Войти  |  Регистрация
Авторизация

Переработка пылей свинцового производства



Анализ различных свинцово-цинковых руд показал, что содержание в них кадмия и рассеянных элементов характеризуется данными, приведенными в табл. 74.
В процессе обогащения руд извлечение рассеянных элементов в концентраты не всегда подтверждает имеющееся представление об их ассоциации с рудными минералами. При обогащении происходят значительные потери рассеянных элементов с хвостами, что хорошо видно по данным табл. 75.
Переработка пылей свинцового производства

При обогащении в цинковый концентрат переходят преимущественно кадмий и ИНДИЙ; в свинцовый — таллий и селен; в пиритный таллий, селен и теллур; в хвостах остаются галлий и германий.
Степень концентрации кадмия и рассеянных элементов в процессе переработки свинцовой руды характеризуется следующими данными:
Переработка пылей свинцового производства

Изучение поведения кадмия и рассеянных элементов на стадиях агломерации, шахтной плавки и рафинирования показало следующее.
При агломерации концентратов без добавки углеродистого горючего в возгоны переходит 50—55% Tl, около 30% Se. столько же теллура и 10—17% Cd. Галлий, германий и индий практически полностью остаются в агломерате.
При шахтной плавке в возгоны переходит до 80% Cd, 30—35% Tl, до 60% Te и 40% Se. Остальное количество этих элементов распределяется между шлаком, штейном и черновым свинцом. В возгоны переходит до 20% In, до 50% его переходит в шлак, 30% в штейн и до 50% в черновой свинец. Галлий практически полностью остается в шлаке, в который переходит также около 75% Ge. До 20% Ge переходит в черновой свинец и не более — в пыль.
В процессе рафинирования чернового свинца индий переходит в медные съемы в виде интерметаллидов с мышьяком, сурьмой и медью. В медные съемы переходит также до 80% Se, 90% Cd, 65% Ge и 40% Te. При плавке съемов в шахтной печи эти элементы распределяются так же, как при рудной плавке.
В целом по свинцовому производству кадмий и рассеянные элементы распределяются следующим образом: в пыль переходит 75% Cd, 80% Tl, 50% Te и 50% Se; в шлак переходит 90% Ga, 90% Ge и 60% In; в штейн переходит 36% Te и 30% Se.
Следует учесть, что при переработке цинковых концентратов гидрометаллургическим способом в целом по цинковому производству поступающие с исходным сырьем кадмий и рассеянные элементы распределяются в основном на три группы.
Извлекается в товарную продукцию 70% Cd.
В свинцовый кек переходит около 70% Te, 65—70% Se, 55% In, 10% Ga, 30% Ge, 30% Tl и около 15% Cd.
В клинкер при вельцевании цинковых кеков переходит 20% Ga и столько же германия, в различные обороты переходит 27% Ga, 20% Ge и 26% Tl. При переработке клинкера содержащиеся в нем элементы в значительной степени переходят в возгоны, направляемые в свинцовое производство.
В процессе металлургической переработки цинковых и свинцовых концентратов в пыли свинцового производства концентрируется около: 73% Cd, 78% Tl, 50% Se, 49% Te, 17% In от общего их содержания в концентратах; в результате возврата свинцовых кеков на агломерацию дополнительно в пыли переходит около 11% Cd, 22% Tl, 33% Se, 34% Te и 9% In от содержания их в концентрате.
В силу заметной летучести окислов и сульфидов свинца большое их количество (как было показано выше) переходит в возгоны и улавливается с тонкими пылями. В связи с этим переработка пыли свинцового производства представляет большой интерес с точки зрения полного извлечения свинца и повышения комплексности использования свинцово-цинкового сырья.
До последнего времени пыли свинцовых заводов возвращали в шихту агломерации, частично подвергали окислительному обжигу и перерабатывали гидрометаллургическим способом, извлекая в основном свинец, часть цинка, кадмий и таллий.
В 1955—1956 гг. во ВНИИцветмете были проведены исследования процесса сульфатизации пылевидных материалов крепкой серной кислотой. Это позволило значительно интенсифицировать процесс и устранить коррозию аппаратуры.
Применение грануляции пылевидных материалов с крепкой кислотой на чашевом грануляторе сделало возможным внедрение процесса сульфатизации в промышленность.
Переработка пылей свинцового производства

В результате происходящих в процессе грануляции экзотермических реакций гранулы разогреваются до 200° С и выше, что обеспечивает весьма полную возгонку хлора и фтора и протекание реакций сульфатизации компонентов пыли. Последующий нагрев гранул до 350° С, необходимый для возгонки мышьяка и полного завершения реакций сульфатизации, был осуществлен в реакторе с кипящим слоем.
Исследования по сульфатизации указанным методом пылей Усть-Каменогорского, Чимкентского и Лениногорского свинцевого завода проводили на установке, состоявшей из гранулятора и реактора с кипящим слоем.
На опытно-промышленной установке гранулятор (рис. 169) имел чашу диаметром 1500 мм с высотой борта 250 мм и числом оборотов от 8 до 14 в минуту. Угол наклона оси был от 30 до 60°. Для очистки тарелки установлен нож плужкового типа. Чаша вращается электродвигателем мощностью 14 квт через клиноременную передачу и редуктор. Газы, выделяющиеся в процессе грануляции пыли, отводятся через вытяжной зонт.
Применение концентрированной серной кислоты позволило изготовить аппаратуру из обычной стали.
Общий вид реактора с кипящим слоем для нагрева гранул показан на рис. 170. Корпус реактора, изготовленный из обычной стали, футерован внутри шамотным кирпичом в один ряд; площадь газораспределительной подины равна 0,76 при высоте кипящего слоя 1 м. Общая высота реактора 3,5 м.
Переработка пылей свинцового производства

