книги из ГПНТБ / Пирометаллургия меди Л. М. Газарян. 1960- 13 Мб

ГЛАВА VIII

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ МЕДЕПЛАВИЛЬНЫХ ЗАВОДОВ

Характеристика газов и пылей медеплавильных заводов

Экономическое значение продуктов, получаемых из отходов предприятий цветной металлургии, велико. На медеплавильных заводах, на которых уделяется должное внимание полному ис­ пользованию всех ценных компонентов сырья, идущих на плав­ ку, часто ценность побочных продуктов превышает ценность вы­

плавленной меди. Из числа побочных продуктов, получаемых на

медеплавильных заводах можно указать на золото, серебро, пла­ тину, цинк, свинец, мышьяк, кадмий, селен, теллур и ряд других редких металлов, жидкий SO2, серную кислоту, элементарную

серу и др.

Отходящие газы медеплавильных заводов — один из основных источников получения ряда продуктов. С газами уносится не только некоторое количество меди, но часто и другие ценные

компоненты шихты.

Если выбрасывать в атмосферу неочищенные газы медепла­ вильного завода, все присутствующие в них ценные компоненты шихты будут теряться безвозвратно. Кроме того, эти газы будут

отравлять окружающую атмосферу, водоемы и губить расти­ тельность. Следовательно, как с экономической, так и с санитар­ ной точки зрения целесообразно прежде чем выбросить газьи в атмосферу, проводить следующие мероприятия:

1)очищать газы от взвешенных твердых частичек и по­ путно извлекать ценные составляющие;

2)использовать SO2 для получения H2SO4, жидкого SO2, элементарной серы, а если это экономически нецелесообразно, разбавлять газы воздухом или другими газами, чтобы содержа­ ние SO2 в газах, выпускаемых из заводской трубы, не превышало

бы допускаемые санитарные нормы (для выброса в атмосферу

газов медеплавильных заводов пользуются высокими трубами —

150—200 м, что способствует разбавлению выброшенных газов);

3) извлекать тепло из отходящих газов (в пределах экономи­ ческой целесообразности, которая в основном зависит от количе­

и туманы представляют собой продукт возгона тех металлов, ко­

торые при высокой температуре улетучиваются и далее конден­ сируются при охлаждении газов.

В дымах и туманах медеплавильных заводов можно найти окислы мышьяка и сурьмы (AS2O3, ЗЬгОз), окислы свинца и цин­ ка (PbO, ZnO), конденсированные пары воды, серный и серни­ стый газы.

Определенное количество SO3 образуется при окислении SO2.

Количество SO3 в газах будет тем больше, чем выше в них со­ держание SO2.

Основываясь на опыте химической промышленности, счита­ ют, что только около 5% SO2 самопроизвольно окисляется кисло­

родом воздуха до SO3. Серный ангидрид, соединяясь с водяными парами, образует серную кислоту (H2SO4) или, соединяясь с окислами металлов, образует соли серной кислоты (MeSO4).

В туманах также концентрируется ряд редких и рассеянных

металлов шихты. Кроме того, в состав газов медеплавильных заводов входят азот, двуокись и окись углерода и кислород.

Во всех пирометаллургических операциях, за исключением электроплавки, воздух используется для сжигания углерода топ­ лива или сульфидов или того и другого вместе. Азот воздуха

(объем азота составляет 79% от общего количества воздуха) поступает в металлургический агрегат и целиком переходит в газы, не принимая участия в пирометаллургических процессах. Поэтому в составе газов присутствует до 77—78% азота.

В соответствии с принятым пирометаллургическим процессом

газы, получаемые на медеплавильных заводах, по своему соста­ ву делятся на газы обжиговых печей, отражательных печей,

шахтных печей и конвертеров.

Газы обжиговых печей в основном содержат азот, SO2 и кислород. Азота в этих газах содержится 83—86%, a SO2

4—9% в зависимости от содержания серы в шихте и режима ра­ боты обжиговых печей. Температура отходящих газов 560—600°. Ниже приведены данные о фактическом количестве газов обжи­

Состав концентратов, огарка и пыли обжиговых печей из пы-

леуловительной системы медеплавильного завода следующий, %:

2,5—4,4 мм вод. ст. Горение регулируют так, чтобы избыток кис­ лорода в печи был минимальным.

Состав газов отражательных печей колеблется в следующих пределах: 72—76% N2, 10—17% СО2, до 0,1% СО, 0,5—6% О2, 4—10% Н2О и 1—2% SO2.

Содержание СО2 и Н2О зависит от расхода топлива и влажности шихты. Содержание SO2 — от количества серы, окис­

ляющейся при плавке.

Присутствие большого количества кислорода указывает на то, что в печи имеются неплотности, в которые засасывается воз­ дух.

Температура отходящих газов отражательных печей колеблет­ ся в пределах 1100—1350°.

Газы рафинировочных печей являются продук­ том сгорания топлива. Их состав колеблется в следующих преде­

при помощи котлов-утилизаторов использовать значительное ко­ личество их тепла;

2) низкое содержание SO2, поэтому использовать SO2 газов

отражательных печей для получения серной кислоты можно только после предварительного обогащения.

