Войти  |  Регистрация
Авторизация

Шпейза свинцовых руд и способы ее переработки



Как видно из табл. 48, шпейза, получаемая при плавке свинцовых руд и концентратов, содержит главным образом железо и мышьяк с небольшим количеством свинца, меди и серы. Это объясняется тем, что при плавлении руд и концентратов получается бедный штейн, в котором концентрируются медь и свинец.
При плавке шликеров, содержащих незначительные количества серы, никеля, кобальта и много свинца, получается шпейза с высоким содержанием меди — до 60% и свинца 15—26%.
Шпейза часто содержит большое количество золота и серебра. Главные растворители золота в шпейзе — металлическое железо, арсениды и антимониды меди. Содержание никеля и кобальта в шпейзах свинцового производства невысокое, редко достигает в сумме 11%.
Минералогические исследования шпейз свинцового производства показали, что медь в основном находится в виде зернистокристаллического арсенида состава Cu3As. Второе возможное соединение меди с мышьяком — типа Cu5As2 — в шпейзах не найдено. Присутствие сульфида меди в шпейзах объясняется растворимостью штейна в шпейзе, зависящей от состава штейна и температуры продуктов плавки, и механическим увлечением штейна.
Свинец присутствует в шпейзе в виде металлического, в основном растворенного в арсениде меди.
Шпейза содержит железо в виде пластинчатого арсенида типа Fе2Аs; в ней редко можно встретить пластинки твердого арсенида состава FeAs2 и тройную эвтектику Cu3As—Fе2Аs—Fемет. Возможно присутствие сульфида железа по той же причине, что и сульфида меди.
Некоторые авторы предполагают, что в шпейзах свинцового производства никель находится в виде соединения NiAs, кристаллизующегося тонкими пластинками, подобно арсениду железа Fе2Аs.
Содержание сурьмы в свинцовых шпейзах незначительно. Обычно она находится в виде арсенид-антимонида железа Fе2 (As, Sb).
Применяют различные способы переработки никель-кобальтовой и медно-свинцовой шпейзы. Для извлечения золота и серебра в течение 3—4 мин в конвертере перемешивают жидкую шпейзу CO свинцом (20—25%). Затем из свинца извлекают золото и серебро, а обессеребренная шпейза является отходом производства.
В промышленности наиболее распространен метод переработки кобальто-никелевой шпейзы разложением серной кислотой.
Шпейзу предварительно обжигают при 800—850° С; сера, окисляясь, улетучивается почти полностью, но большая часть мышьяка (60—70%) остается в огарке в виде мышьякового ангидрида и стойких арсенатов. Для возгонки мышьяка иногда применяют окислительно-восстановительный обжиг, но этот метод сложен.
Обожженную шпейзу перемешивают с серной кислотой в течение 5—6 ч при температуре 80—90° С, затем пульпу в реакционном котле выдерживают 8 ч при 215° С для разложения 98% материала.
Массу обрабатывают водой, сульфаты кобальта и никеля переводят в раствор вместе с железом, медью и мышьяком. Раствор очищают от примесей, кобальт отделяют от никеля.
Иногда необожженную шпейзу обрабатывают концентрированной серной кислотой при температуре 140—240°С. Полученную массу выщелачивают водой, после очистки получают раствор, пригодный для производства никелевых и кобальтовых солей. На 1 часть шпейзы обычно расходуется 4—6 частей концентрированной серной кислоты.
Недостатки рассмотренного способа: необходимость предварительного обжига шпейзы для получения удовлетворительных результатов по извлечению ценных металлов в раствор; сложность удаления мышьяка в две стадии — при обжиге и гидрометаллургической переработке; большой расход серной кислоты (на 1 часть шпейзы 4—6 частей концентрированной кислоты); низкая степень использования кислоты при сульфатизации металлов. Высокая кислотность растворов после выщелачивания вызывает большой расход соды или мела в операции очистки растворов от примесей. Переход в раствор вместе с кобальтом и никелем железа, мышьяка, меди и других примесей усложняет очистку растворов и ведет к понижению извлечения ценных металлов (образуются объемистые железистые кеки, которые сорбируют сульфаты никеля и кобальта). Кроме того, под действием агрессивной среды быстро разрушается аппаратура.