Для периодического удаления накапливающейся в нижней части реактора крупной фракции сульфатного продукта устроена дополнительная разгрузочная течка, щелевой подине придан небольшой уклон в ее сторону.
Воздух для псевдоожижения слоя подается от воздуходувки производительностью 5000 м3/ч при давлении 0,5 ати. Воздух подогревался газами от сжигаемого в специальной топке мазута в рекуператоре с поверхностью 520 м2.
Готовый сульфатный продукт репульпируется в баке из нержавеющей стали и центробежным насосом подается в механические агитаторы для выщелачивания.
При переработке пыли, содержавшей, %: 49 Pb, 16 Zn, 2,5 Cd, 0,5% Cu, 1 Fe, 5 As, 1 Cl, 0,2 F, расход крепкой серной кислоты колебался в пределах 55—62% от веса пыли, что соответствует 110% от теоретически необходимого.
Сульфатизация проводится при температуре 350°С с удельной производительностью 12—14 т/сутки пыли на 2 при расходе воздуха 3000 м3/ч. Время пребывания гранул в реакторе составляет более 2 ч.
Содержание и распределение металлов в продуктах выщелачивания характеризуется следующими данными:
Переработка пылей свинцового производства

Извлечение редких металлов в раствор при этом составляло от 74 до 93%.
Мышьяк при сульфатизации отгоняется на 80—90%, хлор и фтор при грануляции и сульфатизации отгоняется на 85%. Степень отгонки селена колеблется в пределах 60—75%.
Газы из реактора очищают в сухих циклонах и в системе, состоящей из мокрого скруббера и пенного барботера, включающего циклонную и пенную части. Пенная часть представляет камеру, по высоте которой установлено 5 решеток, свободное сечение которых равно 22% при диаметре отверстий 5 мм.
Жидкостный скруббер и пенный барботер орошаются в замкнутом цикле. Нейтральную реакцию жидкости поддерживают, добавляя техническую соду и отработанные щелочные растворы редкометального отделения. Пульпу из пылеуловителей фильтруют на фильтр-прессе с возвратом фильтрата на орошение.
Пылеулавливающая аппаратура выполнена из обычной стали.
В сухих циклонах при начальной запыленности газов 15—25 г/м3, улавливается 50—70% пыли, в скруббере и пенном барбатере 87—96% (при остаточной запыленности в среднем 0,3 г/м3); общая степень улавливания 96—98% Всего из реактора выносится пыли и возгонов 10—12%, в том числе оборотной циклонной пыли 5—6%).
В настоящее время на большинстве заводов применяют процесс комплексной переработки пылей, основанный на грануляции пылей серной кислотой с последующей термической обработкой полученных гранул при 300—350° С. При этом 85—90% содержащихся в пыли мышьяка, хлора и фтора и 60—90% селена отгоняется, а цветные и некоторые редкие металлы сульфатизируются и при выщелачивании сульфатного продукта переходят в раствор.
Селен вместе с мышьяком улавливается в мокрой системе газоочистки в виде шлама, содержащего до 2% Se. Шлам спекают с содой, спек выщелачивают и около 80% Se осаждают сернистым газом.
Таким образом, при описанной операции из пыли удаляют основную массу вреднейшей примеси — мышьяка и извлекают более 60% содержащегося в пыли селена.
Сульфатный продукт выщелачивают при т:ж = 1:3, температуре 70—80° С и остаточной кислотности 10—15 г/л.
После отстаивания сгущенную пульпу репульпируют при т:ж = 1:3, температуре 50° С и остаточной кислотности 10 г/л. Раствор от репульпации направляют в оборот на выщелачивание сульфатного продукта, а кек, содержащий 60% Pb, — в свинцовое производство для извлечения свинца. При этом извлечение свинца в свинцовый кек от исходной пыли составляет 98%.
Осветленный раствор нейтрализуют окисью цинка до pH = 4 + 4,5 и при 45—50° С перемешивают в течение 60 мин. При этом In и Te полностью осаждаются в гидратный продукт — индий-теллуровый концентрат, из которого теллур извлекают 10%-ным раствором едкого натра и цементируют из щелочного раствора цинковой пылью. Губка содержит 10% Te.
Индиевый продукт после извлечения теллура и очистки от мышьяка растворяют в серной кислоте и перешедшую с ним В раствор медь цементируют железом. Медная губка содержит 55% Cu при извлечении в нее меди около 80%. После удаления меди из раствора гидрометаллургически осаждают индиевый концентрат, из которого в дальнейшем получают металлический индий. Общее извлечение индия в металл составляет 60%.
Полученный после осаждения индиевого концентрата раствор, содержащий таллий, кадмий и цинк, перешедшие в него из индий-теллурового концентрата, возвращают в отделение переработки сульфатного продукта.
Раствор после осаждения индий-теллурового концентрата совместно с оборотным раствором очищают от мышьяка и железа окислением и направляют на осаждение таллия.
Таллий осаждают гидрометаллургически после окисления его до трехвалентного избытком перманганата калия. Одновременно раствор весьма полно очищается от мышьяка, сурьмы и железа.
Таллиевый концентрат содержит таллий в трехвалентной форме и примеси: двуокись марганца, мышьяк, сурьму, железо, медь, кадмий и цинк.
Таллий в сернокислом растворе восстанавливают до двухвалентного сульфитом натрия и осаждают бихроматом калия. Хромат таллия обрабатывают сульфатом натрия в сернокислой среде и переводят таллий в раствор. Одновременно образуются малорастворимые сульфиды мышьяка, сурьмы, меди, висмута, свинца и кадмия, выпадающие в осадок. Таллий из раствора осаждают на цинковых пластинах в количестве 60—65% от содержания его в пыли.
Из раствора, очищенного от мышьяка, железа и таллия, кадмий и медь выделяют цинковой пылью в медно-кадмиевый кек. Губка содержит до 60% Cd при общем извлечении около 80%.
Цинксодержащий раствор используют для получения металлического цинка или цинкового купороса и окиси цинка. При этом извлечение цинка составляет 80—85%.
Описанная схема приведена на рис. 171.
Процесс отгонки мышьяка при сульфатизации пылей крепкой серной кислотой при температуре 350—400° С протекает по следующей схеме:
Переработка пылей свинцового производства

