Раздел 7. Перспективные технологии

Раздел 7. Перспективные технологии

7.1 Производство цинка

Процесс, позволяющий увеличить извлечение металла из вельц-шлака (). Он заключается в обработке вельц-шлака в специально приспособленной электродуговой печи на переменном токе для извлечения тяжелых металлов и чугуна. Процесс схож с процессом, применяемым для извлечения цинка из пыли, образующейся в дуговой электропечи, используемой в сталелитейной промышленности.

До настоящего времени, это процесс был испытан на нескольких европейских вельц-печах, но до сих пор экономически неконкурентоспособен из-за повышенных затрат на энергопотребление.

Использование данного процесса требует дополнительных методов сокращения выбросов, таких как камера дожигания, сухой скруббер и система пылеудаления.

Имеются данные о системе SX-EW, предназначенной для извлечения цинка из пыли, образующейся в электродуговой печи.

По имеющейся информации на стадии демонстрационного проекта апробируются процессы выщелачивания с помощью хлорида для извлечения цинка и свинца. [14].

Использование плазменной горелки при получении цинка из вторичного сырья.

Имеются сведения о демонстрационном проекте по термической обработке ярозита и гетита в процессе Outotec [8]. Цинк и другие летучие металлы подвергаются возгонке и извлекаются. Образующийся шлак пригоден для использования в строительстве. Однако процесс оказался экономически неприемлемым в качестве общего метода обработки остаточных продуктов.

Успешно применяется ввод тонкодисперсного материала через фурмы шахтной печи, что позволяет уменьшить объемы обработки пылящих материалов и расходы энергии, необходимые для вторичной переработки тонкодисперсного материала в агломерационной установке.

Процесс EZINEX основан на аммонийно-хлоридном выщелачивании цинка с последующей цементацией и электролизом. Он был разработан для прямой обработки пыли, образующейся в электродуговой печи, и успешно применяется на одном из заводов. Он может быть использован для приготовления более богатой шихты при вторичном производстве цинка [9].

Активно разрабатываются процессы, позволяющие оптимизировать процесс утилизации аккумуляторных батарей путем переработки в замкнутом цикле лишь некоторых их частей. Однако известные процессы такого рода до сих пор находятся на стадии разработки.

Изучаются процессы обработки шлаков, образующихся при пирометаллургическом производстве цинка и свинца в печи с погруженной дугой, для извлечения цинка и свинца и производства практически применимого и безопасного для окружающей среды шлака.

Рециркуляция пыли, образующейся в электродуговой печи, через рукавный фильтр приводит к окомкованию пыли. Это позволяет увеличить содержание цинка в пыли, собираемой в рукавных фильтрах.

7.2 Производство свинца

К перспективным технологиям в российских методических документах по НДТ (в частности в [2]) предлагается относить "технологии, которые находятся на стадии научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ или опытно-промышленного внедрения, позволяющие повысить эффективность производства и сократить эмиссии в окружающую среду".

Несколько иное определение аналогичного понятия используется в Евросоюзе (ст. 3, 14 Директивы о промышленных эмиссиях) В этой директиве под "разрабатываемыми/появляющимися методами/технологиями" понимаются новаторские методы/технологии для определенного вида промышленной деятельности, которые при их коммерческом использовании могут обеспечить более высокий общий уровень охраны окружающей среды или, по крайней мере, такой же уровень охраны окружающей среды при достижении повышенной по сравнению с существующими НДТ экономией затрат.

В любом случае речь идет о методах/технологиях, которые, при соответствующих условиях могут быть освоены в отрасли в обозримом будущем.

В европейском справочнике НДТ для предприятий цветной металлургии для всей отрасли приводится одна такая технология - процессы LUREC и BAYQIK для преобразования высококонцентрированного диоксида серы в серную кислоту (с некоторыми эксплуатационными и стоимостными характеристиками). Что касается свинцовой подотрасли, много информации посвящено работам по совершенствованию пирометаллургических и гидрометаллургических процессов переработки аккумуляторов.

Процесс QSL

Процесс QSL (Queneau-Schuman-Lurgi) позволяет получать свинец как из первичного, так и вторичного сырья с соблюдением современных норм и требований к энергозатратам и охране окружающей среды.

Плавка протекает в горизонтальном реакторе, где черновой свинец и шлак перемещаются в противотоке. Реактор разделен на две различные зоны: зона окислительной (автогенной) плавки сырья, в которой расплав снизу продувается через фурмы техническим кислородом, и зона восстановления шлака пылеуглем, продуваемым снизу через фурмы.

