Главная
 Услуги
 Продукция
 Лицензии
 СОУТ
 Инструкции
 Контакты
 Скачать прайс-лист
 Скачать договор
 Публикации
 Сотрудничество

 

Производство ферровольфрама, ферромолибдена, ртути, сурьмы. Утилизация ртутьсодержащих отходов и люминесцетных ламп

 

ОРГАНИЗАЦИЯ И ОСВОЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СУРЬМЫ НА САХА-УРАЛЬСКОМ СУРЬМЯНОМ ЗАВОДЕ.

Донских Д.К. , Зайцев В.Я. , Кириллин И.И. ,
Быстров В.П. , Федоров А.Н. , Дитятовский Л.И. , Донских К.Д.

  Основным источником сырья для сурьмяного производства СССР являлись золото-сурьмяные концентраты, производимые в Якутии. При их переработке на Кадамджайском сурьмяном комбинате (КСК) в Киргизии производилось 13 видов сурьмяной продукции в объеме, полностью удовлетворявшем потребность внутреннего рынка СССР и позволявшем осуществлять экспорт. Золотосодержащие сплавы после первичной переработки на предприятиях Казахстана направлялись на аффинажные заводы России для извлечения золота.

  Используемые до настоящего времени на КСК пирометаллургический и гидрометаллургический способы переработки золото-сурьмяного сырья имеют ряд существенных недостатков.

  В пирометаллургической схеме при осадительно-восстановительной плавке золото-сурьмяных концентратов с кальцинированной содой образуется условно-отвальный промпродукт - натриевый штейн, с которым теряется сурьма и благородные металлы. Кроме того, этот промпродукт, находясь в отвале, легко выщелачивается атмосферными осадками и подвергает загрязнению окружающую среду соединениями сурьмы и сернистыми соединениями натрия. Производство металлической сурьмы по этой схеме связано с большим расходом электроэнергии, дорогостоящей кальцинированной соды, накоплением мышьяка в процессе, также с потерями благородных металлов с товарной продукцией и промпродуктами.

  При переработке золото-сурьмяных концентратов по гидрометаллургической схеме (выщелачивание в сульфидно-щелочном оборотном растворе с последующим электролизом) извлечение золота в кек практически не превышает 76 %. Переработка бедного по содержанию золота кека требует значительных затрат и сопровождается потерями сурьмы и золота. Электролитическое извлечение сурьмы из сульфидно-щелочных растворов характеризуется значительным рас-ходом электроэнергии (6000-7500 кВт-час на тонну сурьмы) и образованием сульфидно-щелочных стоков в количестве до 10 м3 на 1 тонну катодной сурьмы.

  По этим причинам в СССР [1] и за рубежом [2] предпринимались попытки разработок более совершенной технологии переработки золото-сурьмяного сырья. Общая направленность этих работ базировалась на использовании высокой коллектирующей способности металлической сурьмы в отношении благородных металлов и высокой упругости паров (летучести) ряда соединений сурьмы.

  Проведенные на КСК опытно-промышленные испытания по переработке флотационных золото-сурьмяных концентратов циклонно-взвешенной плавкой показали принципиальную возможность получения сурьмяных возгонов, содержащих 78-80 % сурьмы (в основном в виде три-оксида) и не более 1-2 г/т золота. Благородные металлы коллектировались в донном металлическом сплаве, в который извлекалась часть сурьмы. Однако процесс взвешенной плавки характеризуется сложностью аппаратурного оформления, пылеуносом, а также невозможностью переработки кускового сырья и оборотных материалов [1].

  Технология переработки золото-сурьмяных концентратов в периодическом режиме с использованием плавильного агрегата типа вертикального конвертера предложена австралийскими исследователями [2]. Недостатками данного способа плавки являются пониженная производи-тельность по перерабатываемой шихте и периодическая работа газоочистного оборудования.

  Для разработки технологии плавки золото-сурьмяных концентратов с возгонкой сурьмы за основу был принят процесс Ванюкова, длительное время успешно использующийся в производстве меди из сульфидного сырья (Норильский комбинат, Среднеуральский медеплавильный завод, ПО "Балхашмедь"). Процесс Ванюкова в металлургии меди достаточно хорошо отработан технологически и аппаратурно, позволяет перерабатывать как флотационные, так и крупнокусковые материалы с высокой производительностью, обладает широкими возможностями по управлению технологическим режимом плавки, в том числе с применением современных средств автоматического управления.

