Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ

АВТОРЕФЕРАТ

«ДОСЛІДЖЕННЯ МОЖЛИВОСТЕЙ ЗНИЖЕННЯ ВТРАТ СВИНЦЮ І МІДІ ЗІ ШЛАКАМИ»

Спеціальність: 05.16.02 - Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів

Косенко Вікторія Миколаївна

Запоріжжя - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Запорізькій державній інженерній академії

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

Крисенко Микола Степанович,

Запорізька державна інженерна академія,

доцент кафедри металургії кольорових металів

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Маняк Микола Олександрович,

Донецький національний технічний

університет МОН України,

завідуючий кафедрою металургії кольорових металів і композиційних матеріалів;

кандидат технічних наук,

Бредіхін Віктор Миколайович,

Донецький державний науково-дослідний і проектний інститут кольорових металів

Мінпром політики України,

заступник директора по проектно-технологічній і дослідно-конструкторській роботі.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з найважливіших завдань кольорової металургії є зниження втрат цінних металів зі шлаками. Отримання бідних на мідь і свинець шлаків дозволить не тільки підвищити ефективність металургійного циклу, але й вирішити значну частину екологічних проблем, а також забезпечити будівельну промисловість дешевою сировиною високих кондицій.

Серед дослідників існують теоретичні розбіжності з питання механізму й послідовності розчинення металів в шлаках, форм і кількості втрат; також не знайдені доступні методи визначення розчинених міді, свинцю, цинку в промислових шлаках. Це призводить до відсутності ефективних практичних рекомендацій по зниженню вмісту міді, свинцю в металургійних шлаках або збідненню шлаків в електропечах.

У зв'язку з цим виникає необхідність у проведенні комплексних досліджень спрямованих на зниження вмісту важких кольорових металів в шлаках, а також у розробці нових і вдосконаленню вже існуючих методів визначення втрат металів в промислових шлаках. Це дозволить підвищити ефективність металургійного виробництва, що є вкрай актуальним для економічного розвитку країни і обумовлює вибір напряму і теми досліджень.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в рамках науково-дослідної роботи кафедри металургії кольорових металів Запорізької державної інженерної академії за державною програмою на тему: «Дослідження в галузі кольорових металів, напівпровідників і композиційних матеріалів» (3-I ДВ/04 затверджена 29.11.04), по науково-дослідній роботі: ”Дослідження фазових перетворень і розробка структурно-мінералогічних критеріїв оцінки втрат металів у шлаках кольорової металургії” (3-IД /97 затверджена 25.12.96)

Мета і завдання дослідження. Встановити причини виникнення, механізм утворення, склад і форми втрат важких кольорових металів з промисловими шлаками. Обґрунтувати теоретичні передумови і розробити рекомендації по збідненню промислових шлаків.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані і вирішені такі завдання:

розглянута вивченість питання про форми вмісту важких кольорових металів в розкристалізованих промислових шлаках;

обґрунтовані теоретичні передумови можливості лікваційного виділення охолодних фаз, які містять кольорові метали;

визначені методи дослідження;

проаналізовані за допомогою мікроскопії металеві і сульфідні фази, які виділяються із розкристалізованих шлаків;

розглянута можливість оцінки розчинності і механічних втрат свинцю і міді в промислових шлаках за даними мікроскопії;

розроблено метод визначення вмісту розчинених важких кольорових металів в промислових шлаках;

вивчені причини високих втрат свинцю зі шлаком шахтної свинцевої плавки і можливості їх зниження;

рекомендовано оптимальний склад шлаку вторинної шахтної свинцевої плавки;

запропонована надійна оцінка ступеня відновлення шлаків;

розглянуті можливості скорочення втрат міді з відвальними шлаками;

розглянуті теоретичні передумови по вибору складу сульфідизатора для збіднення шлаків міддю, свинцем, цинком в електропечах;

запропоновано новий сульфідизатор - цинковий концентрат (замість піриту) для збіднення шлаків в електропечах;

визначені шлаки, придатні для збіднення флотацією, рекомендовані умови отримання шлаків, які містять силікоферит для їх подальшої ефективної флотації.

Об'єктом дослідження є шлаки виробництва важких кольорових металів.

Предметом дослідження є втрати міді, свинцю зі шлаками і шляхи зниження втрат.

Методи дослідження. У роботі використовувався комплекс методів: метод мікроскопії у відбитому й прохідному світлі для діагностики мінеральних фаз і для вивчення мікроструктури шлаків, які охолоджено з різною швидкістю, що дозволило встановити послідовність кристалізації фаз і явища ліквації; рентгенівський фазовий аналіз - для підтвердження правильності мікроскопічної діагностики і визначення рентгеноаморфності силікатних шлакових стекол; метод селективного хімічного розчинення - для витягування зі шлаків деяких мінеральних фаз в чистому вигляді з метою визначення їх складу хімічним аналізом; прикладний регресійний аналіз для визначення аналітичним шляхом початкових даних експериментальних плавок (складали план - матрицю експерименту); метод флотації для встановлення можливості витягування з деяких шлаків колективного сульфідного концентрату.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в теоретичному науковому обґрунтуванні структурно-мінералогічних критеріїв виділень розчинених свинцю, міді, олова і цинку в силікатних розплавах та науковому обґрунтуванні нових можливостей зниження втрат кольорових металів в металургійних шлаках. Найбільш важливими науковими результатами дисертаційного дослідження є такі :

вперше встановлено, що причиною різкої відмінності складу краплинних сульфідних виділень від складу частинок штейну, зважених в шлаку, є їх неоднакова розчинність;

виявлено, що склад краплинних сульфідних виділень в шлаках залежить від складу штейну і ступеня відновлення шлаку;

теоретично обґрунтовано і розроблено новий метод визначення величин розчинності свинцю, міді, нікелю, олова і сірки в промислових силікатних шлаках;

виявлено, що причинами високих втрат міді з відвальними шлаками ф'юмінгування є періодичні окислювальні продування шлаку зі штейном, які викликають збільшення розчинення міді в шлаку;

вперше встановлено, що збільшення ступеня окислення шлаків різних металургійних процесів супроводжується зниженням вмісту сірки в 3…10 разів;

вперше теоретично обґрунтована можливість використання цинкового концентрату як нового сульфідизатора при збідненні шлаків міддю, свинцем, цинком в електропечах.

Практичне значення отриманих результатів виконаних досліджень полягає в тому, що запропоновані розробки дозволяють отримати мінімальні втрати важких кольорових металів з промисловими шлаками.

