arrowГлавная arrow Воздействие на окружающую среду arrow ПЛАВКА И РАФИНИРОВАНИЕ МЕДИ, СВИНЦА И ЦИНКА/ Вредные факторы. Охрана среды и здоровья 29.05.2017 г.  
  
Навигация сайта
Главная
------------------------------------
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОЛИТИКИ экологической и социальной ОТВЕТСТВЕННОСТИ горнодобывающих компаний
----------------------------------------
Регионы
----------------------------------------
Воздействие на окружающую среду
----------------------------------------
Гарантии экологической ответственности
----------------------------------------
Общественное сопровождение проектов
----------------------------------------
Общественная эффективность
----------------------------------------
Фотоальбом
Ссылки
Файлы
----------------------------------------
Вход для авторов
ПЛАВКА И РАФИНИРОВАНИЕ МЕДИ, СВИНЦА И ЦИНКА/ Вредные факторы. Охрана среды и здоровья Версия для печати Отправить на e-mail
Написал Ольга Москвина   
03.08.2009 г.
  Адаптировано из издания Агентства по защите окружающей среды за 1995 год  Медь

Медь добывается как в открытых карьерах, так и в шахтах в зависимости от сорта руды и характера рудной залежи. В руде обычно содержится менее 1 процента меди в виде сульфидных минералов. После подъема руды на поверхность она дробится и измельчается до состояния порошка и затем обогащается для дальнейшей переработки. В процессе обогащения измельченная руда смешивается с водой, в смесь добавляются химреагенты, и она продувается воздухом. Воздушные пузырьки соединяются с медными минералами и снимаются в верхней части флотационных камер. В концентрате содержится 20 - 30 процентов меди. Хвостовые погоны выпадают из руды на дно камер и удаляются, обезвоживаются загустителями и транспортируются как шлам в пруд - хранилище отходов для ликвидации. Вся вода, использованная в этой операции, от этапа обезвоживания до транспортировки в пруд - хранилище отходов, восстанавливается и возвращается в технологический процесс.
     
Медь может производиться пирометаллургическим или гидрометаллургическим способами в зависимости от качества руды. Рудные концентраты, которые содержат минералы с сульфидом меди и железа, обрабатываются для извлечения высокочистого продукта в пирометаллургическом процессе. Оксидные руды (содержащие минералы с оксидом меди) обрабатываются вместе с другими оксидированными отходами в гидрометаллургическом процессе.
     
Передел меди из руды в металл осуществляется с помощью плавки. Концентрат высушивается и подается в печь. Там сульфидные минералы частично оксидируются и переплавляются в слой штейна, смесь сульфида меди-железа и шлака - верхнего слоя отходов.
     
Штейн затем обрабатывается в процессе конвертирования. Шлак выпускается из печи и хранится в рабочей зоне (небольшая его часть продается для использования в качестве железнодорожного балласта и материала для пескоструйной очистки). Газообразный продукт процесса плавки - диоксид серы - улавливается, очищается и преобразуется в серную кислоту (применяемую в гидрометаллургическом процессе для выщелачивания).
     
После плавки медный штейн подается в конвертер - выливается в горизонтальный цилиндрический сосуд (приблизительно 10 х 4 м), оснащенный трубами-фурмами для подачи воздуха в конвертер. В штейн добавляются известь и диоксид кремния, чтобы пошла реакция с получением оксида железа для формирования шлака. В конвертер может быть добавлен медный лом. Печь поворачивается таким образом, чтобы фурмы оказались в погруженном положении. В расплавленный штейн вдувается воздух, который заставляет остаток сульфида железа вступить в реакцию с кислородом для получения оксида железа и диоксида серы. Затем конвертер поворачивается и сливается железосиликатный шлак.
     

После удаления всего железа конвертер поворачивается вновь, возвращаясь в прежнее положение, и второй раз продувается воздухом - остаток серы оксидируется и удаляется из сульфида меди. Затем конвертер поворачивается для слива расплавленной черновой меди (она названа так, потому что, если дать ей отвердеть на этом этапе, будет иметь неровную поверхность из-за присутствия газообразных кислорода и серы). Диоксид серы из конвертера накапливается и подается в систему газоочистки вместе с диоксидом серы из плавильной печи и преобразуется в серную кислоту. Благодаря остаточному содержанию меди шлак возвращается в плавильную печь. 
     