Процесс внедрен на трех заводах общей производительностью по свинцу 200 тыс. т/год.

Сырьевые материалы, совместно с флюсами, оборотной пылью и, если требуется, твердым топливом могут предварительно окатываться или брикетироваться. В настоящее время нет системы сушки и агрегирования сырьевых материалов, имеются лишь дозирующие и перемешивающие устройства.

Схема завода компании Metallgesellschaft AG (Германия) в Штольберге приведена на рисунке 7.1. Установка введена в строй в 1990 году и предназначена для переработки 150 тыс. т/год свинецсодержащих материалов, доля вторичного сырья в которых по проекту составляет около 1/3. В отдельные периоды работы соотношение аккумуляторного лома к концентрату составляет 1:1 и даже 3:2.

Производительность конвертера QSL по свинцу составляет 80 тыс. т/год при длине 33 м, в том числе длине плавильной зоны 12,5 м, зоны восстановления шлака - 20,5 м, их диаметрах 3,5 и 3 м соответственно.

Содержание свинца в шлаке при 1200°C в зоне восстановления снижается до 2%. Общее извлечение свинца превышает 98%. Кислород вдувают через 3 донных фурмы в зоне плавления. Смесь # + уголь вдувается электростатическом фильтре и поступает в сернокислотное производство.

С 1992 года технология QSL внедрена на свинцовом заводе компании Korea Zink в г. Onsan, Республика Корея. Установка рассчитана на 60 тыс. т свинца в год и работает на смеси различных концентратов и вторичных материалов, главным образом, свинцово-серебряных кеков собственного производства. Содержание вторичного сырья в шихте 35% - 47%. Конвертер подобен германскому, однако в конце шлаковой зоны имеет второй газоход для вывода цинковых-паров, которые осаждаются в рукавных фильтрах и поступают в гидрометаллургический передел. Общее извлечение свинца составляет - 98%, но возгонка цинка из шлаков осуществляется лишь на 30% - 40%. Окончательное их обеднение до 3% по Zn и до 1% по Рb проводится в печи Ausmelt с погружной фурмой.

Рисунок 7.36 - Схема QSL-завода в Штольберге (Германия)

Информация о пуске подобной установки QSL - плавки для свинцового сырья в КНР в 1997 г. Технико-экономические показатели не сообщаются. Завод должен производить 52 тыс. т Рb/год.

Компания Cominco (Канада) пыталась ввести в строй в 1989 году установку по технологии QSL для получения свинца совместно из первичного и вторичного сырья. В соответствии с требованиями компании для восстановления шлака было запроектировано применение природного газа, а не пылеугля. Процесс не был освоен. После неудачных попыток заменить пыле-уголь на медленно горящий метан реактор QSL был заменен КИВЦЭТной печью.

Kaldo-процесс

Kaldo-процесс внедрен компанией Boliden Metall АВ, в Швеции, для переработки свинецсодержащих материалов и осуществляется в компактном конвертере (объемом 1 или 2 ) с верхним дутьем (см. рисунок 2.3.) в периодическом режиме.

Первоначально процесс использовали для переработки свинецсодержащих пылей медного производства, затем - для смеси свинцовых концентратов, лома аккумуляторных батарей и оборотных пылей, в настоящее время перерабатывают только свинцовые концентраты и пыли.

Kaldo-процесс включает две стадии: автогенную кислородно-факельную плавку сырья (при переработке концентратов) и восстановительное обеднение расплава, которое осуществляется в этом же конвертере после расплавления шихты.

Свинцовый концентрат перед загрузкой сушат до содержания влаги не более 0,5% и пневматически подают в конвертер вместе с кислородно-воздушной смесью через фурму специальной конструкции.

Выделяющееся на I стадии тепло от окисления сульфидов расплавляет концентрат и добавляемые флюсы. Как при отражательной плавке или на I стадии плавки Ausmelt, основную часть свинца восстанавливают до металла, но содержание его в шлаке I стадии плавки оставляют около 30%. Окончательное восстановление свинца до содержания его в шлаке около 4% проводят на II стадии после добавления кокса к расплаву.

Процесс используется на заводе Ronnskar, Швеция, для производства 35000 т свинца в год из сульфидных свинцовых концентратов и на заводе Иранской Национальной свинцово-цинковой компании в Занджане, Иран, для производства свинца из оксидных свинцовых концентратов (с добавкой топлива на I стадию).

