Виробництво нікелю і кобальту

Залежно від виду сировини підприємства з виробництва нікелю можна розділити на дві групи: переробні окислені нікелеві руди та переробні сульфідні руди. Окислені руди містять,%: нікелю 0,7-1,3; міді - до 0,34; кобальту 0,03-0,4; заліза 19-23; оксидів алюмінію 4,5-7,8; оксиду магнію - до 10; оксиду кальцію - до 3,5 миш'яку - до 3,5. Сульфідні руди містять,%: нікелю 3,8-5,6; міді 2,65-3 / 3; кобальту 0,18; заліза 25-46; сірки 9.9-26,0; оксиду магнію - до 13; оксиду кальцію - до 14; оксидів алюмінію - до 3.При отриманні нікелю, кобальту та їх з'єднань на всіх стадіях технологічного процесу щорічно утворюється понад 4 млн. т шкідливих речовин, з них 68% - при переробці сульфідних руд і 32% - при переробці окислених руд З загальної кількості утворюються оксидів сірки 84% припадає на підприємства, що переробляють сульфідні руди. Близько 62% пилу утворюється при переробці окислених нікелевих руд і 28% при переробці сульфідних руд Загалом на підприємствах вловлюється більше 92% пилу.

Нижче наведені дані, що характеризують концентрацію сірчистого ангідриду в технологічних газах, що відходять від металургійних агрегатів,%

Технологічні агрегати	концентрація сірчистого ангідриду в технологічних газах,%
Агломашина	0,5-1,5
Рудно термічні печі	0,2-0,3
Шахтні печі	0,1-0,2
Відбивні печі	0,3-0,4
Конвертери	1,0-3,0
Печі КС	1,5-5,0

Сірчистий ангідрид утилізується в незначних кількостях з отриманням сірчаної кислоти або елементарної сірки. Хвости збагачення практично не утилізуються, а шлаки в невеликих кількостях ис користуються на відсипання доріг, для закладки гірських виробок і произ водства шлаковати.

Нові технологічні процеси, що впроваджуються в нікель кобальтової промисловості, спрямовані на інтенсифікацію виробництва метал лов і зниження викидів діоксиду сірки в атмосферу. До цих процесів сам відносяться:

· переробка пірротінових концентратів автоклавної-окислювальним методом з отриманням елементарної сірки,

· зважена плавка концентратів з одержанням елементарної сірки,

· плавка мідного концентрату в печі Ванюкова з використанням газів для отримання елементарної сірки,

· автогенная плавка з використанням газів для отримання сірчаної кислоти,

· конвертування мідних штейн у вертикальних кисневих кон Вертера з використанням газів для виробництва сірчаної кислоти,

· безперервне конвертування з використанням газу для отримання сірчаної кислоти

Виробництво свинцю

Залежно від складу і типу переробляються руд свинець можна отримувати пірометалургичним або гідрометалургійним способами. До пірометалургійних способів відносяться відновна плавка з попередніми випаленням реакційна плавка, плавка осаджувальна. З них в даний час в основному застосовується відновлювальна плавка. Використовуються як багаті, так і бідні концентрати. Сульфідні концентрат отриманий після флотаційного збагачення руд, спільно з флюсами піддається окислювальному випалу У процесі випалу сульфіди металів окислюються до оксидів і спікається, перетворюючись в агломерат Плавку агломерату проводять в шахтній печі у відновній атмосфері Продуктами плавки є чорновий свинець; штейн, що містить мідь. сульфіди міді і свинцю, в яких концентруються благородні метали; шлак - сплав оксидів металів і металоїдів, що містить цинку 10% і більше При рафінуванні чорнового свинцю отримують чистий свинець.

Штейн переробляють на чорнову мідь, цинкоутримуючий шлаки обесцінковивають і отримують цинкову пил, а гази після очищення від пилу направляють на утилізацію діоксиду сірки або викидають в атмосферу.

Основними шкідливими викидами виробництва є хвости збагачення і стічні води хвостосховищ, свинецьвмисних пилу, металургійні гази, що містять діоксид сірки, шлаки, шпейза. Шпаки свинцевої плавки містять,%: оксиду цинку - до 38; кремнезему - до 30; оксидів заліза - до 44; оксиду кальцію - до 20; оксидів алюмінію - до 8; свинцю - до 4,2; можуть містити також мідь, оксиди магнію, марганцю, барію.

Найбільш токсичні речовини містяться в шпейзе, яка являє собою сплав миш'яковистих і вмістом сурми сполук металів або сплав арсенидів або антимонідів металу. Шпейза містить,%: миш'яку - до 35; сурми - до 6; заліза - до 70; свинцю-до 4; міді - до 7; сірки - до 6, а також нікель, кобальт, золото і срібло.