Черновая медь, содержащая, как минимум, 98,5 процента этого металла, в два этапа рафинируется в высокочистую. Первый этап - рафинирование обжигом. Расплавленная черновая медь выливается в цилиндрическую печь, внешне похожую на конвертер, в которой продувается сначала воздухом, а затем природным газом или пропаном - для удаления остатка серы и кислорода. Затем металл выливается в разливочный барабан - для получения достаточно чистых для электрорафинирования анодов.
     
При электрорафинировании медные аноды устанавливаются в электролитические камеры с раствором сульфата меди, в промежутки между ними опускаются основные катодные листы (катоды). Когда пропускается постоянный ток, медь, растворяясь, сходит с анодов в электролит и осаждается на основных катодных листах. Когда на них аккумулируется достаточный слой, они извлекаются из камер, вставляется новый набор листов. Твердые примеси выпадают из анодов на дно камеры в виде отстоя (анодного шлама), который собирается и перерабатывается с целью получения таких ценных металлов, как золото и серебро.
     
Катоды, извлеченные из электролитической камеры, являются первичным продуктом и содержат 99,99+ процента меди. Их можно продавать в качестве катодов для проволочно-мелкосортных прокатных станов или обрабатывать для получения электродных стержней. Изготавливают стержни так: катоды расплавляются в шахтной печи и медь выливается в разливочный барабан, из получаемых в нем брусков прокатывают сплошной стержень диаметром 3/8 дюйма (9,5 мм). Это изделие отправляется на проволочные станы.
     
В гидрометаллургическом процессе оксидированные руды и отходы выщелачиваются с помощью серной кислоты в процессе плавки. Выщелачивание происходит на месте или в специально подготовленных кучах: кислота просачивается через материал вниз, где собирается. Поверхность, на которую просачивается щелок, выложена кислотостойким непроницаемым пластиком, чтобы предотвратить загрязнение подземных вод. Собранный раствор, содержащий медь, может быть переработан посредством одного из двух процессов - диффузионного насыщения или извлечения металла растворителем / электролизом. В процессе диффузионного насыщения (который применяется редко) медь в виде кислотного раствора осаждается на поверхности чугунного лома в обмен на железо. После насыщения достаточным количеством меди чугунный лом помещается в плавильную печь вместе с рудными концентратами для получения меди пирометаллургическим путем.
     

При извлечении металла растворителем/электролизом в богатом выщелачивающем растворе концентрируется медь, но не другие металлы (железо и пр.). Затем органический раствор, содержащий медь, отделяется от продукта выщелачивания в отстойнике. В богатую органическую смесь добавляется серная кислота, которая отгоняет медь в электролитический раствор. Продукт с содержанием железа и других примесей возвращается для операции выщелачивания. Отогнанный медесодержащий раствор помещается в электролитическую камеру. Камера электролиза отличается от электрорафинирующей тем, что в ней используется постоянный нерастворимый анод. Медь откладывается на основных катодных листах точно таким же образом, как и на катоде электрорафинирующей камеры. Освобожденный от меди электролит возвращается в процесс извлечения растворителем, где используется для дополнительной отгонки меди из органического раствора. Катоды, полученные в электролизном процессе, переделываются в стержни так же, как и в процессе электрорафинирования.
     
Электролизные камеры используются для подготовки основных катодных листов как для процесса электрорафинирования, так и электролиза посредством осаждения меди на катодах из титана или нержавеющей стали, после чего происходит отгонка меди.
 

Вредные факторы и их предотвращение
Главные вредные факторы - пыль при переработке и плавке руды, литейные газы ( в т.ч. с содержанием меди, свинца и мышьяка), диоксид серы и моно оксид углерода, шум при дроблении и измельчении, высокая температурная нагрузка, а также серная кислота и электрические факторы при электролитическом процессе.
     