Рисунок 7.37 - Конвертер для Kadlo-технологии

Пирометаллургические процессы в стадии разработки

КЭПАЛ-ЖВ и КЭПАЛ процессы

В институте ВНИИЦветмет (Казахстан) разработаны базовые пирометаллургические процессы КЭПАЛ-ЖВ, КЭПАЛ и соответствующие им агрегаты, проведены их полупромышленные испытания.

В основу процесса КЭПАЛ-ЖВ заложена концепция автогенной плавки дробленого аккумуляторного лома в барботируемой жидкой ванне технологического расплава с восстановлением оксидов свинца содержащейся в ломе органикой. Для эффективной реализации этого процесса разработан агрегат КЭПАЛ-ЖВ, схематически изображенный на рисунке 2.7 и состоящий из плавильной и электротермической частей.

Шихта крупностью не более 150 мм подается через загрузочное отверстие в своде плавильной шахты и падает на поверхность расплава. Через фурмы в расплав подается технический кислород или воздух, обогащенный кислородом. Тепло экзотермических реакций взаимодействия кислорода и органических материалов обеспечивает нагрев расплава до заданной температуры, разложение сульфатов свинца до оксида и восстановление его до металлического свинца.

На базе процесса и агрегата КЭПАЛ-ЖВ (рисунок 2.7) разработана технологическая схема переработки дробленого неразделанного аккумуляторного лома (рисунок 2.8). Основными продуктами процесса являются свинцово-сурьмянистый сплав, кондиционный медный штейн и отвальной шлак. Хлор ПВХ-сепараторов выводится из процесса с хлорсодержащими пылями, а затем переводится в товарный хлорид натрия. Сера из сульфатов свинца и эбонита переводится в штейн и товарный строительный гипс.

Полупромышленные испытания этого процесса на установке производительностью около 40 т лома в сутки позволили получить следующие показатели:

- удельная производительность по шихте, ·сутки - 40 - 50;

- расход кислорода, шихты, не более - 350;

- извлечение свинца в Pb-Sb сплав, % - 97,3;

- выход шлака, % от сырья, не более - 10;

- содержание свинца в шлаке, % - менее 1;

- извлечение Cu в товарный штейн, % - 80;

- расчетный расход электроэнергии на промышленной установке, кВт·ч/т чернового свинца - 210.

На переработку обычно поступает смесь аккумуляторного лома с корпусами из полипропилена и частично из эбонита. Полипропилен может быть использован повторно для различных промышленных целей, а сжигание его в агрегате КЭПАЛ-ЖВ или захоронение экономически нецелесообразно.

В институте ВНИИцветмет разработана также технология разделки отработанных аккумуляторов, содержащих полипропилен и эбонит. Основу ее составляют два основных процесса: гидродинамическое разделение лома на фракции (в том числе полипропиленовую) и пирометаллургическая переработка свинецсодержащих фракций и эбонита с использованием КЭПАЛ-ЖВ или КЭПАЛ - процессов.

В основу КЭПАЛ-процесса заложена концепция автогенной взвешенной плавки высушенной смеси всех отделенных от полипропилена фракций и восстановления оксидного расплава органикой корпусов в агрегате КЭПАЛ. Процесс и агрегат для его осуществления аналогичны промышленно освоенным КИВЦЭТ-ЦС процессу и КИВ-ЦЭТному агрегату, состоящему из плавильной и электротермической частей, газовые пространства которых разделены охлаждаемой перегородкой, погруженной в расплав. Автогенность плавки в агрегате КЭПАЛ достигается за счет тепла сгорания органики. Свинец из оксидного расплава восстанавливается в плавильной шахте печи КЭПАЛ органикой корпусов без добавки дополнительного топлива или восстановителя.

Рисунок 7.39 - Агрегат КЭПАЛ-ЖВ

Рисунок 7.39 - Технологическая схема переработки лома свинцовых аккумуляторов без предварительной разделки

Базовый вариант технологической схемы переработки разделанного аккумуляторного лома с использованием КЭПАЛ - процесса и КЭПАЛ агрегата представлен на рисунке 2.9.

Технология предусматривает механическую и гидродинамическую разделку аккумуляторного лома с получением полипропилена, десульфуризацию сульфатно-оксидной фракции раствором карбоната натрия с получением товарного сульфата натрия, десульфуризацию пылей с получением товарного хлорида натрия и строительного гипса, плавку карбонатов в агрегате КЭПАЛ с получением чернового свинцово-сурьмянистого сплава.