  Проведенные в МИСиС лабораторные исследования, термодинамический анализ и техно-логические расчеты [3, 4, 5] подтвердили возможность применения процесса Ванюкова в качестве головного процесса комплексной переработки сульфидного золото-сурьмяного сырья и позволили создать основу для разработки технологии. На основании проведенных исследований разработан и запатентован в России способ переработки сульфидного сурьмяного сырья, содержащего благородные металлы [6].

  Распад СССР помешал проведению реконструкции КСК и в настоящее время новая технология на основе процесса Ванюкова внедрена на Саха-Уральском сурьмяном заводе (Россия, Оренбургская обл., пос. Светлый), введенном в эксплуатацию в 1996 году.

  ООО " Саха-Уральский сурьмяный завод" (СУСЗ) зарегистрировано 1 июня 1995 года. Оно организовано на базе опытно-металлургического (плавильного) цеха Буруктальского нике-левого завода (БНЗ) АО "Комбинат Южуралникель". Учредителями его являются АО "Комбинат Южуралникель", ГПВО "Промсырьеимпорт", АОЗТ "НТЦ "Сурьма", АО "Индигирзолото" и ГВФ "Сахаконтракт".

  Принципиальная технологическая схема переработки золото-сурьмяного сырья на СУСЗ представлена на рис. 1.

Принципиальная технологическая схема переработки сурьмяного сырья с использованием процесса Ванюкова на СУСЗ
 

 Рис. 1. Принципиальная технологическая схема переработки сурьмяного сырья с использованием процесса Ванюкова на СУСЗ.

  Золото-сурьмяное сырье и оборотные материалы при необходимости дробятся до крупности -50 мм и поступают на шихтоподготовку, где смешиваются с флюсующими компонентами и восстановителем. По системе конвейеров шихта подается в печь Ванюкова (ПВ). В результате плавки шихты в ПВ получают возгоны, газы и расплавы. Расплавы из печи Ванюкова направля-ются в электроотстойник, где разделяются на металлический сплав, подвергаемый сократительной плавке, оборотный штейн и шлак, отправляемый в отвал. Из системы пылеулавливания (рукавные фильтры ФРКИ-360) возгоны направляются на восстановительную плавку в руднотермической печи. Черновой металл, полученный при восстановительной плавке, подвергается рафинированию на металлическую сурьму товарных марок.

  В ходе реконструкции опытно-металлургического (плавильного) цеха БНЗ был изготовлен и смонтирован головной технологический агрегат для плавки золото-сурьмяного сырья на базе печи Ванюкова, установлены три отражательные печи: две рафинировочные, и одна для сократи-тельной плавки золото-сурьмяного сплава. Для восстановительной плавки возгонов реконструирована руднотермическая печь.

  Агрегат для плавки золото-сурьмяного сырья включает: печь Ванюкова, электроотстойник, системы подачи шихты в печь. Смонтирована система пылеулавливания на базе отечественных рукавных фильтров ФРКИ-360, реконструирована система воздухо- и кислородоснабжения. Для контроля и управления процессом смонтирована оригинальная система КИПиА.

  Принципиальная конструкция агрегата для плавки золото-сурьмяных концентратов показана на рис. 2.

Аппаратурно-технологическая схема установки ПЖВ на СУСЗ 

Рис. 2. Аппаратурно-технологическая схема установки ПЖВ на СУСЗ

  Подины металлургических агрегатов, стены в области расплава выложены из хромомагнезитного кирпича в виде  обратной арки. Водоохлаждаемые подкладные плиты печи Ванюкова и опирающиеся на них кессоны первого ряда выполнены из меди (литые). Медными также являются глиссажные трубы, используемые в конструкции печи. Верхняя часть шахты и свод печи собраны из стальных сварных кессонов. В боковых кессонах первого ряда установлено с каждой стороны по четыре медных водоохлаждаемых фурмы. Во втором ряду кессонов установлено восемь фурм дожига.