Меры предосторожности следующие: местная вытяжная вентиляция для отсоса пыли; местная вытяжная вентиляция и общеобменная вентиляция при наличии диоксида серы и моно оксида углерода; программа борьбы с шумом и защиты органов слуха; использование защитной одежды и масок; регулярные перерывы в работе и обильное питье; а также местная вытяжная вентиляция, индивидуальные средства защиты и меры предосторожности при электролитическом процессе. Специальная защита органов дыхания обычно осуществляется для предохранения от пыли, паров, диоксида серы.
     
В таблице 82.1 приведены загрязнители окружающей среды на различных этапах плавки и рафинирования меди.
     
--------------------------------------------------------------------------------
     
Таблица 82.1   Вход технологических материалов и выход продуктов загрязнения при плавке и рафинировании меди
 

Технологический процесс
 

Вход материалов 

Воздушные выбросы

Технологические отходы 

Другие отходы 

Обогащение меди 

Медная руда, вода, химреагенты, загустители 

  
 

Флотационные сточные воды 

Хвостовые погоны, содержащие такие минеральные отходы как известняк и кварц 

Выщелачивание меди 

Медный концентрат, серная кислота 

  
 

Неуправляемый выход продуктов выщелачивания 

Отходы кучного выщелачивания 

Выплавка меди 

Медный концентрат, кремнеземистый плавень 

Диоксид серы, твердые частицы с содержанием мышьяка, сурьмы, кадмия, свинца, ртути и цинка 

  
 

Сброс  кислотного набивочного материала / отстоя, шлака, с содержанием сульфидов железа, диоксидов кремния

Передел меди 

Купферштейн, медный лом, кремнеземистый плавень 

Диоксид серы, твердые частицы с содержанием мышьяка, сурьмы, кадмия, свинца, ртути и цинка 

  
 

Сброс из установки кислотного набивочного материала / отстоя, шлака, с содержанием сульфидов железа, диоксидов кремния

Электролитическое рафинирование меди 

Черновая медь, серная кислота 

  
 

  
 

Шлам с содержанием таких  включений как золото, серебро, сурьма, мышьяк, висмут, железо, свинец, никель, селен, сера и цинк 

 

--------------------------------------------------------------------------------     
     
Свинец
Первичный процесс производства свинца состоит из четырех этапов: агломерация, плавка, удаление дросса и пирометаллургическое рафинирование. Сначала в плавильную печь загружается масса, состоящая в основном из свинцового концентрата в виде сульфида свинца. Могут быть добавлены другие компоненты, в т.ч. техническое железо, диоксид кремния, известняковый флюс, кокс, сода, сажа, пирит, цинк, каустик и частицы, собранные в очистных устройствах. В агломерационной машине масса свинца подвергается продувке горячим воздухом, который отжигает серу, создавая диоксид серы. Содержание оксида свинца в углероде после этого процесса составляет по весу около 9 процентов. Агломерат вместе с коксом, различными переработанными материалами, известняком и иными флюсом подается в шахтную печь для перегонки, при которой углерод действует как топливо и плавит массу, содержащую свинец. Расплавленный свинец опускается на дно печи, где образуются четыре слоя: "шпейза" (самый легкий материал, в основном мышьяк и сурьма); "штейн" (сульфид меди и сульфиды других металлов); шлак шахтной печи (главным образом силикаты); и слиток (98 процентов свинца по весу). Затем все слои сливаются. Шпейза и штейн продаются на медеплавильные заводы для получения меди и драгоценных металлов. Шлак шахтной печи, содержащий цинк, железо, диоксид кремния и известь, хранится в кучах и частично перерабатывается. Из печей случаются выбросы оксида серы, возникающего из-за небольшого объема остаточного сульфида свинца, и сульфатов свинца из исходной агломерационной массы.
     
Перед рафинированием слиток чернового свинца из печи обычно требует предварительной котловой подготовки. При удалении дросса он встряхивается в котле для перевода примесей в шлак и охлаждается до температуры 370 - , которая несколько выше точки его замерзания. Дросс, состоящий из оксида свинца, а также меди, сурьмы и других элементов, перемещается в верхнюю часть и затвердевает над расплавленным свинцом.
     
Дросс удаляется и подается в дроссовую печь для получения других полезных металлов. Для оптимизации получения меди свинцовый слиток с дроссом обрабатываются посредством добавления серосодержащих материалов, цинка и алюминия, понижая содержание меди в слитке приблизительно до 0,01 процента.
     
