Вопросы, которые в соответствии с Конвенцией необходимо решить Конференции Сторон на ее первом совещании


Этапы процесса производства цинка



страница3/10
Дата09.08.2018
Размер0.66 Mb.
#43231
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

2.2 Этапы процесса производства цинка


Процесс первичного производства цинка состоит из пяти основных этапов: смешивание концентрата; прокаливание или обжиг и плавка; выщелачивание и очистка; электровыделение; и плавление и легирование. Схематическое изображение процесса представлено на Рисунок . Ртуть высвобождается главным образом в процессе прокаливания, и для сведения к минимуму выбросов из последних труб должно быть обеспечено ее улавливание.

2.2.1 Смешивание, прокаливание и возврат пылеуноса


Схематическое изображение этапов процесса производства цинка представлено на Рисунок . По причинам коммерческого и материально-технического характера каждый завод по рафинированию цинка приобретает цинковые концентраты, добытые на нескольких различных шахтах. Содержание ртути в каждой шахте может варьироваться от 1 до 200 чнм, однако может достигать и 1000 чнм. Залогом беспрепятственного, экологически обоснованного и эффективного осуществления операций по производству цинка является обеспечение подачи всех примесей, включая ртуть, с регулируемой интенсивностью. Для подготовки подаваемого сырья используется хорошо отработанный процесс смешивания концентратов разного качества. Смешивание позволяет избежать неожиданных скачков содержания примесей, которые могут помешать процессу, вызвать экологические проблемы или проблемы с качеством продукции.

Цинковые концентраты прокаливаются путем впрыска в печь с псевдоожиженным слоем при температуре 950°C, где сульфиды преобразуются или прокаливаются до оксидов и газообразной SO2. Во избежание диффузных выбросов печи эксплуатируются под отрицательным давлением. Практически всех соединения ртути, присутствующие в концентратах, будут испаряться в этой печи. Пыль, также называемая твердыми частицами, рекуперируется из потока газа. Эта пыль вместе с оксидами цинка, образовавшимися при прокаливании, передается на стадию выщелачивания. Газ передается на стадию газоочистки.

В рамках другого подхода (технологии «Империал смелтинг») цинковые концентраты или коллективные концентраты, содержащие цинк и свинец, сначала обжигаются, затем плавятся в плавильной печи типа «Империал смелтинг» (ПИС) (Morgan 1968).

2.2.2 Газоочистка


При мокрой газоочистке, последние следы пылеуноса удаляются с помощью устройств фильтрации твердых частиц, таких как скрубберы и ЭСП. Сточные воды, образующиеся при газоочистке, содержат ртуть и другие тяжелые металлы и направляются на обработку на водоочистные сооружения или впрыскиваются в печь обжига для максимального увеличения сбора ртути в ходе соответствующей специальной стадии. Существуют различные типы процессов удаления ртути. Их описание приводится ниже. Специальные устройства для удаления ртути позволяют снизить ее концентрацию до низких уровней. В результате процесса удаления ртути образуется концентрат ртути. В этом концентрате содержится примерно 5090 процентов от общего объема входящей ртути.

Цинковые концентраты

Цинковый катод

Сернокислотная установка

Твердые частицы

Отходящий газ

Цинковый огарок

Серная кислота

Отходы ртути

Удаление ртути

Прокаливание

Электровыделение

Смешивание концентратов

Газоочистка

Выщелачивание и очистка

Фильтрат и промежуточные продукты выщелачивания

Выбросы в трубу

Плавление и легирование

Металлический цинк, цинковые сплавы
Рисунок 2. Процессы первичного производства цинка

2.2.3 Предприятие по производству серной кислоты


После удаления ртути SO2 из газа преобразуется в серную кислоту. Приблизительно 90 процентов остающейся в газовом потоке ртути поступит в состав этой кислоты. Коммерческие требования к сортности серной кислоты предусматривают концентрацию в ней ртути менее 1 чнм. В получаемой серной кислоте содержится менее 2 процентов от общего объема входящей ртути. Выбросы ртути из трубы, в которой установлены средства контроля, обычно не превышают 0,1 чнм или 100 мкг/Nм³ и составляют менее 0,25 процента от входящего объема ртути.

2.2.4 Выщелачивание


На этапе выщелачивания окисленный цинковый концентрат (называемый также «цинковым огарком») растворяется в кислоте. Этот раствор очищается путем цементации на цинковую металлическая пыль (порошок), не содержащую ртути, и направляется на электролиз для рекуперации металлического цинка. Другие металлы (например, медь, кадмий, свинец, серебро, кобальт и никель), восстанавливаются отдельными фракциями и рафинируются на других установках. Заключительный остаток выщелачивания, содержащий главным образом железо в виде ярозита, гетита или гематита, а также сульфат свинца и силикаты, требует регулирования согласно соответствующим статьям Конвенции. Часто остаток выщелачивания, который может содержать некоторое количество ртути, рециркулируется в ходе металлургического процесса, направленного на получение вторичного свинца.