  Печь снабжена двумя загрузочными устройствами: первое в своде печи, второе образовано двумя рядами боковых и торцевых кессонов, и перегородками, выполненными из глиссажных труб. Кессоны и перегородки установлены таким образом, что образуют загрузочную камеру ("карман", форкамеру), примыкающую к торцевой стенке шахты печи. В своде печи выполнено отверстие для удаления газов и возгонов.

  К противоположной торцевой стенке шахты примыкает переточный канал, соединяющий печь Ванюкова с электроотстойником. Взаимное расположение подины ПВ, переточного канала и подины электроотстойника обеспечивают разделение продуктов плавки.

  Для выпуска шлака из электроотстойника предусмотрены щелевая летка, высотой которой устанавливается и поддерживается уровень ванн расплава в печи и электроотстойнике. Для периодического выпуска донного металла (золото-сурьмяного сплава) и штейна из электроотстойника и полного выпуска расплавов (при остановке комплекса) в печи Ванюкова и электроотстойнике предусмотрены шпуровые отверстия.

  Основные конструктивные отличия печи Ванюкова СУСЗ от печей медного производства заключаются в следующем:

  • низкое расположение продувочных фурм относительно подины печи обеспечивает возможность переработки материалов различной плотности и крупности в объеме интенсивного перемешивания шлакового расплава;

  • pоль сифона и одновременно копильника расплавов выполняет электроотстойник, расплавы из горновой части печи перетекают в электроотстойник по горизонтальному переточному каналу (уровень ванны расплава в печи и электроотстойнике регулируется режимом выпуска расплавов из электроотстойника);

  • в торцевой части печи (противоположной от переточного канала) выполнена загрузочная камера, позволяющая снизить пылевынос в газоход мелкодисперсных материалов при загрузке шихты.

  Сырьем для производства сурьмы и ее соединений являются флотационный золото-сурьмяный концентрат Сарылахской обогатительной фабрики (содержание сурьмы 55% , золота - 25-32 г/т), а так же штуфной концентрат АО "Прииск Адычанский" (содержание сурьмы 29-45 % , золота 50-80 г/т).

  Флюсующими материалами являются: известняк (52% CaO), оксидные или сульфидные железосодержащие материалы (шламы доменного производства (39% Fe, 9% C, 10% CaO) и железный колчедан (39% Fe, 40% S, 13% SiO2) соответственно). В качестве топлива используется коксовая мелочь или энергетический уголь, а также топочный мазут. Целью головного процесса пирометаллургической переработки сульфидных золото-сурьмяных концентратов, осуществляемого по способу Ванюкова, является возгонка летучих компонентов, коллектирование благородных металлов в небольшом количестве металлического сплава и получение жидкотекучего шлака с минимальным содержанием ценных элементов.

  Технология переработки сульфидных золото-сурьмяных концентратов в печи Ванюкова основана на сочетании происходящих в интенсивно перемешиваемой ванне металло-шлаковой эмульсии процессов плавления компонентов шихты с образованием гомогенного шлакового расплава и формированием небольшой части сурьмы и штейна в виде дисперсных включений и одновременной возгонки подавляющего количества сурьмы в виде летучих соединений (трисульфида сурьмы, окисляемого подсосами воздуха в рабочем объеме печи, и триоксида сурьмы, образующегося при окислении кислородом дутья сульфида сурьмы в барботируемом расплаве).

  Введение в шихту корректирующих железосодержащих материалов различного состава проявляется некоторыми отличиями в показателях процесса для конкретных условий его практической реализации. При использовании сульфидного железосодержащего материала (железного колчедана) процесс плавки осуществляется с максимальным сжиганием углерода топлива и серы шихты. На оксидном материале (доменном шламе) процесс плавки проводится практически полностью за счет генерации необходимого тепла от сжигания углеродистого топлива.

  При использовании в качестве флюса сульфидных железосодержащих материалов (железного колчедана) происходит окисление его компонентов до диоксида серы и оксидов железа. При избытке твердого углеродистого топлива в ванне расплава к объему кислорода дутья, подаваемго печь в расчете на его полное сжигание, происходит образование металлизированного штейна, который является оборотным продуктом и содержит как правило 8-12% Sb, до 70% Fe, 17-20% S и до 40 г/т Au.