Найбільш важливе практичне значення мають:

запропонований новий, економічний і простий за технікою виконання метод визначення величини розчинності важких кольорових металів в промислових силікатних шлаках;

рекомендований оптимальний склад шлаку, який отримано на основі регресійного аналізу промислових даних і експериментального матеріалу, що дозволяє скоротити втрати свинцю зі шлаком шахтної плавки вторинної свинцевої сировини на 30%;

розроблений спосіб збіднення шлаків міддю, свинцем, цинком в електропечах з використанням цинкового концентрату як сульфідизатора. Укрупнено-лабораторні випробування на НЕК-2 Донецького державного науково-дослідного і проектного інституту кольорових металів показали, що використання цього способу має ряд переваг:

• усуває небезпеку утворення залізистої охолоді на подині печі;

• зменшує вихід штейну і одночасно підвищує вміст в ньому міді, що спричиняє скорочення витрат кварцового флюсу при конвертуванні;

• підвищує витягування свинцю, міді, цинку в товарну продукцію;

• забезпечує отримання пилу з високим вмістом цинку, придатного для гідрометалургійної переробки без попереднього збагачення.

Практичне застосування результатів дослідження підтверджується відповідними документами:

новий метод визначення ступеня відновлення шлаків кольорової металургії випробувано на НЕК-2 Донецького державного науково-дослідного і проектного інституту кольорових металів; порівняно з тими, що вже існують, метод простий за технікою виконання і економічний (акт використання результатів науково-дослідної роботи додається);

застосування нового оптимального складу шлаку шахтної свинцевої вторинної плавки дозволяє скоротити втрати свинцю зі шлаком та надає можливість використовувати отримані шлаки, як сировину у будівельній промисловості;

спосіб збіднення шлаків міддю, свинцем і цинком, в електропечах з використанням нового сульфідизатора був випробуваний на НЕК-2 ДонНДПІКМ (акт використання результатів науково-дослідної роботи додається).

Особистий внесок здобувача. Особисто автором вивчені причини високих втрат свинцю зі шлаками шахтної свинцевої плавки і рекомендовані заходи щодо їх зниження. Зокрема, автором, на основі математичного аналізу промислових даних і лабораторних досліджень визначено оптимальний склад шлаку шахтної свинцевої плавки, що дозволяє отримати мінімальні втрати свинцю. Вивчені причини, що перешкоджають точному визначенню хімічним аналізом вмісту тривалентного заліза в шлаках для оцінки їх відновлення.

На підставі результатів досліджень теоретично обґрунтована можливість використання цинкового концентрату як сульфідизатора при збідненні шлаків в електропечах. Лабораторні випробування, що проведені спільно з ДонНДПІКМ, показали ряд переваг нового сульфідизатора.

Запропоновано метод визначення величин розчинності важких кольорових металів в промислових шлаках.

Апробація результатів досліджень. Основні положення виконаних досліджень доповідалися і отримали позитивну оцінку на: II науково-технічній конференції «Нові технології та обладнання з переробки промислових та побутових відходів і їх медико-екологічне забезпечення» (м. Київ, 2003р.); III науково-практичній конференції «Переробка енергоресурсних відходів. Проблеми і рішення щодо очищення газів, що відходять, і теплоутилізаціі» (м. Київ, 2003р.); науково-практичній конференції «Металургія і освіта. Проблеми і перспективи» (м. Запоріжжя, 2006р.); XII науково-технічній конференції студентів, магістрантів і викладачів ЗДІА (м. Запоріжжя, 2007 р.); III Міжнародній конференції «Стратегія якості в промисловості й освіті» (м. Дніпропетровськ - Варна, 2007г.); конференції «Вирішення технологічних та медико-біологічних проблем при використанні промислових і побутових відходів» (м. Київ, 2008р.); Першій науково-практичній конференції за міжнародною участю «Комп'ютерне моделювання в хімії та технологіях» (м. Черкаси, 2008 р.).

Публікації. Результати дисертації викладені в 10 публікаціях, (зокрема 9 статей у фахових виданнях, затверджених ВАК України) також в 6 матеріалах конференцій, (у тому числі і в матеріалах міжнародної конференції), отримано один патент України і два акти про використання результатів науково-дослідної роботи.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, одинадцяти розділів, загальних висновків. Робота викладена на 113 сторінках основного тексту та містить 26 малюнків (6 сторінок), 16 таблиць (5 сторінок). Список використаних джерел складає 115 найменувань (10 сторінок).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і завдання роботи, зазначено відповідність державним науковим програмам, наукову новизну і практичну значущість отриманих результатів. Представлено відомості про апробацію і обсяг дисертації.

У першому розділі проаналізовано стан питання з проблеми втрат цінних важких металів зі шлаками різних металургійних процесів. Відмічено, що шлаки кольорової металургії різноманітні за складом і є складними багатокомпонентними системами, тому зниження втрат важких кольорових металів - це одна з найважливіших і найбільш складних проблем. При вирішенні завдання зменшення втрат і витягування цінних металів з промислових шлаків необхідно мати точну інформацію про форму знаходження цих металів в рідких шлаках.

Не зважаючи на велику кількість робіт по вивченню форм втрат металів зі шлаками, існує суперечність думок, що випливає з незіставності результатів, які отримано методами різними за ступенем досконалості. Використовували, наприклад, метод фазового хімічного аналізу, флотаційне здобування сульфідів з твердих шлаків і центрифугування рідких шлакових розплавів, що мають разом з перевагами серйозні недоліки.

Дослідники на підставі використання цих методик висувають різні механізми виникнення втрат важких металів зі шлаками і різні співвідношення розчинених і механічних втрат міді і свинцю.

Автори, використовуючи прогресивніші методики, такі як мікроскопічний і рентгенівський аналізи, на жаль, не підтверджують своїх висновків достатнім експериментальним обґрунтуванням.

При вивченні питань залежності між складом шлаку і втратами кольорових важких металів ряд авторів роблять різні висновки:

- втрати свинцю залежать від співвідношення CaO:SiO₂ і кисневого потенціалу в печі;

- збільшення вмісту CаO в шлаку нормалізує плавку;

- причиною розчинності свинцю в шлаку є тимчасове підвищення рівноважної величини в печі (тобто при дутті, що збагачено киснем, вірогідність порушення ходу плавки вища, ніж при повітряному дутті).

Висловлена думка, що постійного співвідношення між хімічними і механічними формами втрат свинцю не існує і на кожному заводі це співвідношення індивідуальне. Проте, дослідники визнають, що вплив складу шлаку і співвідношення форм втрат на загальні економічні показники процесу рудної плавки не можна недооцінювати.