Сухую смесь сульфатно-оксидной фракции и оборотных пылей после десульфуризации вместе с металлизированной фракцией, эбонитом крупностью не более 30 мм и ПВХ-сепараторами загружают в печь в потоке технического кислорода через вертикальную горелку в своде плавильной шахты. За счет тепла реакций окисления органических веществ температура в факеле достигает 1300°C - 1400°C, а сульфат свинца термически разлагается с образованием капель оксидного расплава и диоксида серы. Диспергированный расплав падает на слой горящей органики на поверхности шлака и оксиды свинца восстанавливаются в нем до металла. Расплав перетекает в электротермическую часть печи, где происходит гравитационное его разделение на свинцово-сурьмяный сплав и отвальной шлак. Хлор из ПВХ-сепараторов выводится из процесса с пылью, а затем после обработки ее содой переводится в товарный хлорид натрия. Сера из эбонита выводится в пыли и из растворов после их десульфуризации - в гипс.

При полупромышленных испытаниях этого процесса на установке производительностью 40 т лома в сутки были получены следующие результаты:

- удельная производительность плавильной зоны по шихте, - 40;

- расход кислорода, шихты, не более - 300;

- извлечение свинца в черновой сплав, %, - 97,2;

- выход шлаков, % от сырья, - 4;

- содержание свинца в шлаке, % - менее 1;

- расход электроэнергии на промышленной установке, кВт·ч/т чернового свинца - 220.

Использование КЭПАЛ процесса позволяет существенно повысить гибкость технологии переработки аккумуляторного лома, как с точки зрения достижения высоких технических показателей, так и с точки зрения получения различных видов товарной продукции.

Возможно получение попеременно как свинцово-сурьмянистого сплава, так и малосурьмянистого свинца в одной и той же печи КЭПАЛ.

КЭПАЛ и КЭПАЛ-ЖВ процессы открывают возможности для переработки других видов вторичного свинцового сырья: свинцовой изгари, пасты, пылей, сплавов, стружки, кабельных оболочек, различных промпродуктов: некондиционных штейнов, оборотов рафинирования свинца и др.

Рисунок 7.40 - Технологическая схема переработки лома свинцовых аккумуляторов с предварительной разделкой

По мнению авторов, процессы КЭПАЛ-ЖВ и КЭПАЛ обеспечивают следующие преимущества технологии переработки аккумуляторного лома:

- автогенность процессов;

- высокая удельная производительность по сырью;

- незначительная зависимость технологических показателей переработки исходного сырья от его состава;

- низкий уровень расхода топлива и электроэнергии;

- исключение сложных стадий подготовки сырья;

- уменьшение объема технологических газов и достижение норм выброса вредных веществ в окружающую среду;

- исключение расхода топлива на дожигание органики в газах;

- использование тепла отходящих технологических газов для получения энергетического пара;

- отсутствие сточных вод;

- отсутствие необходимости в специализированных хранилищах для захоронения отвальной органики и водорастворимых шлаков;

- безопасные условия труда.

На основании изложенного авторы утверждают, что использование процессов КЭПАЛ-ЖВ и КЭПАЛ позволяет создать практически безотходную эффективную технологию переработки вторичного свинцового сырья.

Низкотемпературные процессы

Учитывая, что при переработке вторичного свинцового сырья необходимо соблюдение повышенных требований по охране окружающей среды, для легкоплавкого, летучего и токсичного свинца наиболее перспективными могут оказаться низкотемпературные процессы, поиск и разработка которых ведется.

Совместная щелочная плавка металлической и оксидной фракций от разделки аккумуляторных батарей

В Гинцветмете разработан и опробован в опытно-промышленном масштабе на Подольском заводе вторичных цветных металлов щелочной низкотемпературный способ переработки вторичного свинецсодержащего сырья.

Лабораторные опыты по плавке разделанных свинцовых аккумуляторов (без органики) осуществлялись в тиглях из стали, опытно-промышленные плавки - в электротермической печи.

Температура процесса - 700°C. Было установлено, что при расходе щелочи 25% к весу лома и 2% серы (или сульфидного свинцового концентрата в пересчете на 2% серы) извлечение металлов составляет 98% - 99,6%. Продукты плавки выпускаются из печи в жидком виде. Содержание примесей в получаемом сурьмянистом свинце, %: Sb - 2,2; Cu - 0,05; Sn - 0,05; As - 0,02. Плав на 50% - 60% состоит из сульфата натрия и его предполагается использовать в стекольной промышленности.