В 1954 г. в институте «Гипроникель» исследовали обжиг шпейзы с бисульфатом натрия и смесью серной кислоты и сульфата натрия. При этом протекают следующие реакции:
Шпейза свинцовых руд и способы ее переработки

Результаты сульфатизирующего обжига зависят от состава исходной шихты и газовой фазы, температуры и продолжительности операции и прочих факторов.
После двухстадийной сульфатизации обожженной шпейзы серной кислотой и сульфатом натрия при 600—700° С в продолжение 3 ч извлекается в водный раствор 94—97% Co и 85— 90% Ni. В процессе сульфатизации улетучивается 40—60% As, содержащегося в огарке от окислительного обжига. При этом на 1 вес. ч шпейзы расходуется 1,5—2 вес. ч серной кислоты и сульфата натрия.
Преимущества метода по сравнению с непосредственным разложением шпейзы серной кислотой: меньший расход реагентов, удаление мышьяка при сульфатизации, более высокое извлечение кобальта в раствор. Однако применение этого способа в промышленности затруднено из-за сложности аппаратурного оформления, громоздкости технологической схемы и неустойчивости результатов обжига.
Солянокислое выщелачивание шпейзы в промышленных условиях применяли на Саксонском смальтовом заводе. Обожженную шпейзу обрабатывали 30%-ной технической соляной кислотой при 80—90° С. Процесс растворения продолжался 2—3 дня, при этом вместе с кобальтом и никелем в раствор переходили также железо, мышьяк и медь. Извлечение кобальта составляло 85—87%. На 300—500 кг шпейзы расходовали 500 л 30%-ной соляной кислоты.
Метод не пригоден из-за трудности аппаратурного оформления, высокого расхода кислоты и низкого извлечения ценных металлов.
Разложение шпейзы азотной кислотой не получило практического применения из-за аппаратурных трудностей.
В Канаде никель-кобальтовую шпейзу, богатую серебром, перерабатывали хлорированием поваренной солью.
После окислительного обжига шпейзу смешивали с поваренной солью в количестве 15% от веса шпейзы и хлорировали в специальных вращающихся обжиговых аппаратах.
В процессе хлорирования мышьяк улетучивался в виде треххлористого, а окислы металлов превращались в хлориды. Хлориды никеля, кобальта, меди, железа и остатков мышьяка выщелачивали водой; медь цементировали железными опилками, железо и мышьяк осаждали известью, очищенный раствор направляли для выделения кобальта и никеля.
Для извлечения серебра остаток после выщелачивания хлоридов обрабатывали раствором цианида натрия и осаждали серебро алюминиевым порошком. Для более полного извлечения никеля и кобальта хвосты после цианистого процесса подвергали сульфатизации концентрированной серной кислотой с последующим растворением сульфатного продукта в воде. Описанный метод сложен и дорог.
В ВИМС в 1956 г. разработана схема комплексной переработки мышьяково-никель-кобальтовой шпейзы методом хлорирования газообразным хлором.
В процессе хлорирования при 400—500° С из шпейзы удаляется 99% As и 98% Fe в виде летучих хлоридов.
Применение этого способа в промышленных условиях ограничено, так как он требует сложного аппаратурного оформления и значительная часть содержащегося в шпейзе золота хлорируется, улетучивается и теряется с газами.
Пирометаллургический способ извлечения кобальта и никеля из шпейзы окислением ее в расплаве нерационален, так как при этом невозможно отделить никель от кобальта.