На четвертом этапе свинцовый слиток рафинируется пирометаллургическими методами. Из него удаляются любые компоненты, не содержащие свинец, пользующиеся спросом (например, золото, серебро, висмут, цинк и оксиды таких металлов, как сурьма, мышьяк, олово и медь). Свинец рафинируется в чугунной горшковой печи в пять этапов. Сначала удаляются сурьма, олово и мышьяк. Затем добавляется цинк, чтобы извлечь золото и серебро в цинковом шлаке. Потом следует рафинирование с помощью вакуумной дистиляции цинка. Оно продолжается с добавлением кальция и магния. Они в сочетании с висмутом образуют нерастворимое соединение, извлекаемое из горшковой печи. На последнем этапе в свинец могут добавляться каустическая сода и/или нитраты для удаления любых остаточных примесей металлов. Рафинированный свинец имеет чистоту 99,90 - 99,99 процента и может войти в сплавы с другими металлами или разливается в формы различного профиля.
 

Вредные факторы и их предотвращение
Главные вредные факторы - рудная пыль, литейные газы ( в т.ч. с содержанием, свинца, мышьяка и сурьмы), диоксид серы и моно оксид углерода, шум при дроблении и измельчении материалов, а также высокая температурная нагрузка.
     
Меры предосторожности следующие: местная вытяжная и разрежающая вентиляция с целью удаления диоксида серы и моно оксида углерода; программа борьбы с шумом и защиты органов слуха; использование защитной одежды и масок; регулярные перерывы в работе и обильное питье. Защита органов дыхания обычно осуществляется для предохранения от пыли, паров, диоксида серы. Существенное значение имеет контроль воздействия серы на человека.
     
В таблице 82.2 приведены загрязнители окружающей среды на различных этапах плавки и рафинирования свинца.
     
--------------------------------------------------------------------------------
     
Таблица 82.2    Вход технологических материалов и выход продуктов загрязнения при плавке и рафинировании свинца

Технологический процесс
 

Вход материалов 

Воздушные выбросы 

Технологические отходы 

Другие отходы 

Обжиг свинца 

Свинцовая руда, техническое железо, диоксид кремния, флюс известняка, кокс, кальцинированная сода,  пирит, цинк, каустическая сода, пыль из пылеуловителей 

Диоксид серы, твердые частицы с содержанием кадмия и свинца 

  
 

  
 

Выплавка свинца 

Агломерат свинца, кокс

Диоксид серы, твердые частицы с содержанием кадмия и свинца 

Производственные смывные сточные воды, стоки от шлаковой грануляции 

Шлак с содержанием таких  включений как цинк, железо, диоксид кремния, известь, твердые частицы поверхностных стоков 

Удаление свинцового дросса 

Свинцовый слиток, кальцинированная сода, сера, пыль из пылеуловителей, кокс 

  
 

  
 

Шлак с содержанием таких  включений как медь, твердые частицы поверхностных стоков 

Рафинирование свинца

Свинцовый слиток с дроссом 

  
 

  
 

  
 

          
          --------------------------------------------------------------------------------     
     
Цинк
Цинковый концентрат производится посредством разделения руды, которая может содержать только 2 процента этого металла, из отходов породы с помощью дробления и флотации, обычно осуществляемых на шахтной площадке. Цинковый концентрат перегоняется в металл посредством пирометаллургической дистилляции (ретортная печь) или гидрометаллургического электролиза. Последним способом рафинируется примерно 80 процентов всего цинка.
     
Гидрометаллургический процесс рафинирования цинка состоит, как правило, из четырех этапов: кальцинирование, выщелачивание, очистка и электролиз. Кальцинирование (обжиг) - это высокотемпературный процесс, при котором концентрат сульфида цинка преобразуется в оксид цинка с примесями (называемый кальцином). Существуют такие виды обжига: в многоподовой печи, в псевдоожиженном слое. Кальцинирование начинается со смешивания цинкосодержащих материалов с углем. Эта смесь нагревается (обжигается) для выпаривания оксида цинка, который выводится из камеры газовым потоком, направленным к пылеуловителям (фильтрам), где оксид цинка захватывается пылью.
     