Далі в розділі приділяється увага формам вмісту свинцю і цинку, що знаходяться спільно в розкристалізованих промислових шлаках. Входження металу в структуру мінералу, що кристалізується зі шлакового розплаву, який охолоджується, є доведенням того, що частина цього металу знаходилася у вигляді катіону, який розчинено в рідкому шлаку.

У шлаку шахтної свинцевої плавки встановлені такі мінерали: цинкова шпінель (Zn,Fe²⁺)O^.(Al,Fe³⁺)₂O₃, вюстит (Fe,Zn,Mg)_1-xO, твердий розчин 2CaO(Fe,Zn,Mg)O^.2SiO₂ з 2CaO^.Al₂O₃^.SiO₂, а також вюртцит -ZnS, вкраплення штейну, веркблею, краплинні виділення металевого свинцю. Свинець не входить в помітній кількості в структури вказаних оксидних і силікатних мінеральних фаз, але міститься в силікатних шлакових стеклах.

У даному розділі визначається хімічний склад шлакового скла розрахунковим шляхом, заздалегідь хімічно аналізується магнетит і фаяліт шлаку і підраховується їх вміст під мікроскопом. Характерною особливістю складу даного скла є невеликий вміст у ньому кремнезему і висока кількість оксиду свинцю (близько 35%).

Шлаки шахтної свинцевої плавки відрізняються найбільш високим вмістом цинку (до 20% ZnO). Строітелєвим І.О. були встановлені в шлаках шахтної свинцевої плавки Усть-Каменогорського заводу наступні мінерали, які містять цинк: шпінель (Zn,Fe)O^.(Al,Fe)₂O₃, вюстит ((Fe,Zn,Mg)_1-xO, фаяліт [(Fe,Zn,Mg)_2-xCa_x]SiO₄, мелилит (Ca,Na,K)₂^.(Zn,Fe,Mg,Al)(Si,Al)₂O₇, і 6% вюртциту -ZnS, що виділяється зі шлаків при охолоджуванні. До 5…7% цинку містять відвальні шлаки від виплавки мідних штейнів і конвертерні шлаки від переробки цих штейнів. Тут цинк присутній в магнетиті (Fe²⁺,Zn)O^.Fe₂O₃, фаяліті (Fe²⁺,Zn)₂SiO₄, піроксені Ca_0,92(Fe²⁺_0,47Mg_0,29Zn_0,26Mn_0,02Fe_0,14)_1,08x(Si_1,87Al_0,11Fe_0,03)_2,01O₆.

У шлаку від плавки цинкового агломерату в електропечі Строітелєвим І.О. виявлено меліліт (Ca_1,86Na_0,14K_0,03)_2,09(Mg_0,33Fe_0,24Zn_0,12Mn_0,01Ti_<0,01Al_0,29)_0,99(Si_1,8Al_0,17)_1,97O_0,99.

З наведених вище хімічних формул, у розділі зроблено висновок, що катіони цинку виступають головним чином як ізоморфні заміщувачі катіонів двовалентного заліза. Механічні втрати цинку зі шлаками представлені тільки сульфідом цинку, що міститься в штейнових вкрапленнях.

У даному розділі зазначається, що ще не вивчені складні і непостійні за складом сульфідні фази, що розчиняються в шлаках, закономірності зміни складу і кількості цих фаз в шлаках одного і того ж процесу.

На основі аналізу літературних даних зроблені висновки:

1) при вивченні форм втрат важких кольорових металів з шлаками необхідно з'ясувати природу металевих і сульфідних фаз в них за допомогою мікроскопії;

2) раніше для визначення кількісного співвідношення розчинених і механічних втрат металу в шлаках використовували методи, що мають обмежені можливості;

3) не зважаючи на велику кількість виконаних досліджень, існують дві протилежні точки зору щодо форм втрат свинцю і міді зі шлаками: за даними одних робіт кількість розчинених металів є переважною, інші вважають переважними механічні втрати. (Така суперечність свідчить про недостатнє вивчення даного питання.)

4) не вивчені закономірності зміни складу і кількості сульфідних фаз в шлаках металургійних процесів, а також причини підвищеної розчинності міді і свинцю, що виділяються з шлаків при охолоджуванні у вигляді металевих рідких фаз;

5) не розроблено ще простий за технікою виконання метод визначення величин розчинності важких кольорових металів в промислових шлаках;

6) не розкриті ще можливості по збідненню цінними металами деяких шлаків і поліметалічних штейнів;

7) дослідження з метою з'ясування вищезазначених питань значно поповнять наші знання про форми втрат важких металів зі шлаками і виявить можливості для зниження цих втрат і збіднення шлаків.

У другому розділі описано цільове призначення кожного з використаних у даній роботі методів дослідження.

1. Метод мікроскопічного аналізу у відбитому й прохідному світлі, використаний для вивчення мікроструктури шлаків, діагностики в них мінеральних фаз. Шлаки охолоджували з різною швидкістю, визначаючи послідовність кристалізації фаз, явище ліквації.

2. Рентгенівський фазовий аналіз використовували для визначення рентгено-аморфності силікатних шлакових стекол і для підтвердження правильності мікроскопічної діагностики деяких мінеральних фаз.

3. Метод селективного хімічного розчинення використовували для витягування з шлаків деяких мінеральних фаз в чистому вигляді.

4. Застосовувався також прикладний регресійний аналіз промислових даних, на основі якого будували план-матрицю експерименту для лабораторних досліджень.

5. Проводилися експериментальні плавки синтетичних і промислових шихт в атмосфері аргону в корундових тиглях з метою отримання оптимального для шахтної свинцевої плавки складу шлаку.

6. Вперше розроблено метод визначення вмісту розчинених в шлаках свинцю, міді, нікелю і олова. Метод заснований на селективному хімічному розчиненні, виключає переплавлення шлаку і простий в технічному виконанні.

7. З метою скорочення витрат кварцового флюсу при конвертуванні використовували метод отримання шлаку, що містить силікоферит.

8. Неодноразово використовували метод флотації для встановлення можливості витягування зі шлаків колективного сульфідного концентрату.

9. Флотаційному обезміднюванню передував метод підготовки мікроструктури шлаків, який полягає в пошуку оптимальної швидкості охолоджування шлаку, що забезпечує достатнє укрупнення сульфідних виділень в шлаку для подальшого їх флотаційного вилучення.

