Полупродукты и оборотные материалы свинцового производства – медно-свинцовые штейны, накопленные и текущие шлаки шахтной сократительной плавки.

Исследование научных основ окислительно-восстановительных процессов, протекающих при переработке сложных по составу многокомпонентных расплавов.

Количественный многоэлементный анализ, рентгенофазовый анализ, минералогические исследования по изучению форм нахождения цветных и сопутствующих металлов в шлаках и штейнах шахтной сократительной плавки, термодинамический анализ окислительно-восстановительных процессов.

Получены новые данные по формам нахождения меди, свинца в шлаках и штейнах. В штейнах медь представлена в виде Cu2S-85 %, интерметаллидов Cu3As, Cu3Sb-15 %. Свинец в шлаках представлен тремя формами: PbO, PbS, Pbмет. В штейнах – равными долями в виде PbS и Pbмет. Получены новые результаты по вязкости и температурам ликвидуса высокомедистых шлаковых расплавов. Установлен эффект размещения жидких шлаков, насыщенных оксидом меди, в двухфазной области системы Cu2O-FeO-CaO-SiO2. Впервые установлена растворимость Cu2O в области полностью жидкого шлака. Получены новые данные по обеднению высокомедистых шлаков сульфидированием медным концентратом: содержание меди снижается в 1,5 раза, мышьяка, сурьмы – в 3,5 раза. Разработана конструкция погружной фурмы и системы подачи в расплав. Проведены опыты по обеднению медно-свинцовых штейнов по свинцу клинкером. Установлено, что содержание свинца в штейне снижается до 6 %. Содержание меди в штейне составляет 60 %.

Конструкция графитовой погружной фурмы и системы непрерывной подачи дутья в расплав: стационарная и съемная рабочая часть фурмы; система подачи дутья в расплав с расположением погружных фурм на печи. Схема лабораторной установки для обеднения медно-свинцовых штейнов по свинцу с системой продувки раслава природным газом.

Результаты исследований по обеднению медно-свинцовых штейнов по свинцу и по обеднению высокомедистых шлаков сульфидированием будут использованы при разработке технологии переработки сложного по составу медь, свинецсодержащего сырья.

Разработаны способы обеднения медно-свинцовых штейнов с получением товарных продуктов с высоким содержанием меди (штейн) и максимальным извлечением свинца в черновой свинец. Разработаны способы обеднения высокомедистых шлаков сульфидированием и восстановительной обработкой шлака углем и природным газом. Определена вязкость шлаков, позволяющей определять шлаковый режим для процесса автогенной плавки прямого получения металлов.

Металлургические предприятия по производству меди и свинца.

Полупродукты и оборотные материалы свинцового производства: медно-свинцовые штейны, кек, пыль, высокомедистые шлаки, медно-цинковые концентраты

Изучение распределения металлов между продуктами плавки различного вида медь-, свинец содержащего сырья при окислительно-восстановительной обработке расплава кислородом и природным газом

Термодинамический анализ, количественный многоэлементный и рентгенофазовый анализ, методика исследования равновесия системы металлический свинец – штейн

Выявлены закономерности степени металлизации заводских штейнов; обоснована термодинамическая возможность восстановления сульфида свинца из штейна природным газом; проведены технологические опыты по восстановлению некондиционных штейнов природным газом; исследована растворимость свинца в двойных и тройных сульфидных системах меди, железа и свинца; проведены опыты по совместной плавке окисленных материалов с сульфидным полупродуктом с установлением распределения металлов между продуктами плавки; изучено распределение металлов между продуктами плавки при совместной переработке сульфидных полупродуктов с окисленными материалами свинцового производства (свинцовая пыль, свинцовый кек). Новизна работы заключается в разработке технологической схемы переработки некондиционного штейна продувкой природным газом с получением товарных медного штейна и чернового свинца. В три раза снижается расход кокса. Извлечение меди в штейн – 85,2 %, свинца в черновой свинец – до 80 %. Впервые получены новые данные по растворимости свинца в двойных и тройных сульфидных сплавах. Установлены зависимости коэффициента активности свинца и энергии Гиббса от состава и температуры. Разработана принципиальная технологическая схема окислительно-восстановительной плавки сульфидных полупродуктов совместно с окисленными материалами. Достигнуто высокое извлечение свинца в черновой свинец – 96,2 %, цинка в шлак – до 95 %, меди в штейн – 97,8 %, мышьяка и сурьмы в пыль – до 95 % каждая.