В процессе выщелачивания также возможно прямое поступление непрокаленных ртутьсодержащих минеральных концентратов. На непрокаленные концентраты в процессе выщелачивания обычно приходится примерно 10 процентов общего объема вводимых концентратов, однако этот показатель может увеличиваться до 50 процентов при применении прямого выщелачивания. Ртуть из этих непрокаленных концентратов сохраняется в осадке выщелачивания в виде почти нерастворимого сульфида ртути. Поскольку ртуть не растворяется, ее выбросов в атмосферу в процессе выщелачивания не происходит. В зависимости от количества непрокаленного концентрата на этом этапе процесса в остатке выщелачивания в конечном итоге может оказаться от 5 до 50 процентов входящей ртути.


2.3 Этапы процесса производства меди


Первичная медь может производиться пирометаллургическим или гидрометаллургическим способом. Приблизительно 20–25 процентов первичной меди производится с использованием гидрометаллургических технологий, таких как выщелачивание руд оксидного типа. Остальная часть первичного производства меди приходится на пирометаллургический процесс. Поскольку гидрометаллургическая технология не предусматривает прокаливания или плавки, эти процессы не охватываются приложением D к Минаматской конвенции и, таким образом, не входят в область рассмотрения настоящего руководящего документа.

Пирометаллургический процесс требуется для переработки сульфидных медных руд. Когда используется пирометаллургический процесс, вся ртуть, присутствующая в концентрате, высвобождается главным образом во время плавки концентрата и образования технологического газа из штейна. В зависимости от температуры сушилки ртуть также может выбрасываться во время процесса сушки (на тех объектах, где производится сушка концентрата).

Схематическое изображение различных параллельных пирометаллургических процессов производства меди представлено на Рисунок .


  • Прокаливание, плавка и конвертирование

  • Плавка и конвертирование

  • Прямая выплавка меди

2.3.1 Сушка концентрата


Пирометаллургический процесс начинается с создания стабильного и однородного сырья путем смешивания концентратов и флюсов; этот метод особенно часто применяется при обработке концентратов с различным уровнем содержания меди или примесей. При взвешенной плавке производится последующая сушка смешанных концентратов для уменьшения содержания влаги. На данном этапе концентрат просушивается до влажности 0,2 процента (обычно с помощью ротационных, многокатушечных сушилок или сушилок с псевдоожиженным слоем с выходной температурой от 100°C до 200°C. Затем сухой концентрат направляется в плавильный агрегат, а пылеунос из сушильного газа удаляется рукавными уловителями или ЭСП. На установках, где используется процесс «Исасмелт» или аналогичные технологии, концентрат смеси не высушивается перед введением в плавильный агрегат и преобразованием в смесь расплавленного штейна и шлака.

2.3.2 Прокаливание


В настоящее время, возможно, все еще используются старые технологии, в рамках которых концентраты прокаливают до плавки. На таких установках смешанные концентраты сначала прокаливаются с преобразованием медных сульфидов в оксиды и затем поступают на обработку в плавильную установку. Формирующийся при прокаливании технологический газ, содержащий двуокись серы и некоторое количество ртути, обрабатывается с использованием скрубберов и ЭСП для удаления твердых частиц. Затем газ направляется в сернокислотную установку.

2.3.3 Плавка


После сушки смесь концентратов и флюсов выплавляется с образованием штейна (реже черновой меди), что обычно происходит в обогащенной кислородом атмосфере в плавильной печи. Существует несколько типов плавки меди, в том числе взвешенная плавка и плавка в жидкой ванне. Другой процесс, не показанный на рисунке 3, предусматривает непрерывную плавку в нескольких печах и этап конвертирования, на котором производится черновая медь.

Широкое распространение получила, в частности, эффективная технология взвешенной плавки, в ходе которой тепло, высвобождающееся при окислении сульфидных минералов является движущей силой процесса плавки. Помимо штейна (и реже черновой меди) в ходе плавки образуется шлак. Рабочая температура печи составляет 1230-1250°C. При этой температуре элементарная ртуть и сульфидные соединения ртути полностью преобразуются в летучую форму. Технологический газ улавливается и направляется в системы газоочистки.


2.3.4 Конвертирование


В процессах плавки с формированием медного штейна этот штейн впоследствии передается на следующий этап в целях конвертирования штейна или медного сплава (образующегося при очистке так называемого конвертерного плавильного шлака) в черновую медь. Побочным продуктом этого процесса является конвертерный шлак, который повторно перерабатыватеся в печи очистки шлака в целях рекуперации меди или возвращается в плавильную печь. Из технологического газа, получаемого из конвертеров, удаляются твердые частицы, после чего он смешивается с газами из плавильной печи перед поступлением в систему газоочистки сернокислотной установки.

