|
электролита необходимо учитывать содержание благородных металлов в анодах.
В случае их повышенного содержания плотность тока должна быть меньше.
Снижению переноса шлама на катод способствует также наличие в ванне зоны
отстаивания (область от нижнего конца катода до дна ванны). На многих
заводах электролит перед его возвращением в ванну в цикле циркуляции
подвергают фильтрованию, что уменьшает потери шлама и обеспечивает
получение более чистой меди.
Аналогично электроположительным примесям ведут себя при электролизе меди
химические соединения (примеси IV группы). Хотя в принципе химические
соединения и могут окисляться на аноде и восстанавливаться на катоде, что
используют в специальных процессах, в условиях электролитического
рафинирования меди анодного потенциала недостаточно для их окисления.
Поэтому при электролизе меди в электродных процессах они не участвуют и по
мере растворения анода осыпаются на дно ванны. В виде селенидов и
теллуридов переходят в шлам более чем 99% селена и теллура.
Таким образом, в результате электролитического рафинирования анодной меди
все содержащиеся в ней примеси распределяются между катодной медью,
электролитом и шламом'.
Основными характеристиками, определяющими параметры и показатели
электролитического рафинирования меди, являются плотность тока, выход
металла по току, напряжение на ванне, удельный расход электроэнергии.
Плотность тока является важнейшим параметром процесса электролиза. Она
выражается в амперах на единицу поверхности электрода (D=I/S). В
металлургии меди ее принято выражать в амперах на квадратный метр площади
катодов. По закону Фарадея на каждый 1 А • ч электричества осаждается 1
электрохимический эквивалент металла. Для меди он равен 1,1857 г/А • ч.
Следовательно, с увеличением плотности тока интенсивность
(производительность) процесса электролиза возрастает. Величина плотности
тока, при которой проводят процесс электролитического рафинирования,
определяет все его основные технико-экономические показатели: напряжение на
ванне, выход по току, расход электроэнергии, а также капитальные и
эксплуатационные затраты. С увеличением плотности тока при прочих равных
условиях увеличивается производительность цеха, уменьшаются число потребных
ванн, затраты на капитальное строительство и рабочую силу, но возрастают
затраты на электроэнергию. Следует отметить, однако, что с увеличением
плотности тока увеличиваются потери благородных металлов за счет большего
взмучивания шлама и захвата его растущим катодным осадком. В настоящее
время применение особых режимов электролиза (реверсивного тока, измененной
системы циркуляции электролита и др.) позволяет довести плотность тока до
500 А/м2 и более.
Электрохимический эквивалент меди составляет 1,1857 г/А • ч. Однако
практически при электролизе для выделения 1 г-экв металла расходуется
электричества больше. Это кажущееся противоречие объясняется тем, что часть
электрического тока расходуется на побочные электрохимические процессы и
утечку тока. Степень использования тока на основной электрохимический
процесс называется выходом металла по току.
В практике электрометаллургии цветных металлов в большинстве случаев
приходится иметь дело с катодным выходом по току, так как масса катодного
осадка определяет конечный выход товарной продукции. Преднамеренный
повышенный перевод меди в электролит за счет химического растворения часто
обусловливают конъюнктурными соображениями. Избыточная медь может быть
выделена из электролита в виде медного купороса при его регенерации. В тех
случаях, когда потребность в медном купоросе, используемом в основном для
борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных растений, очень
велика (например, в НРБ), допускается работа электролизных цехов с
повышенной температурой электролита.
Выбор технологии плавки на штейне
Почти столетие в металлургии меди и около полувека в металлургии никеля
(в Канаде) «господствует» отражательная плавка. Свое широкое
распространение она получила благодаря освоенности плавки применительно к
переработке различных видов мелких рудных материалов, главным образом
флотационных концентратов, простоте организации процесса почти в любых
условиях металлургического производства. Основными причинами острой
необходимости замены отражательной плавки стали высокие требования к
предотвращению загрязнения окружающей среды выбросами оксидов серы. В
условиях отражательной плавки, характеризующейся образованием огромных
количеств очень бедных по SO2 газов, их обезвреживание требует больших
капитальных затрат и обходится дорого в эксплуатации. В связи с этим, а
также в связи с необходимостью активного использования теплотворной
способности сульфидов и ряда других рассмотренных выше факторов были
разработаны и освоены новые способы плавки медного сырья. Главным образом
это — автогенные процессы, совмещающие в себе обжиг, плавку и
конвертирование. В этих процессах большая часть серы переходит в отходящие
газы с достаточно высоким и постоянным содержанием SO2.
Ниже приведены сравнительные основные технико-экономические показатели
применяемых в настоящее время в медной промышленности пирометаллургических
процессов.
Уже в начальной стадии освоения процесса плавки в жидкой ванне достигнута
удельная производительность, превышающая более чем в 15 раз
производительность отражательной печи при плавке сырой шихты, и в 6—8 раз
производительность КВП и финской технологии. Возможно широкое управление
составом штейна и получение на богатых штейнах относительно бедных
отвальных шлаков.
Процесс характеризуется низким пылеуносом и получением возгонов, богатых
по содержанию ценных компонентов. Для осуществления процесса создана
надежная и долговечная аппаратура. Процесс не требует сложной подготовки
сырья и пригоден для переработки как кусковой руды, так и концентратов
различного состава. По своим показателям он превосходит все известные в
мировой практике процессы. Процесс следует считать в основном освоенным и
заслуживающим широкого и быстрого внедрения в отечественной медной и
никелевой промышленности.
