Самостоятельная работа по дисциплине: «Комплексное использование сырья в металлургии» Тема: «Образования и вещественных состав технологических газов образовавшейся при производстве меди в условии мпз, ао «Алмалыкский гмк»

Состав пылей медеплавильных предприятий
Грубая пыль улавливается в циклонах и пылевых камерах, тонкая - в рукавных фильтрах и электрофильтрах. Состав грубой пыли мало отличается от состава исходной шихты и содержит, %: Pb 55 - 65; Zn 12 - 20; S 6 - 8; Fe 0,1 - 1,5; As 0,5. Грубую пыль направляют в оборот в шихту на агломерацию. [2]
Тонкая пыль содержит значительное количество возгонов соединений редких и рассеянных элементов, её ориентировочный состав, %: Pb 50 - 60; Zn 2 - 20; Cd 0,3 - 4,5; Tl 0,005 - 0,13; In 0,002 - 0,01; Se 0,03 - 1,3; Te 0,015; As 0,3 - 7,0. Эта пыль служит исходным сырьём для извлечения редких и рассеянных элементов и направляется на специальное гидрометаллургическое производство.
Таблица 1.1- Химический состав пылей уральских медеплавильных предприятий, %

Предприятие, плавильный агрегат	Элемент
	Zn	Pb	As	Сu	Fe
Среднеуральский медеплавильный завод:
обжиговая печь	11,3	2,1	3,3	9.3	19,8
отражательная печь	6,9	1,5	2,2	11,8	27,50,3
конвертер	31,7	25,5	2,2	1,7	0,3
печь Ванюкова:
грубая пыль	4,0	0,8	0,4	10,0	21,0
тонкая пыль	12,0	4,5	1,4	5,5	12,0
Кировградский медеплавильный комбинат:
отражательная печь	2,4	2,9	3,5	9,7	18,3
шахтная печь:
грубая пыль	25,7	3,8	0,1	12,5	9,7
тонкая пыль	43,4	4,8	0,1	0,4	1,2
конвертер:
грубая пыль	15,7	7,4	0,1	31,4	7,8
тонкая пыль	38,5	14,2	0,2	1,8	0,2
Красноуральский медеплавильный комбинат:
обжиговая печь	3,8	1,7	4,3	12,2	21,3
отражательная печь:
грубая пыль	8,9	3,0	--	9,9	22,9
тонкая пыль	21,6	4,1	1,4	3,8	--
Сухоложский завод вторичных цветных металлов:
отражательная печь	48,8	1,3	--	3,3	0,9
индукционная печь	31,2	0,9	--	3,7	0,5

Основными техногенными отходами медеплавильных предприятий являются свинецсодержащие пыли плавильных агрегатов и кеки, полученные при сернокислотном выщелачивании цинковых пылей. Достаточно полную схему переработки пылей имел Кировградский медеплавильный комбинат (КМК), где получали из конверторных пылей гранулированный цинковый купорос. На КМК на тонну сульфата цинка получали около 400 кг свинцово-оловянного кека (влажность 20--25 %), реализация которого в настоящее время затруднена.
Пыли с высоким содержанием цинка, как правило, подвергают сернокислотному выщелачиванию, а из очищенного от примесей раствора получают оксид цинка или его соли; в кеках концентрируют свинец и олово. Состав кеков, характерных для практики Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ) и Кировградского медеплавильного комбината (КМК), приведен ниже в таблице 1.2
Таблица 1.2 - Состав кеков

	Cu	Zn	Pb	Sn	Fe	As
СУМЗ	0,2-0,5	8-12	42-46	-	0,4-0,5	1,7-2,1
КМК	1,5-2,0	5-8	40-45	10-15	0,5-1,0	0,4-0,5

Классификация пылей
Пыли, образующиеся при металлургической переработке сырья цветной металлургии, условно можно классифицировать на грубые и тонкие.
Образование грубых пылей связано с выносом газовым потоком мелких частиц перерабатываемой шихты или продуктов металлургической переработки. Крупность и количество этих пылей определяются скоростью газового потока и крупностью перерабатываемого материала. Обычно эти пыли имеют форму неправильных многогранников разме-ром от 3-40 мкм до нескольких миллиметров. Химический состав грубых пылей обычно идентичен составу исходного материала, при переработке которого они образовались. [3]
Тонкие пыли образуются преимущественно за счет возгонки легколетучих компонентов (металлов или химических соединений). Пары, получающиеся при этом, уносятся газовым потоком и при последующем охлаждении газов конденсируются или окисляются с образованием твердых частиц или жидких капель, размер которых составляет десятые и сотые доли микрометра. За счет коагуляции мелких частиц возможно получение более крупных агрегатов.
По химическому составу возгоны резко отличаются от исходного материала и обогащены летучими компонентами, например, цинком, кадмием, свинцом, германием, индием и другими редкими и рассеянными элементами. Эти продукты являются ценным сырьем и обязательно должны подвергаться дальнейшей самостоятельной переработке.
Основная часть пылей, образующихся на предприятиях цветной металлургии, представлена соединениями свинца и цинка; они содержат также кадмий, индий, селен, теллур и другие редкие металлы. В пылях металлургических агрегатов с большим объемом отходящих газов (шахтная печь, конвертер, печь Ванюкова и др.) наблюдается высокая (до нескольких процентов) концентрация нелетучих металлов (меди, никеля, железа и др.), которые представлены в основном частицами перерабатываемой шихты или получаемых продуктов (штейн, шлак).
Химический состав пылей медеплавильных предприятий
Состав пылей, образующихся в различных металлургических процессах, зависит от перерабатываемого сырья, технологических параметров (температуры, окислительно-восстановительных условий, скорости газового потока), конструкции агрегата и используемой системы пылеулавливания. В таблице 1.3 приведен усредненный химический состав пылей и возгонов свинцово-цинкового производства.
В пирометаллургии меди для переработки руд, концентратов и вторичного сырья с получением штейна, черной или черновой меди используют шахтные, отражательные и электрические печи, а также автогенные агрегаты. [3]
Одним из старейших способов переработки медьсодержащих концентратов и вторичного сырья является отражательная плавка. На переработку в отражательные печи поступают довольно сложное по химическому составу сырье, в котором содержатся редкие и рассеянные элементы (селен, теллур, индий, таллий, германий, рений и др.), а также благородные металлы (золото, серебро, платина, палладий и др.), по-разному распределяющиеся по продуктам переработки. В газовую фазу переходят, %: Cd - 80, Pb - 60, Bi - 75, Ge - 50, Zn - 40. При отражательной плавке грубая пыль, оседающая в газоходах, имеет средний размер частиц 4,4 мкм и представляет собой материал, в котором нерудные минералы присутствуют в виде оплавленных стеклообразных частиц; медь находится в основном в виде включений штейна, куприта, халькозина и металла, незначительное количество - в форме ковеллина и халькопирита. Цинк присутствует в форме силиката и сульфата, железо - в виде магнетита и частично силиката.
Грубая пыль отражательной плавки сырой шихты (таблица 1.4) по минералогическому составу незначительно отличается от пыли плавки огарка, но в ней из рудных минералов преобладают халькопирит и борнит, в небольшом количестве присутствуют оксиды меди.
Таблица 1.3-Химический состав пылей и возгонов свинцово-цинкового производства,%