У третьому розділі наведені відрізняльні ознаки рідких металевих і сульфідних фаз. За цими ознаками вони надійно відрізняються під мікроскопом від завислих частинок металів і штейнів, що знаходилися в рідких шлаках. Так, надійною відмінною ознакою виділень свинцю є відсутність у них яких-небудь домішок, а із завислих в рідкому шлаку крапель чорнового свинцю при охолоджуванні виділяються металева мідь, миш'як і фази, що містять сурму, іноді з обрамленням штейну. Загальними для багатьох шлаків кольорової металургії є такі структурно-мінералогічні критерії сульфідних виділень:

1) краплинні сульфідні виділення на відміну від вкраплень штейну розподіляються рівномірно по всьому об'єму шлаку, що охолоджується в ковші, знаходяться в основному в об'ємі силікатного скла, зберігають правильну сферичну форму;

2) краплинні сульфідні виділення відрізняються від штейнових вкраплень в шлаку за кількісним і фазовим складом (переважаючий мінерал в штейнових вкрапленнях - борніт, а в сульфідних виділеннях - або сфалерит, або галеніт).

Четвертий розділ присвячено визначенню можливості оцінки розчинних і механічних втрат свинцю і міді в промислових шлаках за даними мікроскопії. метал шлак концентрат електропіч

У п'ятому розділі описується новий метод, який було використано в даній роботі для виявлення причин підвищення втрат важких кольорових металів з шлаками. Метод полягає у отриманні в процесі водної грануляції найтонших прозорих пластин шлаку, з ізотропними, рентгеноаморфними властивостями які мають однаковий показник заломлення. Ці пластини не відрізняються за вмістом шлакоутворюваних компонентів від гранул шлаку і характеризуються відсутністю частинок штейну і металевих фаз. У даному випадку кількість розчинного в рідкому шлаку кольорового металу визначають за його вмістом в пробі пластинок скла, отриманій з даного шлаку. Одночасно можна визначити вміст розчиненої сірки для оцінки ступеню окислення шлаку.

У шостому розділі методами математичної статистики і математичного моделювання визначено оптимальний склад шлаку для шахтної плавки вторинної сировини, що містить свинець. За допомогою кореляційного аналізу хімічного складу 780 проб промислових шлаків встановлено ступінь впливу шлакоутворюючих компонентів на втрати свинцю. На основі отриманих емпіричних лінійних залежностей вмісту свинцю від вмісту СаО, FеO, SiO₂, Al₂O₃ в шлаку визначали точки екстремумів для побудови план - матриці повного факторного експерименту. Результати лабораторних плавок, які проведено за цим планом, дозволили зробити висновок, що оптимальним складом шлаку для вторинної свинцевої шахтної плавки є шлак, що містить: 31% оксиду кремнію, 20% оксиду заліза (II), 24% оксиду кальцію. При такому складі шлаку втрати свинцю мінімальні і складають 0,9%, що менше допустимого санітарними стандартами вмісту свинцю (1%). Відвальний шлак такого складу може бути рекомендований як сировина для потреб промислового, цивільного, сільського, житлового і дорожнього будівництва.

У сьомому розділі з метою виявлення причин високих втрат свинцю з шлаками шахтної свинцевої плавки досліджувалися 48 ложкових проб шлаку з відповідними їм 48-ма пробами штейну і 48-ма пробами гранульованого шлаку. За допомогою мікроскопії визначали в приготованих з ложкових проб шліфах вміст вюститу (Fe,Zn)_1-xO і магнетиту (Fe,Zn)OFe₂O_3, а також проводили хімічний аналіз всіх проб штейнів.

У гранульованих шлаках визначали загальний вміст свинцю і сірки, тоді як вміст розчиненого свинцю визначали застосовуючи описану в розділі п'ять методику. Встановлено, що восьмикратне підвищення розчинності викликане збільшеним ступенем окислення шлаку.

Підвищення механічних втрат пояснюється чотирикратним збільшенням вмісту свинцю в частинках штейну, завислих в рідкому шлаку.

Розглянуті чинники, які визначають ступінь окислення (відновлення) шлаку, що впливає на підвищення розчинності важких кольорових металів в шлаку. Так, наприклад, чим нижче ступінь відновлення проплавлюваного в печі матеріалу, тим більше недовідновлюваного галеніту розчиняється в штейні, і більше вихід багатого свинцем штейну. Таким штейнам відповідає утворення шлаків з високим вмістом розчиненого свинцю.

У восьмому розділі показано, що ні методи хімічного аналізу, ні магнітометричний метод не дають надійних результатів щодо визначення вмісту магнетиту в шлаках кольорової металургії. Можливість надійної оцінки ступеня відновлення шлаків дає вивчена в роботі залежність ступеня відновлення шлаку свинцевої плавки від вмісту в ньому сірки, розчиненого свинцю, механічних втрат свинцю і складу штейну. Аналіз вищезгаданої залежності дозволяє виділити критерії оптимального ступеня відновлення, що забезпечує отримання шлаків з найбільш низьким вмістом свинцю. До цих критеріїв належать: максимальний вміст в шлаку загальної сірки, і сірки, розчиненої в його розплаві; відсутність в шлаку магнетиту або його твердих розчинів; мінімальний вміст в штейні свинцю; відсутність в штейні сульфіду свинцю.

У розділі відмічено, що для визначення точного вмісту оксиду заліза двовалентного, який є показником ступеня відновлення шлаку, необхідно видалити з шлаку всі сульфіди і металеві фази методом селективного хімічного розчинення.

В результаті вивчення мінералогії шлаків в роботі встановлено, що сульфідні виділення і металеві фази можуть бути видалені з подрібнених зразків шлаків обробкою їх сумішшю брому з метиловим спиртом (15 мл Br₂ + 40 мл CH₃OH, Т:ж = від 1:20 до 1:40, при перемішуванні протягом години при кімнатній температурі).

Виняток становлять шлаки шахтної свинцевої плавки, в яких навіть при охолоджуванні в заводському ковші утворюються дуже дрібні сульфідні виділення, які при подрібненні шлаку не можуть бути розкриті і, отже, видалені селективною хімічною обробкою.

Але, на прикладі шлаків різних металургійних процесів в попередніх розділах нами показано, що з підвищенням їх ступеня окислення, вміст сірки в них знижується в 3…10 разів. Отже, контроль ступеня окислення шлаків можна вести за вмістом у них сірки, не використовуючи селективної хімічної обробки.