Одним із сучасних способів переробки поліметалічної сировини є киснево-зважена циклону електротермічна плавка (ківцет) свинцево-цинкових концентратів. Кількість викидаються шкідливих газів від установки ківцет ЦС значно менше, ніж у традиційній технології.

Виробництво цинку

Сульфідні цинкутримуючі руди збагачують з метою отримання цинкових концентратів, які в подальшому можуть бути перероблені пірометалургійних або гідрометалургійним шляхом. Незалежно від способу переробки операції випалу концентратів обов'язкове. Обпалений концентрат надходить на дистиляцію цинку, що протікає в відновної атмосфері, в результаті чого отримують чорновий цинк. який направляється на рафінування. При гідрометалургійному способі обпалений концентрат надходить на вилуговування, а з розчину цинк витягують електролізом.

Зіставлення піро-і гідрометалургійного способів виробництва цинку показує, що для пирометаллургии характерні висока питома продуктивність і компактність технологічної схеми, однак високі витрати на ремонт обладнання, підготовку матеріалів, палива та знешкодження технологічних газів обумовлюють необхідність пошуку інших, більш економічних і екологічних технологій. Гідрометалургійний спосіб отримання цинку позбавлений вказаних недоліків і дозволяє більш комплексно використовувати сировину.

На цинкових заводах основними видами технологічних газів, які підвергаються очищення від пилу, є гази випалювальних печей киплячого шару і гази вальцпечей. Випалювальні гази, що надходять у сірчанокислотному виробництво, додатково очищуються від туману сірчаної кислоти, миш'яку і селену. Запиленість газів печей киплячого шару досягає 130 г/м³, а концентрація діоксиду сірки коливається в межах 9-14%. Вміст металів у пилу становить,%: 40-70 Zn; до 2,0 Сі; 5-15 Pb; до 1,0 Cd. Як правило, зазначені метали містяться в пилах у вигляді сполук першого або другого класу небезпеки і становлять серйозну загрозу навколишньому природному середовищу і здоров'ю населення.

Виробництво міді

Залежно від мінералогічного складу мідних руд виробництво міді може здійснюватися за такими схемами переробки сировини: піритних плавка; полупіритна плавка; мідно-сірчана плавка; плавка в печі Ванюкова; гідрометалургійним способом.

Найбільшого поширення набула трехстадійна (випал-відбивна або електроплавка - конвертація) схема отримання міді. Ця схема передбачає отримання чорнової міді, що спрямовується на вогняне і електролітичне рафінування.

У процесі переробки Монометалева і поліметалічних руд в навколишнє середовище поступають промислові відходи та технологічні викиди, що містять шкідливі речовини різних класів небезпеки. Це - хвости збагачення мідних, мідно-цинкових і мідно-нікелевих руд, стічні води збагачувальних фабрик, рудничні (шахтні) і кар'єрні води, відвали порожньої породи, пил і гази сушильних барабанів, стічні води пилогазоочисток металургійних печей, відвальні шлаки, забруднені викиди вентиляційних систем, пилу і гази металургійного виробництва, шумове та електромагнітне забруднення. Наприклад, випалювальні гази печей киплячого шару містять до 800-900 г/м³ пилу і до 15% діоксиду сірки, гази відбивних печей містять до 5 г/ м³ пилу, до 1,2% діоксиду сірки і 7% діоксиду вуглецю. Ці гази після відповідного очищення направляються на одержання з них сірчаної кислоти.

Гази конвертерів змішуються з обпалювальними газами і надходять на Сірчанокислотне виробництво. У зв'язку із залученням до переробку мідних поліметалічних руд, що містять миш'як, на підприємствах виникла проблема миш'як містять відходів, у вигляді яких він виводиться з технологічного процесу. Дослідження, проведені авторами на одному з мідеплавильних заводів, показують, що миш'як розподіляється по продуктах металургійного виробництва таким чином,%: мідь чорнова 1,0-1,3; шлак відвальний 22-29; гази випалювальних печей 36-44; гази відбивних печей - до 27; гази конвертерів - до 5; пил конвертерних електрофільтрів - до 4. Впровадження автогенних процесів плавки призведе до того, що миш'як до 93% буде переходити в технологічні гази, що направляються на Сірчанокислотне виробництво. У процесі електролітичного рафінування міді миш'як накопичується в електроліті в кількості до 16-20 г/дм³, що погіршує якість одержуваної міді і робить неможливим подальший її вилучення з розчину. Тому витяг миш'яку з відпрацьованих електролітів у вигляді малотоксичних сполук є однією з найбільш гострих проблем мідного виробництва.

Випалювальні і конвертерні гази перед утилізацією сірки у сірчанокислотному виробництві очищаються від пилу і миш'яку. У промивних вежах миш'як переходить в промивні води, де його концентрація досягає 10-16 г/дм³. Перед скиданням ці води повинні очищатися від миш'яку та інших шкідливих домішок.