Термодинамический анализ пирометаллургической переработки вторичных пылей медеплавильных предприятий

Аннотация

Предмет исследования составляют вторичные пыли, образующиеся при плавке металлургических пылей, шлаков и клинкера, содержащих медь, цинк, драгоценные металлы и др., на шахтной (Ш) и руднотермической (РТ) печах, не имеющие реализации и технологии дальнейшей переработки, следующего состава, % (Ш/РТ): 1,5/2,1 Cu; 35,0/14,2 Pb; 19,1/11,8 Zn; 10,7/31,6 As; 1,4/0,9 Sb; 3,7/3,5 S; 4,4/2,0 Fe; 1,8/6,3 Cd; 0,4/1,9 Sn; 0,3/0,6 Te; 0,5/0,4 Bi; 1,0/0,6 [г/т] Au; 71,8/29,6 [г/т] Ag.

Цель работы заключается в обосновании пирометаллургической технологии переработки вторичных пылей, обеспечивающей извлечение свинца и цинка в коллективный концентрат (продукт Pb–Zn), а также перевод мышьяка в состав отдельного продукта, пригодного для захоронения.

При выполнении балансовых расчетов равновесных составов в гетерофазной системе «газ – жидкость – твердое» использовали функцию «Equilibrium Composition» программы «Outotec's Chemical Reaction and Equilibrium Software HSC Chemistry». Исходили из предположения, что продуктами восстановительной плавки вторичных пылей являются: газовая фаза, в которую переходят летучие соединения серы, цинка, мышьяка; шлак, получаемый с флюсами (СаО^.SiO₂; Al₂O₃); штейно-шпейзовая фаза – железо-мышьяковистые соединения; металлическая фаза – свинцовый сплав.

В режиме обжига (600–650 °С) вторичной пыли нежелательный переход легко возгоняемых соединений мышьяка в газовую фазу усиливается по мере возрастания исходного содержания элемента в сырье и уменьшения количества извести в шихте.

При плавлении (1300–1350 °С) шихты, содержащей вторичную пыль (~ 32 % As) и удельные количества компонентов к массе пыли, %: 25,0 известь; 80,0 Fe-стружка; 9,0 каменный уголь, получена штейно-шпейзовая фаза состава, %: 26,3–29,6 As; 59,3–61,4 Fe; 0,7–1,7 Pb; 0,1–0,2 Zn, которую можно рассматривать как As-продукт, пригодный для захоронения.

Применение термодинамического прогнозирования (функция «Equilibrium Composition») с варьированием удельного количества следующих компонентов шихты к массе вторичной пыли, %: 1,0–14,5 Na₂O; 0,7–9,7 SiO₂; 1,3–14,8 СаО; 4,1–31,1 FeО; 1–10 С; 20–47 Fe, показало, что при уменьшении в системе количества восстановителей (Fe, FeО, С) и возрастании количества флюсовых компонентов (СаО, Na₂O, SiO₂) в исследованных интервалах возможно увеличение содержания мышьяка в шлаковой фазе с ~ 20 до ~ 65 %.

Область применения результатов – прогнозирование равновесных составов образующихся фаз при пирометаллургической переработке промежуточных продуктов и отходов предприятий цветной металлургии.