У дев'ятому розділі розглянута можливість зменшення вмісту міді у відвальних шлаках свинцевого виробництва. Для кращого розкриття таких можливостей в роботі вивчали форми втрат міді з шлаками і виявили величини високих втрат міді.

Також вперше встановлено і описано факт утворення бідного штейну в процесі ф'юмінгування без обробки шлаку відновлювально-сульфідуючою сумішшю. Гарантією утворювання бідного міддю штейну є спочатку висока розчинність сірки в початковому шлаку, і поступове її зниження, що проявляється виділенням з шлаку крапельок сульфідної фази, багатої сірчистим залізом.

Утворення цього штейну відкриває можливості скорочення втрат міді зі шлаками ф'юмінгування. Дослідження показали, що шлаки з найменшим вмістом міді (0,4%) відстоювали під бідним штейном, що містить 17…22% Cu.

У роботі зроблено висновок, що для систематичного отримання шлаків з низьким вмістом міді, слід виключити проведення окислювального продування шлаку після ф'юмінгування і до мінімуму скоротити доступ повітря у відстійник.

За допомогою мікроскопічного дослідження встановлено, що шлаки ф'юмінгування містять сульфіди, які вилучаються флотацією з руд, і металеву мідь, що іноді виділяється при охолоджуванні, яка також флотована. Тому можливе витягування міді, срібла і золота в колективний сульфідний концентрат.

Шлаки ф'юмінгування охолоджували з різною швидкістю, збільшуючи час охолоджування зміною висоти шару шлакового розплаву, що заливається в ковш ємністю 0,35 м³. Встановили, що охолоджування шлаку в шарі заввишки 20 2 см забезпечує укрупнення більшості краплинних сульфідних виділень до розміру 0,40...1,20 мм, що достатньо для витягування сульфідів шлаку флотацією в колективний концентрат.

Подрібнення шлаку проводили до крупності 98% класу мінус 0,05 мм. Як реагенти використовували бутиловий ксантогенат калію і бутиловий аерофлот. При флотації підтримували сірчанокисле середовище, в якому повніше депресуються силікатні мінеральні фази і активуються мідні сульфіди. Краще вилучення сульфідів було отримане при pH=5,0…5,5.

За результатами флотаційного збагачення шлаку можна стверджувати, що досягається високе вилучення не тільки міді, але й срібла і золота. У відвальних хвостах вміст міді нижчий, ніж при використанні збідненого штейну.

У роботі дана практична рекомендація: відвальні хвости флотації шлаків без додаткового подрібнення можна вводити як залізисту добавку до цементної шихти.

У десятому розділі розглянута і запропонована технологія застосування нового сульфідизатора для глибокого відновлення продуктів плавки в електропечах.

Вказані недоліки використання піриту як сульфідизатора. Наприклад, добавка піриту підвищує і без того високий вміст заліза в шлаку і штейні. Отримання бідних на мідь штейнів при добавці піриту вимагає підвищеної витрати кварцового флюсу при їх конвертуванні. Це, у свою чергу, призводить до збільшення виходу конвертерних шлаків і підвищує втрати міді і благородних металів.

Добавка піриту призводить до зниження співвідношення Fe³⁺: Fe²⁺, розбавлення штейну сірчистим залізом. В результаті, електрохімічна взаємодія між штейном і шлаком, що відбувається при цьому, деякою мірою змінює їх склад, в'язкість, щільність, поверхневий і міжфазний натяг, а головне зменшує окислювальний потенціал шлаку і концентрацію міді в штейні. Збіднення міддю частинок штейну, завислих в шлаковому розплаві, і розчинність міді, що знижується в ньому, в основному і забезпечує зменшення вмісту цього металу в шлаку.

Важливо відмітити, що сірчисте залізо, що утворюється з піриту, переходячи в штейн, розбавляє його, але не розтрачує основної частини своєї сірки на сульфідування інших металів. Збільшення вмісту заліза в системі шлак - штейн приводить до великих втрат міді зі шлаком при конвертуванні.

Утворена при дисоціації піриту сірка окислюється до SO₂, який флотує крапельки штейну в шлаку ще більше збільшуючи розчинні втрати міді.

Вище викладені факти є підставою доцільності пошуку нового сульфідизатору, який не вноситиме багато заліза до розплаву шлаку з штейном, витрачатиме основну частину своєї сірки на сульфідування, і метал цього сульфідизатору вилучатиметься при збідненні шлаків в товарний продукт.

На підставі викладеного в роботі матеріалу теоретично обґрунтований вибір нового сульфідизатору- сульфіду цинку. Сульфід цинку, хоча і тугоплавкий, але має високу розчинність в розплавах шлаків, що вивчались, а також вищу щільністю (3,9…4,1 г/см³) в порівнянні з шлаковими розплавами (3,2...3,5 г/см³⁾. Отже, частинки сфалериту розчиняючись занурюватимуться в рідкі шлаки.

Зроблено висновок про доцільність використання у якості сульфідизатору металів в шлаках електротермії не піриту, а сульфідного цинкового концентрату флотації або багатого сфалеритом промпродукту флотації поліметалічних руд.

Щодо використання нового сульфідизатору проводилися укрупнені лабораторні випробування. Для порівняння в електропечі обідняли шлаки з додаванням піриту і цинкового концентрату. Піритовий концентрат містив, %: 0,42 Cu; 0,32 Pb; 0,71 Zn; 38,5 Fe; 41,2 S. Цинковий концентрат містив, %: 0,94 Cu; 1,32 Pb; 54,34 Zn; 33,82 S.

Збіднювали відвальний шлак від виплавки свинцево-мідних штейнів у відбивній печі, що містив, %: 0,85 Cu; 0,82 Pb; 0,87 Zn; 19,03 FеO; 17,02 CаO; 5,95 Al₂O₃; 48,0 SiO₂.

До шлаку в першому випадку додавали 15% піритового концентрату, а в другому випадку - 6% цинкового концентрату. Плавку проводили в електропечі потужністю 50 кВА з витратою 4% коксику. Розрахункова питома продуктивність по шлаку складала 5 т/м2 на добу. Температура шлаку на виході з печі досягала 1300…1350?С. При плавці пари цинку переганялися з шлаку, а частина заліза, сульфітуючись, утворювала спільно з сульфідами штейнову фазу.