Элемент	Пыли	Шлако- возгоны	Вельц-оксиды
	агломера-ции	шахтной плавки	конвертиро-вания	обжига
Цинк	3-9	12-20	9,5-12,4	40-45	53-61	60-70
Свинец	50-60	55-65	44-56	1,4	9-19	5-15
Медь	0,4-0,8	-	1,2-1,6	1,2	0,3-0,4	0,2-0,4
Кадмий	1-3	1-3	0,2-0,6	0,5	0,005	0,5-1,0
Сера общая	5-12	6,8	3,5	10	0,8-4,4	-
Мышьяк	0,5	0,4	7,5-15,2	-	0,3-0,9	-
Сурьма	-	0,1-0,2	-	-	0,06-0,23	-
Селен	1,3	-	0,4-0,7	-	0,06	-
Железо	-	-	0,1	-	0,01	-
Хлор	-	0,4-0,8	-	-	0,11-0,25	-
Фтор	-	-	-	-	0,05-0,07	-

Таблица 1.4 - Химический состав пылей отражательной плавки медного концентрата, %
Грубая пыль

Сu	Zn	S	Fe	Si02	CaO	A1203	Pb	Sn	Ni	Те	Se	Au,г/т	Ag,г/т
9,9	8,9	4,1	22, 9	3,2	1,8	2,0	3,0	0,8	0,2	0,04	0,05	4,8	234,0
				Тонкая пыль
Сu	Zn	Pb	Sn	Ni	As	Sb	Ge,г/т	Re,г/т	Tl,г/т	Те,г/т	Se,г/т	Au,г/т	Ag,г/т
3,8	23,6	4,0	2,1	3,2	1,0-2,0	До 1,0	0,8	1,5	20,6	0,8	2,3	6,0	155,2

Уловленная грубая пыль возвращается в оборот на приготовление шихты.
При отражательной плавке, проводимой практически в нейтральной атмосфере, цинк возгоняется в результате испарения сульфида цинка, который, термически разлагаясь и окисляясь, в форме оксида цинка удаляется вместе с газами из печи. Вследствие охлаждения газов возможно сульфидирование цинка, а в зоне более низких температур и образование сульфатов.
Более легко в газовую фазу переходит кадмий (его сульфид и особен-но оксид обладают высокой упругостью паров). По этой причине кадмий достаточно полно концентрируется в возгонах.
Свинец при отражательной плавке переходит в возгоны в виде сульфида, так как последний уже заметно сублимирует при температуре 1200 К.
Около 15% мышьяка и сурьмы, содержащихся в концентратах, переходят в газовую фазу. Высокой упругостью паров обладают низшие оксиды и сульфиды этих элементов (AsO, AsS и SbO).
Во многих полиметаллических рудах в незначительных количествах присутствуют селен и теллур, оксиды которых, обладая высокой упругостью паров, переходят в газовую фазу. В возгоны переходит до 20% Se и Те, содержащихся в исходном сырье.
Рений, осмий и рутений являются частыми и очень ценными спутниками меди в медных рудах. Эти три металла образуют летучие высшие оксиды. Рений возгоняется в основном в виде Re₂0₇, осмий и рутений в незначительных количествах переходят в возгоны в форме Os0₄ и RuO₄.
Германий при пирометаллургической переработке руд и концентратов концентрируется в возгонах. Наибольшей упругостью паров обладают его сульфид GeS и оксид GeO .
При выплавке сплавов на медной основе используют стационарные отражательные, поворотно-качающиеся или индукционные печи.
Образующиеся при плавке вторичного сырья пыли (таблица 1.5) отличаются от пылей переработки рудного сырья тем, что в них могут содержаться включения флюсовых компонентов, не характерные для переработки первичного сырья, например, кальций, натрий, калий и др.
Таблица 1.5 - Химический состав пылей производства вторичных сплавов на медной основе, %

Место отбора		Содержание
		Сu			Pb		Zn		Fe		Al		Sn		So6щ
3,32 6,46 3,70	1,30 0,80 0,93		48,77 49,00 31,23	0,92 0,69 0,44		1,42 0,71 1,50		0,06 0,40 0,03		- - 3,01