Избыток кислорода способствует более полному протеканию реакции слева направо, т. е. в сторону образования трехокиси мышьяка.
Избыток кислорода способствует интенсификации отгонки селена, поскольку создаются условия взаимодействия элементарного селена и селенида свинца с кислородом с образованием летучей двуокиси селена.
Получаемые в мокрых пылеуловителях селеновые шламы содержат до 30% S, усложняющей технологию извлечения из них селена. Избыток кислорода, способствующий образованию SO2 и уменьшению количества элементарной серы в шламах, упрощает схему их переработки.
Опыты сульфатизации пылей в атмосфере воздушно-кислородной смеси, содержащей 30% О2, показали, что степень отгонки селена увеличивается на 15% и мышьяка на 10% по сравнению с обжигом в атмосфере необогащенного кислородом воздуха.
Получающиеся при этом шламы содержат 10—15% Se и 5% S и технология переработки таких шламов проще, чем полученных на не обогащенном кислородом дутье.
Мышьяк в пылях находится в форме арсенатов свинца и цинка, содержащих от 43,5 до 95% всего мышьяка, находящегося в пылях. Преобладающей формой является арсенат свинца. Свободные трех- и пятиокиси мышьяка в пылях, как правило, отсутствуют.
Переработка пылей свинцового производства

Мышьяк при сульфатизации пылей удаляется в основном в результате восстановительного действия сернистого газа, выделяющегося при взаимодействии сульфидов с крепкой серной кислотой в присутствии кислорода, и термической возгонки образующейся трехокиси мышьяка. На отгонку мышьяка заметно влияет восстановительная способность пыли (в первую очередь содержание в ней сульфидной серы). В условиях окислительного обжига, без серной кислоты, степень отгонки мышьяка не превышает 20%.
В случае применения мокрого пылеулавливания пыль получают в виде пульпы, поступающей на отстаивание в сгуститель. Нижний слив сгустителя можно подвергать фильтрации, после чего полученный кек сушить во вращающихся барабанах.
Более совершенна сушка пыли в кипящем слое.
На подину засыпают инертный материал — кварцевый песок крупностью 1—2 мм. После стабилизации температуры в камере пульпу подают насосом через форсунку в слой инертного материала. Высушенная пыль уносится газом из слоя и улавливается циклоном. Твердая часть пульпы представлена дисперсным материалом (80% минус 325 меш), содержащим около 46% Pb, 15% Zn, 3% Cd. Жидкая часть пульпы содержит около 7 г/л Zn. 4 г/л Cd и 1,5 г/л Cl.
Печь оборудована беспровальной решеткой. Запыленность газов после циклона равна 5 г/м3, влажность уловленной пыли не превышает 1,6%.
Производительность печи по влаге равна 900 кг/м2 и по сухому продукту 270 кг/м2*ч. Температура в слое 125° С, воздуха 600° С; скорость воздушного потока 1,6 м/сек; крупность инертного слоя +1,4, —2 мм, высота слоя 300 мм. При сушке гранулометрический и химический составы пыли не меняются и эта операция не мешает последующей грануляции и сульфатизации пыли с удалением в возгоны мышьяка и селена и переводом остальных ценных составляющих в легкорастворимую форму.
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