Пил, що зібрано при плавці шлаку з піритовим концентратом, містив: 0,33…1,51% Cu; 16,4…27,7% Pb; 20,9…35,5% Zn; 5,7% Fe; 7,9...9,3% S, а в пилу, отриманому при плавці з цинковим концентратом, знаходилося: 0,1…0,2% Cu; 10,4…11,9% Pb; 50,9…63,3% Zn; 0,5…1,1% Fe; 3…5% S. Вищий вміст цинку в останньому пилові указує на можливість гідрометалургійної переробки його існуючими методами, тоді як пил від плавки з піритовим концентратом вимагає додаткового збагачення його цинком.

За отриманими результатами зроблено висновок, що при використанні цинкового концентрату як сульфідизатору в шлаку зменшується вміст: міді - з 0,85 до 0,09%; свинцю - з 0,82 до 0,12%; цинку - з 3,8 до 0,38%. Застосування нового сульфідизатора замість піритового концентрату дозволило скоротити вихід штейну в два рази і приблизно в стільки ж разів підвищити вміст міді в штейні, а також збільшити ступінь відгону свинцю з 56,4 до 80,5%.

Позитивним чинником застосування цинкового концентрату як сульфідизатору є низький ступінь десульфуризації (3,6% замість 36,8% у випадку застосування піритового концентрату), що дозволяє поєднати збіднення шлаку з конденсацією пари цинку в рідкий метал.

В одинадцятому розділі за допомогою мікроскопічного аналізу систематизували шлаки мідеплавильного виробництва і виділено ті з них, які можна збіднити флотацією, як найбільш дешевим способом.

Всі описані в роботі сульфіди, які виділяються при охолодженні з розплаву відвальних шлаків від виплавки мідних, свинцево-мідних і поліметалічних штейнів і зі шлаків першого періоду конвертування, відносяться до флотованих мінералів, як і всі сульфіди штейнових вкраплень в шлаках. Піротин не слід переводити в хвости, оскільки встановлено, що він містить мідь в твердому розчині. Хвости флотації шлаків доцільно використовувати у виробництві цементу як залізисті добавки.

Процес флотації слід проводити з отриманням лише колективного концентрату, вилучаючи у нього всі сульфіди і металеву мідь.

Особливої уваги заслуговує отримання на початку і середині першого періоду конвертування шлаків з істотним вмістом силікофериту 5FeOFe₂O₃SiO₂ (10…20%), що відкриває можливість додаткового укрупнення сульфідних виділень, зменшуючи вихід шлаку за рахунок скорочення витрат кварцового флюсу і прискорення подрібнення шлаку.

Після витягування цинку і свинцю зі шлаків свинцевого виробництва ф'юмінгуванням отримують шлаки, придатні для витягування міді флотацією.

Після якісного збіднення флотацією в конвертерному шлаку залишається 0,22…0,26% міді при вилученні її 90…91%.

ВИСНОВКИ

1. Вcтановлено основні структурно- мінералогічні крітеріі розчинних і механічних втрат важких кольорових металів у відвальних шлаках свинцевого, цинкового, мідного і нікелевого виробництв і в шлаках конвертування свинцево-мідних, мідних і мідно-нікелевих штейнів.

Розчинені в рідких шлаках важкі кольорові метали виділяються при охолоджуванні у вигляді металевих і крапельно-рідких сульфідних фаз, а нікель і олово входять іноді в структуру деяких оксидних і силікатних фаз шлаків. Розчинений в шлаках шахтної плавки свинець виділяється при охолоджуванні у вигляді металу. Виявлені відмінності його виділень від частинок веркблею. У шлаках з нормальним ступенем відновлення міститься 0,7…0,8% розчиненого свинцю. У конвертерному шлаку весь розчинений свинець може входити в структуру силікатного скла, в якому встановлено до 35% РbО. Розчинна мідь при охолоджуванні виділяється з шлаків конвертування і ф'юмінгування при в основному у вигляді металу. Розчинене олово при охолоджуванні шлаків видбивної плавки і електроплавки завжди виділяється у вигляді металу в шлаковому склі між кристалами силікатів.

2. Встановлено, що з відвальних і конвертерних шлаків, розплави яких контактували з мідними, свинцево-мідними, мідно-нікелевими і нікелевими штейнами, при охолоджуванні виділяються дрібні (менше 0,2 мм) краплиннорідкі сульфідні фази, до складу яких входять розчинені в шлакових розплавах важкі метали, залізо, миш'як, сурма, сіра і іноді навіть кисень.

Встановлено, що краплинні сульфідні виділення завжди різко відрізняються за складом від частинок штейну, що знаходилися в рідкому шлаку у вигляді суспензії. У найбільшій кількості сульфідні виділення містять шлаки початку I-го періоду конвертування. Підвищення в промислових шлаках вмісту оксиду кальцію з 0,7…2,2 до 17…18% і кремнезему з 18…25 до 47…52% зменшує кількість сульфідних виділень в 2,3…2,5 рази, що пояснюється зменшенням об'єму іонно-електронних сиботаксичних груп, багатих на FеО, який визначає розчинність сульфідних фаз.

Склад сульфідних виділень в шлаках різних металургійних процесів різноманітний, залежить від складу штейну і ступеня відновлення шлаку.

3. На прикладі конвертерних шлаків від переробки свинцево-мідного і мідного штейнів і відвальних шлаків ф'юмінгування показано, що при зростанні ступеня окислення шлаку, зміні складу штейну до білого мату на практиці досягається зниження в них вмісту сірки в 8…10 разів в основному за рахунок сірки, що розчинена в розплаві шлаків. Це призводить до зменшення кількості сульфідних виділень в шлаку і зміни їх складу. У цих виділеннях головні сульфіди убувають в такій послідовності:

(Zn,Fe)S>Fe_1-xS>Cu₂FeS₄> РbS> Cu₂S).

При підвищенні ступеня окислення в шлаку конвертування нікелевого і мідно-нікелевого штейну убуває кількість сульфідних виділень, але зростає вміст розчиненого нікелю, що входить в структуру шлакового магнетиту, який містить до 6…7% нікелю.

У відвальних шлаках від виплавки нікелевого і мідно-нікелевого штейну розчинений нікель входить в структуру піротину (Fe,Ni)_1-xS, що кристалізується з краплинних сульфідних виділень. Отримання під цими шлаками металізованого феронікелем штейну виключає за законом парагенезису можливість входження розчиненого в шлаковому розплаві нікелю в структуру оксидних і силікатних кристалічних шлакових фаз.

Цинк в невеликій кількості виділяється у вигляді сульфіду з шлаків, що охолоджуються. В основному катіони цинку входять в структури різних силікатних фаз частіше як ізоморфний замінник катіонів двовалентного заліза. Свинець на відміну від цинку не входить в структуру кристалічних шлакових фаз.