На заводе в Окере шпейзы, содержащие, %: 25—50 Cu, 17—35 Pb, 2—20 Fe, до 1,5 Ni, 1 Co, 3—11 As, 3—13 Sb, до 4 S и до 0,2 Au+Ag, плавили в отражательной печи с добавкой кремнекислоты. При этом получали черновую медь, в которой концентрировалось золото, серебро и шлак. В шлак переходили железо, свинец, цинк, мышьяк и сурьма. Основная масса мышьяка и сурьмы улетучивалась. Шлак направляли в свинцовую плавку. При этом свинец распределялся между шлаком и пылью, которые требовали переработки по сложным схемам.
Шпейзу, богатую медью, свинцом, железом и бедную никелем и кобальтом, можно плавить с элементарной серой или другими содержащими серу продуктами, легко отдающими серу. При этом медь, железо и свинец концентрируются в штейне, а шпейза обогащается никелем, кобальтом, мышьяком и сурьмой.
В литературе описан метод переработки медно-свинцовой шпейзы плавкой в электропечи с пиритом. Шпейзу смешивают с 1,5 частями пирита и плавят без подачи воздуха. Получается богатый медью штейн, шлак и обогащенная никелем шпейза. Извлечение меди превышает 90%). Мышьяк частично отгоняется в виде сульфида, но основная его масса остается в шпейзе в виде антимонида никеля.
На Лениногорском заводе шихту для плавки составляли из шпейзы, содержавшей, %,: 28 Cu, 15 Pb, 27 As, 22 Fe, 2 Sb, 2 Zn и 1 Ni, с добавкой пирита в отношении 1:1.
При этом были получены штейн, шлак и обогащенная шпейза.
Распределение металлов между полученными продуктами с возвратом и без возврата обогащенной шпейзы приведено в табл. 72 и 73.
Шпейза свинцовых руд и способы ее переработки

Загруженная в печь шпейза, расплавляясь, отделяется от сульфидного слоя, взаимодействие происходит только по ограниченной поверхности раздела и очень медленно. Поэтому степень отгонки мышьяка невысока.
Выход обогащенной шпейзы достигает 30% и в ней остается 10%) Cu, 5% Pb, 45%) Au и 38% As. Шлак получается тугоплавким и вязким и в нем остается 10% Cu и 4%) Pb. В результате механического уноса выход пыли достигает 53%. В штейн извлекается 80% Cu, 66% Pb и 71% Ag. Возвращение в шихту обогащенной шпейзы в голову процесса не улучшает показателей плавки, а проплав шихты при этом снижается на 20%.
Схема отличается низким извлечением металлов в готовые продукты, большими потерями меди, свинца и золота со шлаком, необходимостью дополнительной переработки обогащенной шпейзы и сложной пылеулавливающей системы.
Опыты по переработке шпейз совместно со штейном в конвертере, проведенные на Иртышском заводе, показали, что при добавке в смесь 4—7% шпейзы от веса штейна можно достаточно полно отогнать мышьяк в возгоны, получая медь нормального качества. При этом основная масса мышьяка концентрируется в пыли, при сульфатизации которой мышьяк можно вывести из процесса. Такие же результаты дали опыты, проведенные на Усть-Каменогорском заводе, на котором 95% меди, золота и серебра перешли в штейн, свинец распределился между шлаком и возгонами, мышьяк перешел в основном в возгоны.
Для медно-свинцовых шпейз бессемерование, совмещенное с переработкой пыли методом сульфатизации, является в настоящее время наиболее рациональным способом, не лишенным тем не менее ряда серьезных недостатков.
Наиболее рациональный метод переработки никель-кобальтовых шпейз — гидрометаллургический, основанный на переводе никеля и кобальта в раствор выщелачиванием обожженной шпейзы кислотами. При этом получается высокое извлечение никеля и кобальта в раствор и удовлетворительное разделение их в виде солей.
Медные шпейзы, содержащие мало свинца, лучше всего перерабатывать плавкой с содержащим серу материалом; при этом медь концентрируется в штейне, шпейза обогащается кобальтом и никелем, железо переходит в шлак.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent