Лабораторный опыт глубокой переработки шлаков производства черновой меди. Проект МНТЦ 1872 В.Г. Бамбуров, Г.П. Швейкин, Е.В. Поляков, В.И. Неустроев 1), А.И. Снегирев 1), И.Ю. Пашкеев 2), Г.Г. Михайлов Г.Г. 2), Н.М. Барышева 3), А.Г. Цветохин А.Г. 3), Н.А. Овчинников Н. А. 3), ИХТТ УрО РАН г. Екатеринбург, 1) УГТУ-УПИ, г. Екатеринбург, 2) ЮУрГУ, г. Челябинск, 3) ВНИИТФ-РФЯЦ, г. Снежинск

Введение Шлаковые отвалы составляют значительную часть отходов металлургических производств черных и цветных металлов. Их существование создает дополнительную экологическую нагрузку на территорию депонирования и означает вывод из промышленного оборота крупных в абсолютном выражении запасов железа, цветных металлов, других ценных в товарном отношении веществ. Сложности возврата этих ресурсов в оборот, решения экологических задач состоят в том, что традиционные подходы к переработке шлаков является затратным, а ликвидация одной проблемы зачастую порождает другие. Типичным для Урала примером концентрации в одном месте подобных проблем является территория г. Карабаша с ее шлаковыми отвалами в 16 млн. т. и содержанием железа - 20 – 40 % FeO, меди - 0,4 – 0,5 %. Известные попытки извлечения из этих шлаков железа наталкиваются на проблему энергетической и технологической неэффективности, а образующиеся вторичные шлаки по объему сравнимы с исходным сырьем.

Цель работы поиск схем обогащения шлаков, которые бы давали: значительное снижение себестоимости потребляемых продуктов, рост цены конечных продуктов, сводили к минимуму накопление вторичных шлаков и отходов.

Пути достижения цели Разработка схем восстановительного вскрытия гранулированного шлака с получением: - чернового железа и металлической меди; - вторичного шлака, пригодного для производства сорбентов;

Восстановительное вскрытие шлака Плавка железистого продукта в присутствии восстановителя и флюса позволяет получить чугун, либо малоуглеродистое железо с содержанием меди до 1,1 – 1,2 %. Продукт может найти применение в качестве железо-медной лигатуры (например, для производства тормозных барабанов большегрузных автомашин); Продукт может в дальнейшем переработан для разделения Fe и Cu.

Продукт восстановительного вскрытия Фрагмент изображения восстановленного шлака – продукта медеплавильного производства. (увеличение – 1000 раз)

Результаты анализа продукта Микрофотография (верх) и данные локального РФА- анализа распределения главных компонентов шлака (низ) в результате восстановительного плавления с флюсом. Видна сепарация Fe, Si, Ca, Cu, Mn по поверхности гранулы продукта в результате применения восстановителя. * m

Результаты анализа продукта 4 0 m s.e Cu Fe a.e 4 0 m Si Cr Ca Mn 4 0 m Cu Fe 4 0 m Ca Mn Локальное распределение компонентов восстановленного шлака по данным РФА. Видно, что железо и медь представляют собой отдельные фазы.

Фазовый состав поверхности и объема продукта по данным РФЭС Основными элементами на поверхности являются Al и Si, в меньшей и примерно равной степени – Fe, Cu и Mn. Cu и Fe присутствуют на поверхности в виде чистого металла, железо частично окислено или существует в виде FeS; Al имеет как металлическую, так и оксидную формы; Si присутствует на поверхности в виде SiO2, допускается состояние кремния в форме силицида; Для серы предполагается состояние типа FeS; Углерод локализован на поверхности в виде слоя сажи или графита; На поверхности допускается присутствие H2O и OH- -форм; В объеме образца основу составляет Fe, присутствуют Si и Al, в меньшей степени Cu и Ag (неравномерно).

Применение вторичного шлака для производства сорбентов Наименование свойства сорбента Наименование сорбента гидрат силиката кальция силикат щелочноземельн ого металла Полная обменная емкость, мг- экв/г > 10> 10 Коэффициент распределения микроэлементов Kd, мл/г Ni Cu Cd Hg La - Lu Pb Bi Th U Cs Нет данных 7,5 >2080 >1,5*10 4 >1,7*10 5 >1300 >1,8*10 5 >1,6 *10 5 >3400 >6,5*10 4 >1,4*10 4 >2400 рН раствора после сорбцииНе меняется11-12 Возможность иммобилизации в цемент Имеется

Выводы Разработан лабораторный вариант технологии глубокой переработки шлаков медеплавильного производства с получением металлов (Fe, Cu, Ag) и сорбента (на основе Ca2SiO4). Необходима проверка технологии в условиях опытного производства; Необходимо решение проблем дополнительной переработки (Fe, Cu, Ag)- концентрата для раздельного получения железа и меди, что позволит достичь значительного экономического эффекта от переработки меди и сопутствующих продуктов; Планируется организация и выполнение работ, связанных с 1) - созданием опытной установки по глубокой переработке шлаков пиро- и гидрометаллургическими методами; 2) – отработки метода применения разработанного сорбента для целей предотвращения аварийных выбросов радионуклидов в окружающую среду.