Металлургии

Пути переработки и использования отходов цветной

В зависимости от вида перерабатываемого сырья выход шлаков в цветной металлургии достигает 10-200 т на 1 т получаемого металла. Отвальные шлаки цветной металлургии содержат значительные количества ценных компонентов: железа, меди, цинка, свинца и др. Согласно химического состава шлаки цветной металлургии могут быть условно объединены в три группы.

В одну из них можно объединить шлаки никелевых заводов и определенную часть шлаков медных заводов, отличающихся малым содержанием цветных металлов и железа. Извлечение ценных компонентов из таких шлаков экономически нецелесообразно, поэтому они перерабатываются в различные строительные материалы и изделия.

Вторую группу входят медные шлаки, отличающиеся значительным содержанием железа, малым содержанием меди и наличием до 5 % цинка и свинца. Такие шлаки целесообразно перерабатывать при комплексном извлечении из них цинка, свинца и железа с одновременной утилизацией силикатной части.

В третью группу входят оловянные и свинцовые шлаки, а также некоторое количество медных шлаков, отличающихся значительным содержанием цинка, свинца и олова. Экономически целесообразно извлечение металлов из шлаков даже без комплексной переработки последних.

В промышленности для переработки шлаков используют различные способы фьюмингования, вальцевания и электротермической обработки.

Процесс фьюмингования широко используется для переработки цинксодержащих свинцовых шлаков. Суть процесса заключается в том, что через слой расплавленного шлака, находящегося в шахтной печи, продувают под давлением смесь воздуха с угольной пылью. При этом воздух подают в количествах, недостаточных для полного сжигания угля, что приводит к образованию оксида углерода, восстанавливавшей содержащиеся в шлаке оксиды металлов. Образующиеся пары металлов окисляются над расплавом воздухом до оксидов, которые уносятся из печи газовым потоком и отделяются от последнего в пылеуловителях. Шахтные фьюминг-печи перерабатывают 250-700 т шлака в сутки.

Переработка шлаков вальцеванием проводится в горизонтальных, наклонных вращающихся, трубчатых печах в присутствии восстановителя, при температуре 1100-I200 °С. В таких условиях при непрерывном перемешивании реакционной массы протекают реакция восстановления свинца, цинка и редких элементов до металлов. Возгоняемые пары металлов окисляются над шихтой до оксидов, уносимых газами из печи и улавливаемых в системах очистки газов. Степень извлечения свинца и цинка составляет около 90 %.

При электротермической переработке можно обрабатывать как жидкие (в отличие от вальцевания), так и твердые (в отличие от фьюмингования) шлаки. При переработке отвальных шлаков плавка осуществляется в рудотермических печах. Электроды печи погружаются в шлак, служащий телом сопротивления. Электротермическая переработка шлаков представляет собой восстановительный процесс взаимодействия расплава с находящимся на его поверхности коксом. В результате протекания при температуре 1250-1500 ⁰С ряда окислительно-восстановительных процессов происходит восстановление цинка, возгоняемые пары которого направляется в конденсаторы, где цинк превращается в жидкий металл, подвергаемый ликвации с последующим рафинированием или отливкой в чушки для отправки потребителям. Несконденсированный в металл цинк улавливается в виде пыли в пылеуловителях.

После возгонки цинка шлак сливается из печи и передается в отвал или на извлечение железа с одновременным использованием его силикатной части. Отделяемый штейн концентрирует в себе медь и передается в медеплавильное производство. Свинец, отделяемый от цинка при ликвации вместе с черновым металлом, образующимся в электропечи, передается на рафинирование.

Помимо перечисленных способов переработки шлаков цветной металлургии разработаны и продолжают разрабатываться другие процессы, направленные на комплексное использование металлургического сырья, основанные на использовании как пирометаллургических, так и гидрометаллургических приемов переработки шлаков, не нашедшие еще в настоящее время широкого промышленного применения. Как и шлаки черной металлургии, шлаки производств цветных металлов служат сырьем для получения строительных материалов и изделий различного назначения. Технологии соответствующих производств в обоих случаях примерно одинаковы.