Позднее в 1996 - 1997 годов в Гинцветмете были продолжены исследования низкотемпературной плавки оксисульфатных фракций аккумуляторного лома. Разработан технологический регламент и выполнен эскизный проект на создание опытно-промышленной установки по переработке лома аккумуляторных батарей (без органики) по щелочной схеме.

При плавке вторичного свинцового сырья при 700°C с добавкой 25% щелочи (едкий натр) и 3% коксика извлечение свинца и сурьмы в сплав составило, соответственно, 98,0 и 48,6% (остальная сурьма перешла в щелочной плав).

Разработана схема переработки щелочного плава с выделением полупродукта - Pb - Sb шлама и раствора сульфата натрия, соответствующего ТУ Рязанского завода искусственного волокна.

Технологическое направление щелочной плавки аккумуляторного лома перспективно при условии решения проблемы утилизации всех промпродуктов (в первую очередь щелочного плава), так как безвозвратно использованный, не утилизируемый дорогостоящий едкий натр существенно ухудшает экономику процесса и экологическую безопасность производства.

Щелочная плавка металлической фракции от разделки аккумуляторных батарей

Получившие распространение процессы предварительной разделки лома аккумуляторных батарей позволяют выделить металлизированную и оксидно-сульфатную свинецсодержащие составляющие лома в отдельные фракции. Их раздельная переработка дает возможность с наибольшей экономической эффективностью извлекать свинец из вторсырья.

Металлические фракции разделанного аккумуляторного лома (решетки, полюса, перемычки) успешно перерабатывают на черновой сурьмянистый свинец в приведенных выше схемах в плавильных печах (коротко-барабанных, отражательных и др.) с высоким прямым выходом свинца. Однако в этих технологиях применяется температура процесса выше 900°C, позволяющая восстановить углеродом расплавленный оксид свинца. При плавке металлических фракций в котлах при более низкой температуре (500°C - 550°C) прямой выход металлического свинца не превышает 75% и оксидный съем, содержащий значительное количество свинца, отправляют в плавку окси-сульфатной фракции лома.

Для низкотемпературной плавки металлизированной фракции предложено переплавлять ее в котле при 470°C - 550°C с наведенной ванной расплавленного свинца, покрытого слоем флюса из гидроксида натрия.

Удельный расход гидроксида натрия составляет 5,8% от веса лома, при этом обеспечивается извлечение свинца в металл до 96,5%.

Применение флюсового слоя способствует растворению окисных твердых фаз с поверхности металла по реакциям:

+ = +

+ = + +

и предохраняет расплав свинца от окисления.

Образующиеся и растворимы в расплавленном гидроксиде натрия.

По мнению автора публикации, отработанный плав (солевой шлак) может использоваться для десульфуризации аккумуляторной пасты перед ее плавкой.

Процесс проверен в лабораторном масштабе с навесками до 2 кг.

Переработка оксисульфатной фракции в содово-солевом расплаве

Для извлечения свинца из оксидно-сульфатной фракции от разделки лома аккумуляторных батарей разработан и проверен в укрупненно-лабораторном масштабе усовершенствованный способ содово-восстановительной плавки.

С целью снижения температурного предела использования кальцинированной соды, как флюсующего агента, предложена солевая смесь -NaCl, образующая эвтектику с 36,5 мол. % хлорида натрия при температуре 634°C.

По этому способу оксидно-сульфатная фракция (ОСФ) шихтуется с карбонатом и хлоридом натрия в соотношении 100:14:4,7 и расплавляется в нейтральной или слабоокислительной среде при 700°C. После прекращения газоотделения, свидетельствующего о завершении реакций между сульфатом свинца и содой, в объем расплава при постоянном перемешивании подается твердый восстановитель в количестве 3,5% (к весу лома). Получаемый свинец осаждается в донной части под флюсом.

Химический состав исходной ОСФ и продуктов ее переработки содово-восстановительной плавкой приведен в таблице 7.1.

Таблица 7.52 - Химический состав исходной ОСФ и продуктов ее переработки

Продукт	Выход, %	Содержание элементов, %								Извлечение, %
		Pb	Sb	Cu	Fe	Sn	S	п.п.	Na	Pb	Sb
ОСФ	100	67,5	0,52	0,48	0,61	0,02	3,52	12,9 7	-	100	100
Металл	67,3	осн.	0,65	0,08	0,01	н.о.	0,01	-	-	98,81	84,13
Солевой шлак	39,3	1,64	0,19	1,08	1,42	0,05	8,93	-	19,83	0,96	14,36

Извлечение свинца в металл >98%. В газовых выбросах содержится минимальное количество вредных составляющих (диоксида серы, хлора, свинца).

