском ин­ституте металлургии (ГДР). Л. В. Велюков, а также В. Визе применили метод центрифугировании шлаков в лабораторных условиях с целью ускорения процесса осаждения механически запу­тавшихся частиц сульфидов меди.

Б. В. Липин и Линденлауб считают, что методом Центрифугирования можно значительно снизить потери металла с отвальными шлаками. Применение этого метода на шлаках Мансфсльдского комбината позволилс получить остаточное содержание меди в шлаке 0,01 % никеля 0,04%, кобальта 0,04%.

Б. В. Липин проводил исследования центрифугиро­вания промышленного отвального шлака медного произ­водства. Были достигнуты следующие показатели по из­влечению металлов, %: 30—70 Сu; 40—80 Ni; 20—50 Со; 90 Pb и 10 2п. Степень извлечения металлов не зависела от времени центрифугирования (свыше I мин), но зави­села от числа оборотов. Минимальное остаточное содер­жание металлов в шлаке, соответствующее растворимо­сти сульфидов, составляло, %: 0,053—0,06 Сu; 0,025— 0,03 Ni. 0,018—0,019 Со.

Исследование извлечения ценных составляющих из свинцово-медных шлаков методом высокотемпературно­го центрифугирования проведено на полупромышленной установке производительностью 2—3 т/ч в Берлинском институте металлургии совместно с Институтом метал­лургии в Аахене (ФРГ). Испытания проводили как на гранулированном шлаке, который предварительно под­вергали плавке в дуговой электропечи, так и на жидком шлаке текущей выдачи. Температура шлака, заливаемо­го в центрифугу, составляла 1080 ° С. Испытания показа­ли, что с увеличением числа оборотов центрифуги повы­шался эффект разделения. Максимальное извлечение ме­таллов получено при скорости центрифуги

Необходимо отметить, что вследствие трудностей, свя­занных с аппаратурным оформлением, нельзя рассматри­вать в настоящее время центрифугирование шлаков как процесс, пригодный для промышленного внедрения.

Переработка шлаков с добавкой хлорирующих агентов

За последнее время появились сообщения о разработ­ке способов извлечения цветных металлов из шлаков с помощью хлорирования. Нагазуе Хиромиши (Япония) изучал оптимальные условия хлорирующего обжига мед­ных шлаков, в частности температурный режим обжига в пределах от 600 до 1100°С. При обжиге шлака с добавкой 10% СаСl2-2Н2O при температуре 1000°С в те­чение 2 ч степень извлечения меди достигла 95%. Кроме того, Хиромиши изучал поведение цинка при хлорирую­щем обжиге.

Были проведены исследования возможности применения хлородовозгонки для извлечения цветных металлов из шлаков Балхашского комбината [36]. При температу­ре 900 -1000°С в возгоны извлекали 80—90% РЬ, 60— 80% Zn и 40—60% Сu. Для предотвращения оплавления гранул в состав шихты вводили добавки кремнезема и глинозема, что позволяло весгн процесс при более высоких температурах,

8. ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАКОВ

Ряд исследователей работает над вопросами перера­ботки отвальных шлаков гидромсталлургическими спосо­бами. Так, опыты по переработке шлаков отражательной плавки гидрометаллургическпм способом были проведе­ны И. Л. Баркером и др. на заводе «Ля Ороня» (Перу). Исследовали следующие схемы переработки шлаков: вы­щелачивание шлаков растворами серной кислоты и суль­фата железа; автоклавное аммиачно-карбонатное выще­лачивание шлаков в окислительной среде; автоклавное сернокислотное выщелачивание. Извлечение меди соста­вило более 90%.

Г. Бёрлинг и Г. Кол та .[37] проводили автоклавное азотнокислое выщелачивание шлаков отражательной и шахтной плавок. Лучшие результаты были получены при температуре 120°С и давлении кислорода, равном 1 ат. При разложении фаялита кремний гидратировался, что приводило к затруднениям при фильтрации.

Были проведены исследования по бактериальному вы­щелачиванию шлака отражательной плавки, которые по­казали, что извлечение меди в раствор повышается в случае применения бактерии с 12 до 62%.

Т. Р. Шелли [38] исследована возможность выщела­чивания отвальных шлаков растворами серной кислоты и сульфата железа, а также аммиачно-карбонатными растворами. Исходный шлак содержал 0,55% Си. Выще­лачивание растворами серной кислоты и сульфата желе­за осуществляли при рН —0,5. При увеличении содержа­ния трехвалентного железа в растворе с 2 до 32 г/л сте­пень извлечения меди возрастала с 13 до 50%. Оптималь­ная степень измельчения составляла 100%—0,074 мм. Опыты но выщелачиванию аммиачно-карбонатными рас­творами показали, что максимальное извлечение меди превышает 50%.

Сопоставление процессов выщелачивания двумя тоннами растворителей показывает, что в случае применении аммиачно-карбонатных растворов процесс протекает более эффективно, чем при использовании растворов сер пой кислоты и сульфата железа. Аммиачно-карбонатно выщелачивание рекомендуют для переработки измельченного шлака с содержанием меди менее 1%. Медь и аммиачного раствора можно извлекать жидкостной экстрацией с последующей реэкстракцией и электролизом.

Г. Вильсон запатентовал ряд гидрометаллургически: схем выщелачивания отвальных шлаков отражательной плавки следующего состава, %: 0,3—0,5 Сu; 0,5 РЪ;2—с 2п; 28-32 Ре; 32 -38 5Ю2; 8—10 СаО.

Измельченный шлак (90%—0,074 мм) подвергали выщелачиванию растворами соляной или азотной кислоты

9. ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ ШЛАКОВ ЖЕЛЕЗА

Способы переработки шлаков, рассмотренные выше имеют различную степень достоверности, так как про­верены в лабораторном, укрупненном и полупромышлен­ном масштабах, но ни один из них не подготовлен к промышленному использованию. Наиболее проверены раз­личные электротермические способы, которые, вероятно, и явятся основой способа комплексной переработки шла­ков.

Наиболее сложной является проблема извлечения из шлаков железа, притом в таком виде, чтобы оно могло быть использовано в промышленности.

Во всех случаях железо получается сернистым и ме­дистым. Удаление серы является освоенной операцией. Удаление меди — намного сложнее. Поэтому В. И. Смир­нов справедливо указывал на необходимость максималь­ного извлечения меди из шлака до проведения глубокого восстановления железа, так как, не удаляя медь, невоз­можно получить в восстановленном продукте необходи­мое соотношение Рb/Cu.

Показательным является опыт переработки шлаков свинцовой плавки, описанный И. М. Малкиным с со­трудниками. Шлак свинцовой плавки Лениногорского завода подвергали переработке в электропечи с коксовой проводимостью, получая чугун, отвальный шлак и возго­ны.