Конструкция лабораторной установки для исследования растворимости свинца в штейнах включает нагревательную печь, систему подачи инертного газа, расходомер, газоанализатор и систему поглощения отходящих газов; лабораторная установка обеднения медно-свинцовых штейнов по свинцу, включающую нагревательную печь, расходомер, газоанализатор и систему продувки расплава природным газом.

Результаты проведенных лабораторных исследований использованы при проведении технологических опытов по совместной переработке сульфидных полупродуктов (некондиционный медно-свинцовый штейн) с окисленными материалами (свинцовая пыль, кек) в ТОО «Шымкент Смелтинг» (г. Шымкент). Показана возможность селективного извлечения меди, свинца, мышьяка и сурьмы в целевые продукты путем окислительно-восстановительной продувки расплава кислородом и природным газом. Полученные результаты будут использованы при проведении опытно-промышленных испытаний по совместной переработке различных сульфидных полупродуктов и оборотных материалов свинцового производства.

Заключается в создании новой технологии комплексной переработки некондиционных полупродуктов и оборотных материалов свинцового производства с высоким извлечением меди, свинца и сопутствующих металлов в целевые продукты. Снижается расход дорогостоящего кокса. Годовой экономический эффект от внедрения технологии, по предварительным расчетам (за счет высокого извлечения меди и свинца в товарные продукты и снижения расхода кокса), повышается на 30% по сравнению с базовой существующей технологией.

Металлургические предприятия по производству меди и свинца

Полупродукты и оборотные материалы свинцового производства, трудно перерабатываемый медно-цинковый концентрат

Разработка новой технологии прямого извлечения свинца, меди, цинка в товарные продукты из некондиционных полупродуктов и оборотных материалов свинцового производства

Термодинамический анализ, количественный многоэлементный и рентгенофазовый анализ, новая методика исследования равновесия систем: шлак – газ, штейн – шлак – газ в условиях контролируемых значений РО2 и PS2

Новые данные восстановительно-сульфидирующего обеднения конвертерных шлаков с различным расходом медно-цинкового концентрата. Установлен оптимальный расход концентрата (20 % от веса шлака), обеспечивающий высокое извлечение меди в штейн – 96 %, свинца в черновой свинец – 92 %, цинка в шлак – 87 % и мышьяка, сурьмы в пыль – 82 и 78 %, соответственно. На основании укрупненно-лабораторных испытаний получены новые данные по совместной плавке исходной шихты совместно с высокосернистым медно-цинковым концентратом в электропечи. Достигнуты высокие значения по извлечению свинца в черновой свинец – 92,0 %; меди в товарный медный штейн – 96,0 %; мышьяка и сурьмы в пыль – 91 и 89 %, соответственно. Выданы технологические рекомендации для практики и предложена новая аппаратурно-технологическая схема новой высокотехнологичной барботажной технологии переработки некондиционных полупродуктов и оборотных материалов свинцового производства совместно с трудно перерабатываемым высокосернистым медно-цинковым концентратом

Новая лабораторная установка и методика исследования равновесия систем: шлак – газ, штейн – шлак – газ в условиях контролируемых значений РО2 и PS2, характерных для переработки нового состава шихты ШСП совместно с трудно перерабатываемым медно-цинковым концентратом

Результаты НИР по переработке свинцовых полупродуктов и оборотных материалов совместно с высокосернистым медно-цинковым концентратом апробированы в условиях укрупненно-лабораторных испытаний при плавке шихты нового состава в электропечи Рудно-Алтайского опытно-экспериментального предприятия. Полученные положительные результаты по извлечению меди, свинца, цинка, мышьяка и сурьмы в целевые продукты полностью подтвердили результаты лабораторных и укрупненно-лабораторных исследований. Результаты исследований научных основ физико-химических процессов, протекающих при переработке свинцовых полупродуктов и оборотных материалов совместно с высокосернистым медно-цинковым концентратом, внедрены в учебный процесс и используются для подготовки студентов, магистрантов и докторантов Satbaev University по специальности «Металлургия»

Заключается в комплексном извлечении меди, свинца, цинка, мышьяка и сурьмы в целевые товарные продукты (штейн, черновой свинец, шлак, пыль, соответственно) при совместной переработке полупродуктов и оборотных материалов свинцового производства с трудно перерабатываемым медно-цинковым концентратом

Предприятия цветной металлургии Казахстана