При всех процессах кальцинирования появляется диоксид серы, превращаемый в серную кислоту - побочный продукт, пользующийся спросом.
     
Электролитическая обработка обессеренного кальцина состоит из трех основных этапов: выщелачивание, очистка и электролиз. Выщелачивание имеет целью растворение захваченного кальцина в серной кислоте для образования раствора сульфата цинка. Кальцин может выщелачиваться один или два раза. При двойном выщелачивании кальцин растворяется в слабом кислотном растворе для удаления сульфатов, а затем - в более концентрированном растворе, забирающем цинк. Второй этап выщелачивания фактически является началом этапа очистки, потому что из раствора выпадают примеси многих металлов, а также цинк.
     
После раствор несколько раз очищается посредством добавления цинковой пыли. Она осаждает вредные элементы, и они выводятся через фильтры. Очистка обычно проводится в большом резервуаре с мешалкой. Процесс проходит при температуре 40 -  и под давлением до 2,4 атмосферы. При очистке извлекают медь и кадмий. После очистки раствор готов к заключительному этапу - электролизу.
     
Он проводится в электролитической камере и предусматривает пропускание электрического тока от анода из свинцово-серебряного сплава через водно-цинковый раствор. При этом взвешенный цинк заряжается и осаждается на алюминиевом катоде, погруженном в раствор. Через каждые 24 - 48 часов процесс останавливают, катоды с отложившимся на них цинком извлекают, промывают и механически снимают цинк с алюминиевых пластин. Затем цинковый концентрат расплавляется и разливается в формы для получения болванок. Окончательная чистота цинка часто составляет 99,995 процента.

Электролитические плавильные печи для цинка состоят из нескольких сотен камер. Часть электрической энергии преобразуется в теплоту, повышающую температуру электролита. Камеры эксплуатируются при температуре 30 -  при атмосферном давлении. Часть электролита проходит через охлаждающие колонны.
     

Вредные факторы и их предотвращение
Главные вредные факторы - рудная пыль, литейные газы ( в т.ч. с содержанием цинка и свинца), диоксид серы и моно оксид углерода, шум при дроблении и измельчении материалов, высокая температурная нагрузка, а также электрические факторы при электролитическом процессе.
     
Меры предосторожности следующие: местная вытяжная и разрежающая вентиляция для отсоса пыли, диоксида серы и моно оксида углерода; программа борьбы с шумом и защиты органов слуха; использование защитной одежды и масок; регулярные перерывы в работе и обильное питье, а также индивидуальные средства защиты и меры предосторожности при электролитическом процессе. Защита органов дыхания обычно применяется для предохранения от пыли, паров, диоксида серы.
     
В таблице 82.3 приведены загрязнители окружающей среды на различных этапах плавки и рафинирования цинка.
     
--------------------------------------------------------------------------------
     
Таблица 82.3     Вход технологических материалов и выход продуктов загрязнения при плавке и рафинировании цинка
 

Технологический процесс
 

Вход материалов 

Воздушные выбросы 

Технологические отходы 

Другие отходы

Кальцинирование цинка 

Цинковая руда, кокс 

Диоксид серы, твердые частицы с содержанием цинка и свинца 

  
 

Сброс  кислотного набивочного материала 

Выщелачивание цинка 

Цинковый кальцин, серная кислота, известняк, отработанный электролит 

  
 

Сточные воды с содержанием серной кислоты 

  
 

Очистка цинка 

Цинково-кислотный раствор, цинковый порошок 

  
 

Сточные воды с содержанием серной кислоты, железа 

Медный спек, кадмий 

Электрохимическое извлечение цинка 

Цинк в серной кислоте/ водном растворе, аноды из свинцово-серебряного сплава, карбонат бария или стронций, коллоидные присадки 

  
 

Разбавленная серная кислота 

Шлам/отстой гальванических элементов 

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

< Пред.   След. >
Случайное фото
23_20070107_1937376395.jpg

Rambler's Top100

Кто на сайте
Сейчас на сайте:
Гостей - 9
Экспорт новостей
Наверх

Сайт поддерживается группой российских и международных неправительственных организаций Карта - 1 и 2