Силикатообразование

Кремнезем является вредной примесью в цинковых концентратах и содержание его в них стремятся снизить до минимума. В процессе обжига кремнезем образует с окислами тяжелых цветных металлов (цинка, свинца) легкоплавкие соединения - силикаты, вызывающие оплавление материала в печи. Кроме того, при выщелачивании огарка, содержащего силикаты, слабой серной кислотой кремнезем частично переходит в раствор и ухудшает затем отстаиванием фильтрацию пульпы.

Если ферритообразование непосредственно влияет на степень прямого извлечения цинка из обожженного концентрата в раствор, то образование силикатов косвенно, через процесс выщелачивания и очистки растворов, также приводит в конечном счете к снижении общего извлечения металла в готовую продукцию. При значительной содержании в огарке растворимых силикатов приходится иногда прибегать к методу «обратного» выщелачивания обожженного продукта при очень низкой кислотности, чтобы предотвратить отрицательное действие кремнезема на гидрометаллургические операции.

Наибольшее количество растворимого кремнезема образуется за счет ортосиликата цинка. Снижение температуры обжига до неко­торого предела позволяет уменьшить образование ортосиликата цинка и улучшить физические свойства пульпы при последующем выщелачивании огарка.

Соединения свинца и кадмия

В цинковых концентратах соединения свинца и кадмия пред­ставлены сульфидами свинца PbS (галенит) и кадмия CdS (гринокит). Зерна сульфидов свинца и кадмия размером 0,063 мм вос­пламеняются при высоких температурах (755 и 735°С соответствен­но) и окисляются довольно трудно. Наибольший практический интерес представляет высокая летучесть сульфидов и окислов этих металлов. Сульфиды обладают большей летучестью, чем окислы.

Присутствие свинца в цинковых концентратах нежелательно, так как в процессе обжига окислы и сульфат свинца образуют с кремнеземом легкоплавкие силикаты, вызывающие оплавление ма­териала в печи, переход кремнезема в раствор и ухудшение отстаивания и фильтрации пульпы при выщелачивании огарка. Поэтому обогатители стремятся как можно полнее осуществить селекцию минералов свинца и цинка при флотации с целью снижения содержания свинца цинковых концентратах.

При обжиге стараются как можно больше отогнать в газовую фазу соединений свинца и кадмия, чтобы сконцентрировать эти металлы в небольшом количестве возгонов (пылей), уловленных в электрофильтре. При обжиге в многоподовых печах это удавалось довольно легко, так как температура процесса была ниже, а атмосфера внутри слоя шихты менее окислительная, чем в печах кипящего слоя, что создавало благоприятные условия для сублимации сульфидов свинца и кадмия.

После перехода на высокотемпературный интенсивный обжиг в печах кипящего слоя сублимация этих сульфидов происходит в меньшей степени, а их окислы возгоняются намного трудней. По­этому степень возгонки свинца и кадмия в пыли резко снизилась.

Соединения меди

В цинковых концентратах медь присутствует в виде минералов халькопирита (CuFеS₂), халькозина (Си₂5) и ковеллина (Cu₂S). Все сульфиды меди воспламеняются при относительно низких темпера­турах (380 - 435° С). В окислительной атмосфере обжиг соединений меди приводит главным образом к образованию сульфатов меди и железа, легко растворимых в воде:

CuFеS2 +4O2 =CuSO4 + FeSO4	(13)
CuS + 2O2 =CuSO4	(14)

Сульфат меди разлагается при 653°С с образованием основно­го сульфата 2CuO ∙ SO₃, который в свою очередь диссоциирует при 702° С на СиО и SO₃. Дальнейшее повышение температуры до 700 - 750°С вызывает взаимодействие окиси меди с кремнеземом и окисью железа с образованием силикатов и ферритов меди, нерастворимых в разбавленной серной кислоте. Опыт показывает, что 60 - 70% ме­ди остается в обожженном концентрате в нерастворимом виде.