На заводе производительностью 2420—2500 т твердой шихты в сутки фактическое количество газов отражательной печи состав­ ляло 10530 м31мин при температуре газов 170°. В табл. 60 приво­ дятся данные о количестве и составе пыли, осевшей в пылеулови­ тельных системах медеплавильных заводов.

Таблица 60

Завод № 1

Конвертерные газы содержат в основном SO2 и N2. Кислород воздуха, который подается через фурмы в ванны кон­ вертера, в основном используется, поэтому наличие большого ко­ личества кислорода в конвертерных газах указывает на подсос

холодного воздуха через зазоры между горловиной и зонтом кон­ вертера и через неплотности в газоходах.

Содержание SO2 в конвертерных газах колеблется в преде­ лах 3—13%; их температура 900—1000°.

фактическое количество конвертерных газов составляло 10000— 11000 м?1мин. при температуре их 120—150°; содержание меди в переработанном штейне 19—20%. Ниже приведен состав штейна и конвертерной пыли этого завода, %.

Распределение редких и рассеянных металлов по продуктам металлургического передела

До последнего времени ни у нас, ни за рубежом не уделя­ лось должного внимания попутному извлечению из сырья, на­ правляемого в плавку, редких и рассеянных металлов. Подроб­ ные исследования, проведенные на наших металлургических за­

При дальнейшей переработке медных концентратов пироме­ таллургическим путем основная масса содержащихся в них редких и рассеянных элементов переходит в шлаки (от 60 до

216 Использование отходов медеплавильных заводов

80%), а в пылях концентрируется от 20 до 40% этих элементов,

за исключением кадмия, который примерно на 90% при плавке переходит в пыль. Распределение редких и рассеянных элемен­ тов при пирометаллургической переработке концентратов приве­ дено в табл. 61.

Составленное на основе исследовательских работ примерное распределение редких металлов при переработке медных руд по всему циклу производства приведено ниже.

в пиритных хвостах обогатительных фабрик. Для индия харак­ терны высокие потери с отвальными шлаками медеплавильных заводов: до 50% от содержания его в исходной руде.

В пыль переходит всего 10—12% редких и рассеянных, эле­

жание их в пыли в 4—10 раз выше, чем в исходном сырье, при­ чем наиболее богаты редкими и рассеянными элементами пыли тонких фракций. Грубая зернистая пыль, как правило, мало от­

личается по своему составу от исходной шихты, поэтому ее воз­ вращают в основной процесс. Тонкие фракции пыли можно пе­ рерабатывать, чтобы извлечь из нее редкие и рассеянные ме­ таллы.

твердых частиц достигается действием на них определенных сил.

В зависимости от природы этих сил для улавливания и очистки газов существуют следующие способы:

1)механическое осаждение пыли под действием силы тяже­ сти, инерции или центробежной силы;

2)фильтрование газов через матерчатые фильтры;

3)электроочистка газов.

Степень очистки газов сильно зависит от типа применяемого пылеуловительного аппарата и от размера твердых частичек,

т. е. от степени дисперсности взвешенных частичек.

Степень очистки газа определяют по запыленности газа и по его количеству до и после прохождения через пылеочиститель­ ную установку по формуле:

„° ®вх — с ®вых

где а — среднее содержание пыли в неочищенных газах, г/нм3-, с — то же, в очищенных газах;

®вх — количество газа, поступающего в пылеуловители,

нм?]час-,

®вых — то же, выходящего из пылеуловителя.

Если 0вх = 0вых, то

При механической очистке газов пользуются пылевыми каме­ рами или циклонами.

Пылеуловительные камеры предназначаются для

осаждения грубой пыли. В них скорость газового потока умень­ шается, в результате чего частицы под действием силы тяжести

оседают на дно, представляющее собой систему бункеров.

Пылевые камеры, часто применяемые для предварительной очистки газов от грубой пыли, сооружаются из шамотного кир­ пича или железобетона, футерованного шамотом. Газы подво­ дятся к камере по борову с одного конца, а с другого отводятся к дымовой трубе или к устройству для улавливания тонкой пыли.

Для удовлетворительного осаждения пыли скорость газового

потока в пылеуловительной камере должна быть 0,3—1,0 м/сек,

а время пребывания газов в камере — не менее 25 сек. Обычно

218 Использование отходов медеплавильных заводов

пылеуловительные камеры улавливают 45—55% содержащейся в газах пыли.

Циклоны—аппараты для осаждения взвешенных частиц под действием центробежной силы (рис. 99). Они менее громозд­ ки. чем пылеуловительные камеры и значительно дешевле.

Циклон представляет собой вертикальный цилиндр с кониче­ ским дном. Газ в него подается в верхней части по касательной

к внутренней стенке цилиндра. Частицы пыли центробежной си­ лой отбрасываются от центра, силой трения задерживаются у стенок и падают на дно. Газ, описав спираль, уходит вверх через