Встановлено, що конвертерні шлаки мають найбільш високу розчинність свинцю і міді. В ході конвертування свинцево-мідних штейнів розчинність свинцю в шлаках зростає з 1,4 до 12,4% і міді - від 0,4 до 2,5 %, що пояснюється значним зростанням ступеня окислення шлаку до кінця I-го періоду конвертації.

4. Розроблено простий за технікою виконання метод визначення величин розчинності свинцю, міді, нікелю, олова і сірки в промислових силікатних шлаках. Метод полягає в отриманні пластинок шлакового скла в процесі водної грануляції або гарту шлаку водним струменем, подрібненні їх до фракції -50 мкм, і видаленні з даних пластинок частинок штейну і металевих фаз селективним хімічним розчиненням сумішшю брому і метилового спирту при кімнатній температурі. Кількість розчиненого в рідкому шлаку кольорового металу визначають за його вмістом в пробі пластинок шлакового скла. Аналогічну методику запропоновано використовувати для надійного встановлення вмісту тривалентного заліза в шлаках.

5. Вивчені причини високих втрат свинцю зі шлаками і штейнами шахтної свинцевої плавки. Встановлено, що вміст загального свинцю в шлаках зростає в основному за рахунок підвищення його розчинності в шлаковому розплаві з 0,7 до 5,7% Рb. Частка механічних втрат свинцю при цьому підвищується з 0,4 до 1,7%, що супроводжується зростанням вмісту магнетиту в шлаках від слідів до 10…11% , і зниженням вмісту сірки знижується в п'ять разів (з 2,86 до 0,57%) головним чином за рахунок окислення сірки, що розчинена в шлаку.

Провідною причиною зростаючих втрат свинцю зі шлаком є зниження ступеня відновлення шлаку, яка залежить від сукупного впливу багатьох відомих чинників. Навіть при найвищому ступені відновлення, що досягається на практиці, в шлаках переважають катіони розчиненого свинцю, який при охолоджуванні виділяється у вигляді найдрібніших (менше 0,04 мм) крапель металу завдяки реакції: Рb²⁺+2Fe²⁺ = Рb⁰ + 2 Fe³⁺.

У шлаках шахтної плавки різних свинцевих заводів вміст свинцю зазвичай коливається в межах 1…3%, що викликано в основному змінною розчинністю свинцю в шлаках із-за нестабільності ступеня їх відновлення.

Знаходження в шихті шахтної плавки галеніту, недовідновлення свинцю цього сульфіду до металу в періоди зниження відновної здатності печі і необмежена розчинність галеніту в штейні є причинами отримання багатих свинцем штейнів. Над такими штейнами утворюються шлаки з високим вмістом розчиненого свинцю.

6. Описані причини, що перешкоджають точному визначенню хімічним аналізом вмісту тривалентного заліза або магнетиту в шлаках для оцінки ступеня їх відновлення. Запропоновано селективний розчинник, що видаляє з шлаків сульфіди і металеві фази та розкриває можливість точного визначення вмісту в шлаках тривалентного заліза.

Встановлено, що збільшення ступеня окислення шлаків різних металургійних процесів на практиці супроводжується зниженням вмісту сірки в 3…10 разів, що відкриває можливість контролю ступеня окислення шлаків за вмістом в них сірки.

7. Визначено, що причинами високих втрат міді з відвальними шлаками ф'юмінгування є періодичне проведення окислювального продування шлаку зі штейном, яке викликає підвищення вмісту розчиненої міді в шлаку з 0,20 до 0,67% і флотацію штейнових частинок в рідкому шлаку, який відстоюється, що збільшує частку механічних втрат міді з 0,1 до 1,4%.

8. Встановлено, що шлаки від виплавки олова відрізняються змінним складом, в якому кількісно переважають різні силікати: цинк - і кальцієвмісний фаяліт, піроксени геденбергіт-діопсидового ряду або авгіт, меліліт, гранат з мелілітом, псевдоволастоніт, анортит з піроксенами.

Причиною високих втрат олова є висока розчинність цього металу в шлакових розплавах внаслідок підвищеного вмісту в них заліза і недостатнього ступеня їх відновлення. Катіони Sn²⁺ входять в структуру танталолопариту, мікроліту, гранату і авгіту, що кристалізуються з шлаків.

9. Придатність для витягування міді флотацією мають шлаки I-го періоду конвертування мідних штейнів і відвальні шлаки з підвищеним вмістом міді.

Запропоновано отримання конвертерних шлаків, які містять до 10…20% силікофериту 5FeO•Fe₂О₃•SiO₂, що відкриває можливість додаткового укрупнення сульфідних виділень, зменшення виходу шлаку за рахунок скорочення витрати кварцового флюсу, і прискорення подрібнення шлаку.

У відвальних шлаках, що направляються на флотацію для обезміднення, доцільно знижувати вміст кремнезему 25…26%, а в штейні можна підвищувати концентрацію міді. Хвости флотації конвертерних і відвальних шлаків бажано використовувати як залізисті добавки до цементної шихти.

На свинцевих заводах в процесі ф'юмінгування отримують шлаки, придатні для витягування міді флотацією.

10. Теоретично обґрунтована можливість використання цинкового концентрату як сульфідизатора при збідненні шлаків міддю, свинцем і цинком в електротермічних печах. Укрупнено-лабораторні випробування показали, що використання нового сульфідизатора замість піриту несе ряд переваг.

11. Для безвідходної переробки шлаків кольорової металургії рекомендовано використання метода цементації, який дозволяє отримувати деметалізовані шлаки для виробництва багатьох будівельних матеріалів.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Крысенко Н.С., Косенко В. Н., Федоров Ю.П. О подготовке вторичного свинцового сырья к плавке // Состояние, проблемы и перспективы развития производства цветных металлов в Украине: Сб. научн. трудов. - Запорожье: ЗГИА, 1997. - С. 224-226.

Косенко В.Н., Крысенко Н.С. Снижение потерь металлов со шлаками свинцовой вторичной плавки // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Запорожье: ЗГИА, 1998. - №1. - С. 59-62.

Строителев И.А., Шишкин В.И., Косенко В.Н. Метод определения содержания растворенных в шлаках тяжелых цветных металлов и серы // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Запорожье: ЗГИА, 1998. - № 1. - С. 62-64.

Крысенко Н.С., Косенко В.Н., Коломойцева Т.А. Определение оптимального состава шлака в свинцовом производстве методом математической статистики // Металлургия и горнорудная промышленность. - 1999. - №1. - С. 54-55.