Помимо основного использования для плавки сульфидных концентратов на
штейн, плавка в жидкой ванне пригодна для более широкого применения. При
внедрении процесса в жидкой ванне необходимо учитывать его возможности,
пути и направления развития, которые будут осуществляться уже в недалеком
будущем.
К перспективным направлениям относятся прежде всего прямое получение
черновой меди и глубокое обеднение шлаков, прямое получение медно-
никелевого файнштейна, плавка коллективных медно-цинковых концентратов,
комплексная переработка отвальных шлаков. Заслуживает внимания также
использование принципов плавки в жидкой ванне для переработки окисленных
никелевых и железных руд.
Сравнительные технико-экономические показатели некоторых видов плавки
сульфидных медных концентратов
|Показатель|ПЖВ |КФП |Финская|КИ ВЦЭТ|Норанда|Мицубис|Отражат|
| | | | | | |и |ельная |
| | | | | | | |плавка |
| | | | | | | |сырой |
| | | | | | | |шихты |
|Удельный |60—80| | | | | | |
|проплав, | |10—13 |9—12 |3—5 |10—11 |До 20 |4—5 |
|т/(м2 • | | | | | | | |
|сут) | | | | | | | |
|Содержание| | | | | | | |
|меди, %: | | | | | | | |
|в штейне |45—55|37—40 |60 |40—50 |70-75 |65 |20—30 |
|в шлаке | | | | | | | |
|(без обед |0,5—0| | | | | | |
|нения) |,6 |До 1,2 |1—1,5 |0,3—0,6|5 |0,5 |0,4—0,5|
|Содержание| | | | | | | |
|Si02 в | | | | | | | |
|шлаке, % |30—32|28—34 |29—30 |30—34 |22 |30—35 |34—42 |
|Влажность |6—8 |<1 |<1 |<1 |10—13 |<1 |6—8 |
|шихты, % | | | | | | | |
|Максимальн| | | | | | | |
|ая круп | | | | | | | |
|ность |До 50|0,1 |0,1 |0,1 |10 |1 |5 |
|шихты, мм | | | | | | | |
|Пылевынос,|1 |9—12 |7—10 |— |5 |3—5 |1—2 |
|% | | | | | | | |
|Содержание| | | | | | | |
|Оа в | | | | | | | |
|дутье, % |60—65|95 |35—40 |95 |26—28 |45 |До 25 |
|Содержание| | | | | | | |
|SOz в |20—40|70—75 |18—20 |35—50 |6—7 |35 |1—2 |
|газах, % | | | | | | | |
|Расход | | | | | | | |
|условного |До 2 | | | | | |18—22 |
|топ | |До 2 |До 5 |10—12 |9—10 |3—5 | |
|лива, % | | | | | | | |
Процесс ПЖВ обеспечивает лучшую производительность среди всех типов
процессов, превосходя их на десятки процентов. Содержание меди в штейне
составляет порядка 45-55%, что является средним уровнем; в шлаке меди,
фактически, минимальное количество, допустимое сегодняшними технологиями.
Благодаря этому процессу достигается уверенное распределение 30% SiO2 в
шлак. Процесс может перерабатывать достаточно крупную шихту, что снижает
затраты на ее измельчение и обработку. Низкий расход топлива также вносит
свою лепту в то, что технологический процесс А.В.Ванюкова один из лучших по
своим технико-экономическим показателям.
Процесс плавки в жидкой ванне (ПЖВ)
Оригинальный процесс автогенной плавки сульфидных медных и медно-
цинковых концентратов, названный авторами данной книги «плавкой в жидкой
ванне», начал разрабатываться в Советском Союзе в 1951 г Дальнейшие
разработка и внедрение до 1986 г. велись под общим научным руководством
проф. А. В. Ванюкова.
Первые испытания этого метода плавки были проведены в лабораторных и
заводских условиях в 1954—1956 гг. В настоящее время по методу плавки в
жидкой ванне работают промышленные установки на медном заводе Норильского
ГМК и Балхашском горнометаллургическом комбинате.
[pic]
Схема печи для плавки в жидкой ванне:
1 — шихта; 2 — дутье; 3 — штейн; 4 — шлак; 5 — газы; 6 — кладка печи; 7 —
медные литые кессоны; 8 — фурмы; 9 загрузочная воронка; 10 — аптейк; 11 —
штейновый сифон; 12 шлаковый сифон
Процесс ПЖВ запатентован в ряде зарубежных стран. При разработке процесса
плавки в жидкой ванне ставилась задача создания максимально благоприятных
условий для протекания всех физико-химических процессов. Предложено
несколько вариантов технологического и аппаратурного оформления процесса в
зависимости от состава исходного сырья и конечных результатов его
переработки. Рассмотрим работу плавильной печи для автогенной и
полуавтогенной плавки сульфидных медных концентратов с получением богатого
штейна. Для осуществления процесса плавки предложено использовать частично
кессонированную печь шахтного типа. Оптимальная длина промышленных печей
определяется потребной единичной мощностью агрегата, т. е. его абсолютной
суточной производительностью, и может изменяться от 10 до 30 м и более.
Ширина печей при этом с учетом возможностей дутьевого хозяйства и свойств
расплавов составляет 2,5—3, высота шахты 6—6,5 м. Отличительной
особенностью конструкции печи является высокое расположение дутьевых фурм
над подом (1,5—2 м).
Содержание кислорода в дутье для обеспечения автогенного режима при
Страницы: 1, 2, 3
|