  Вместе с тем при поддержании шлакового режима плавки по содержанию основных компонентов в обоих вариантах в одинаковых пределах донный металл на "сульфидной" шихте получается чище по железу, чем донный металл, полученный на "оксидной" шихте (5-10 % и 40-50 % железа соответственно). Возможно, этот факт можно объяснить тем, что при использовании в качестве флюса оксидных железосодержащих материалов (доменного шлама) фактический избыток твердого углеродистого топлива в ванне расплава приводит к восстановлению части железа до металла и получению донного сплава с содержанием до 40-50 % железа.

  Таким образом, в обоих вариантах осуществления технологии важное значение имеет поддержание оптимального соотношения между количеством железа, поступающего в печь с шихтой, потоком кислорода дутья и расходом углеродистого топлива на плавку. Температура процесса составляет 1250-1300оС. Плавка ведется на шлаки состава, мас.% : 21-25 % Fe, 36-42 % SiO2 , 7-12 % CaO , 5-7 % Al2O3 . Возгоны содержат 92-96 % Sb2O3, 0,3-0,6 % Fe2O3 , 0,2-0,8 % S , 0,5-1,5 % SiO2 , 0,6-1,0 % As , 1-2 г/т Au, около 1,5 % влаги. В металлическом сурьмяном сплаве (донном металле) содержание золота составляет 700-1500 г/т, железа - не более 10 % , в оборотном штейне содержание золота составляет 40-80 г/т. Содержание золота в отвальных шлаках на превышает 1,5 г/т, сурьмы 1,5 - 2,0%.

  Следует отметить высокий уровень автоматизации и компьютерного оснащения введенного в эксплуатацию производства.

  Плавка возгонов с получением черновой сурьмы и ее последующее рафинирование не вызывает технологических затруднений, и осуществляется по отработанной технологии [7]. Продукцией предприятия в настоящее время являются сурьма металлическая марки Су-2 и отвечающая международным стандартам сурьма металлическая марки Sb-2.

  За период освоения произведено 630 тонн металлической сурьмы, из них 233 тонны (марки Sb-2) были проданы зарубежным потребителям.

  Основным направлением работы предприятия в настоящее время является снижение производственных затрат, характерных для пуско-наладочного периода, и расширение номенклатуры продукции согласно требованиям рынка.

  Опыт промышленного освоения технологии переработки золото-сурьмяных концентратов на основе процесса плавки в жидкой ванне (процесс Ванюкова) показывает возможность его распространения для переработки комплексных сурьмяных руд, содержащих благородные металлы, а также для разработки технологии переработки тетраэдритовых руд и концентратов.

ЛИТЕРАТУРА.

 1. Отчет по теме "Опытно-промышленные испытания взвешенной плавки Сарылахских золото-сурьмяных   концентратов   ( заключительный )   В.А. Лысенко ,   А.М. Шуклин ,   Д.К. Донских ,   № госрегистрации 80016685, ДСП. г. Усть-Каменогорск, п. Фрунзе, 1983 г.

 2. B.W. Lightfoot, J.M. Floyd. Recovery of antimony, gold and silver from antimonial ores and concentrates. - Патент Австралии № 598237, МКИ5 C22B 30/02

 3. Ванюков А. В., Комков А. А., Васкевич А. Д. Исследование условий разделения фаз при плавке в жидкой ванне.// Комплексное использование минерального сырья.- 1984.-№8.-с. 26-29.

 4. Лайкин С.А., Зайцев В.Я., Кириллин И.И. Цветные металлы. 1991. №1. С. 14-16.

 5. Сорокин М.Л., Лайкин С.А., Зайцев В.Я. Цветные металлы. 1991. №6. С. 23-25.

 6. Донских Д.К., Зайцев В.Я., Кириллин И.И. Способ переработки сульфидного сурьмяного сырья, содержащего благородные металлы. Патент России № 2055922 МКИ С22В 11/02, 30/02.

 7. Мельников С. М. Сурьма. - М.: Металлургия, 1977, - 536 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

Дизайн и поддержка сайта :

www.A-SD.ru        

 
Яндекс.Метрика