Строителев И.А., Шишкин В.И., Косенко В.Н. Сульфидизатор для обеднения шлаков медью, свинцом и цинком в электропечах // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Запорожье: ЗГИА, 1999. - №2. - С. 38-41.

Строителев И.А., Косенко В.Н. Возможности уменьшения потерь меди с отвальными шлаками свинцового производства // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Запорожье: ЗГИА, 2000. - №3. - С. 26-31.

Косенко В.Н. Гравитационная дифференциация в полиметаллических штейнах // Металлургия: Сб. научн. трудов. - Запорожье: ЗГИА, 2003. -№8. - С. 108-109.

Косенко В.Н., Пожуев В.И., Грицай В.П., Скачков В.А. Об оптимизации состава шлаков шахтной плавки вторичного свинецсодержащего сырья // Металургія: Зб. наук. праць. - Запоріжжя: ЗДІА, 2006. - №14. - С. 118-120.

Косенко В.Н., Червоный И.Ф. Оценка степени восстановления металлургических шлаков // Теория и практика металлургии. - Днепропетровск, 2008. - С. 16-19.

Косенко В.Н. Об определении содержания растворенных цветных металлов в промышленных шлаках // Металургія: Зб. наук. праць. - Запоріжжя: ЗДІА, 2008. - №17. - С. 148-150.

Косенко В.Н., Строителев И.А. О снижении содержания тяжелых цветных металлов // Нові технології та обладнання по переробці промислових та побутових відходів і їх медико-екологічне забезпечення: II науково-технічна конференція. - К.: Знання України, 2003.- С.135-137.

Косенко В.Н., Строителев И.А. Переработка в электропечах шлаков цветной металлургии с применением нового сульфидизатора // Переработка энергоресурсных отходов. Проблемы и решение по очистке отходящих газов и теплоутилизации: III научно-практическая конференция. - К.: Знание Украины, 2003.

Глодова А.И., Косенко В.Н. Исследование потерь свинца в шлаке вто-ричной шахтной свинцовой плавки в зависимости от содержания в нем магнетита // XII науково-технічна конференція студентів, магістрантів і викладачів ЗДІА. - Запоріжжя: ЗДІА, 2007. - Ч. II. - С. 85.

Косенко В.Н. Улучшение качества подготовки шлаков к флотации с целью максимального извлечения из них меди и свинца // Стратегия качества в промышленности и образовании: III Международная конференция. - Днепропетровск - Варна: изд-во ВТУ, 2007. - Т. 1. - С. 274-273.

Косенко В.Н., Грицай В.П. Некоторые направления развития ресурсосберегающих технологий в цветной металлургии // Вирішення технологічних та медико-біологічних проблем при використанні промислових і побутових відходів: Матеріали конференції. - К.: Знання України, 2008.- С. 25-26.

Косенко В.Н., Грицай В.П. Применение методов математического моделирования с целью оптимизации состава шлака шахтной свинцовой плавки // Компютерне моделювання в хімії та технологіях: І науково-практична конференція з міжнародною участю. Черкаси, 12-16 травня 2008 р. - Черкаси, 2008. - С. 233-234.

Крисенко Н.С., Сланов А.Г., Падалка В.П., Крисенко Н.С., Черевик К.А., Косенко В.Н. Спосіб переробки побічної свинцевої сировини // Деклараційний патент України. від 15. 04. 2004.-№70762.-А.

АНОТАЦІЯ

Косенко Вікторія Миколаївна. Дослідження можливостей зниження втрат свинцю та міді зі шлаками. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.15.02 - «Металургія чорних і кольорових металів та спеціальних сплавів». - Запорізька державна інженерні академія, Запоріжжя, 2008.

Проведено дослідження механізму та послідовності утворення сульфідних і оксидних фаз у шлаках. Розроблено структурно-мінералогічні критерії оцінювання розчинних та механічних втрат важких кольорових металів за допомогою мікроскопіі.

Виявлено, що склад сульфідних виділень у шлаках залежить від складу штейну та ступеня відновлення шлаку.

Встановлено, що збільшення ступеня окислення шлаків різних металургійних процесів супроводжується зниженням вмісту сірки у 3…10 разів. Теоретично обґрунтовано і розроблено новий метод визначення вмісту розчинених свинцю, міді і сірки у промислових шлаках.

Теоретично обґрунтована можливість використання цинкового концентрату як сульфідизатору. Запропоновано новий спосіб збіднення шлаків у електропечах. Застосування сульфіду цинку допомагає запобігти виникненню залізистої настилі у печі, знижує вихід штейну, збільшує вилучення свинцю, міді та цинку.

Проведено регресійний аналіз хімічного складу проб промислових шлаків заводу «Укрцинк», експериментальні плавки. Запропоновано оптимальний склад шлаку шахтної свинцевої плавки. Шлаки такого складу з мінімальним вмістом свинцю рекомендовано застосовувати для потреб будівельної промисловості.

Ключові слова

Механічні та розчинені втрати металів, сульфідні виділення, частинки штейну, ступінь відновлення шлаків, збіднення шлаків у електропечах, сульфідізатор, оптимальний склад шлаку.

Косенко Виктория Николаевна. Исследование возможностей снижения потерь свинца и меди со шлаками. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.16.02 - «Металлургия черных и цветных металлов и специальних сплавов». - Запорожская государственная инженерная академия, Запорожье, 2008.

Содержание цветных металлов в шлаках металлургических производств часто превышает их содержание в добываемых рудах. В работе проведены комплексные исследования по исследованию возможностей снижения потерь свинца и меди со шлаками. Обоснованы структурно-минералогические критерии для оценки растворенных и механических потерь цветных металлов с помощью микроскопии. Установлена величина соотношения между видами потерь металлов. Определены причины изменения растворимости свинца и меди в силикатных расплавах.

Установлено, что состав сульфидных выделений в шлаках зависит от состава штейна и степени восстановления шлака. Определена зависимость между возрастанием степени окисления шлака и снижением содержания в нем серы в 3…10 раз.

Интерпретация экспериментальных результатов проведена на базе микроскопического и рентгеноструктурного анализов, химического селективного растворения, методов регрессионного анализа и математического моделирования.

Предложен новый сульфидизатор - сульфид цинка для обеднения шлаков медью, свинцом, цинком в электропечи. Применение цинкового концентрата позволяет существенно увеличить извлечение цветных металлов из шлака, снизить выход штейна, предотвратить образование железистой настыли в печи.

...