2.3.5 Рафинирование и литье


На следующем этапе черновая медь перерабатывается в анодных печах, главным образом в целях устранения кислорода, серы и следовых примесей. Технологический газ, образующийся в анодных печах, очищается в мокром скруббере, а затем в мокром ЭСП или рукавном фильтре. Рафинированная медь отливается в аноды. На заключительном этапе производства меди производится электрорафинирование анодов в медные катоды, содержащие более 99,995 процента меди.

2.3.6 Очистка шлака


Расплавленный шлак, образующийся в плавильной печи и конвертерах, может быть направлен в электрическую печь очистки шлака в целях рекуперации меди и других содержащихся в нем ценных металлов. Это позволяет получать высококачественный штейн, который передается в конвертеры. После обработки шлак может гранулироваться с водой. Такой шлак направляется на удаление или используется как заполнитель.

В процессах, предусматривающих прямую плавку черновой меди, очистка шлака позволяет получить сплавы меди; эти сплавы направляются на плавильную установку для переработки в конвертерах.

Кроме того, вместо обработки в печи для очистки шлака возможно его обеднение с использованием методов переработки минерального сырья. После медленного охлаждения шлак дробится, размалывается и обрабатывается посредством флотации. В результате получают содержащий медь концентрат, который возвращают в плавильную печь.

2.3.7 Установка по производству серной кислоты


Технологические газы плавки и конвертирования направляются на газоочистительные установки цеха по производству серной кислоты. Технологические газы проходят охлаждение и обработку в целях удаления твердых частиц, металлов и кислотного тумана с использованием устройств газоочистки, таких как скрубберы и мокрые ЭСП. Во время газоочистки газ охлаждается до 35-40°C. Большая часть ртути, поступающей с плавильной установки, удаляется на данном этапе с использованием трех следующих механизмов:

  • Часть ртути вступает в реакцию с образованием твердого сульфата ртути, который удаляется как шлам.

  • Элементарная ртуть конденсируются путем быстрой закалки и охлаждения в скрубберах и градирнях с насадками.

  • Селен, присутствующий в медных концентратах, высвобождается во время плавки и конвертирования, и содержится в технологическом газе плавильной установки в виде оксида селена. Оксид селена растворяется в слабом растворе скрубберной кислоты и немедленно восстанавливается диоксидом серы до красного селена, который реагирует с элементарной ртутью с образованием твердого селенида ртути (HgSe). Селенид ртути  соединение с чрезвычайно низкой растворимостью в воде, стабильное в кислой среде.

После очистки газа может потребоваться процесс, направленный конкретно на удаление ртути до производства кислоты, с тем чтобы удалить все остатки ртути из технологического газа для соблюдения коммерческих стандартов. Выбросы из последних труб будут содержать следовые концентрации ртути. Регулирование ртутьсодержащих остатков и шламов, образующихся при очистке газа и удалении ртути, в том числе их хранение, удаление и торговля ими, должно осуществляться согласно другим соответствующим статьям Конвенции.

Медные концентраты, флюсы

Медный катод

Твердые частицы

Отх. газ

Медный штейн

Серная кислота

Отходы ртути

Удаление ртути

Огневое рафинирование

Сушка концентрата

Газоочистка

Конвертирование

Штейн, сплавы меди

Шлак
Шлак

Конечный шлак

Выбросы в трубу

Электро-рафинирование

Анодная медь

Шлак


Медный концентрат

Плавка


Охлаждение и флотация шлака или печь очистки шлака

Черновая медь

Черновая медь

Отх. газ
Прокаливание

Сернокислотная установка

Отходы HgSe (в присутствии селена)

Отходящий газ
Рисунок 3. Процессы первичного производства меди


Каталог: Portals
Portals -> Послепродажное обслуживание сущность и значение послепродажного обслуживания
Portals -> 1. Сущность и значение ремонтного обслуживания. Формы организации и виды ремонтного обслуживания. Сущность и значение ремонтного обслуживания
Portals -> Методы получения органических нитросоединений
Portals -> Перечень экзаменационных заданий для студентов 2 курса ф-та хтиТ спец. Оосирипр
Portals -> Учебной программы для студентов 2 курса специальности оосирипр
Portals -> Міністерства адукацыі Рэспублікі Беларусь
Portals -> Вопросы к экзамену для студентов 2 курса факультета тов
Portals -> Учебного материала по органической химии к экзамену


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2023
обратиться к администрации

    Главная страница