К недостаткам предложенной технологии авторы относят отсутствие схемы переработки получаемого водорастворимого солевого шлака при достаточно высоком содержании в нем свинца.

Электротермическая плавка в расплаве карбонатов

В институтах Уральского отделения РАН проведен цикл работ по переработке техногенных отходов и вторичного сырья, в т.ч. лома аккумуляторных батарей и отходов аккумуляторных заводов.

Разработана технология электротермической плавки аккумуляторного лома (по-видимому, после отделения органических компонентов батарей) под слоем расплава смеси карбонатов натрия и калия при температуре 800°C - 950°C.

Прямое извлечение свинца в свинцово-сурьмянистый сплав при полупромышленных испытаниях технологии составило 98% - 99%, пылеунос - доли процента, расход электроэнергии - 600 - 700 на 1 т сплава.

Однако в карбонатном расплаве накапливаются соединения As, Se, Te и других элементов, остается неясным, нужна ли предварительная десульфуризация пасты и в виде чего выводить из нее серу, сколько плавок можно провести на одном расплаве без его замены, не разработана технология регенерации расплава и вывода накапливающихся в нем примесей.

До решения этих основных вопросов использование разработанного процесса в промышленности вряд ли возможно.

Технологические схемы производства свинца из свинецсодержащих промпродуктов предприятий цветной металлургии

На предприятиях по переработке медных и цинковых концентратов, а также на горно-обогатительных комбинатах, перерабатывающих полиметаллическое сырье, образуются свинецсодержащие промпродукты (пыли, кеки, шламы, шлаки и некондиционные по основным цветным металлам коллективные продукты обогащения), самостоятельная переработка которых в настоящее время не ведется, несмотря на значительное количество в них цветных и благородных металлов. Обычная практика извлечения ценных компонентов из этого техногенного сырья заключается в подмешивании его к шихте свинцовых заводов, перерабатывающих рудные концентраты. При этом из-за увеличения объема отвальных шлаков на этих предприятиях все равно происходят большие потери цветных и благородных металлов.

Предложенные до сих пор пиро- и гидрометаллургические схемы переработки таких сложных по составу промпродуктов не получили признания из-за неудовлетворительного разделения меди, свинца и цинка в самостоятельные товарные продукты (пирометаллургия) или из-за образования больших объемов загрязненных технологических растворов, требующих дорогостоящей очистки (гидрометаллургия). Кроме того, извлечение благородных металлов, как правило, было недостаточным, а распределение металлов по различным товарным продуктам неудовлетворительным.

В институте "Гинцветмет" разработаны и испытаны в полупромышленном масштабе технологические схемы металлургической переработки свинцовых кеков цинковых заводов, пылей и шлаков плавильных и конвертерных переделов медеплавильных заводов, коллективных промпродуктов и некондиционных свинцово-цинково-медных концентратов, содержащих благородные металлы, с использованием в качестве основной плавильной технологии процесса усовершенствованной электротермической плавки предварительно прокаленной (обожженной) шихты. Эта технология существенно снижает суммарные затраты (в первую очередь энергетические и на пылегазоулавливание) и создает предпосылки для эффективного решения экологических проблем при очистке небольших объемов отходящих металлургических газов. Отказ от использования соды в плавильной технологии позволяет получать черновой свинец и хорошо расслаивающиеся штейн и шлак, в которых концентрируются ценные компоненты (в штейне - медь, в шлаке - цинк). Так как черновой свинец является коллектором драгметаллов, то при плавке они практически полностью извлекаются в свинец, частично в штейн, а далее по известной технологии переводятся в товарные продукты.

Следует отметить, что даже при значительной концентрации золота и серебра в черновом свинце наличие промежуточного (буферного) слоя штейна гарантирует достижение небольших потерь драгметаллов со шлаками, которые определяются коэффициентом распределения драгметаллов между штейном и шлаком при содержании их в штейне в 10 раз меньшем, чем в черновом свинце.

В результате проведенных полупромышленных испытаний разработана экологичная малоотходная технология переработки некондиционных свинец-медь-цинксодержащих концентратов и промпродуктов с получением следующих товарных продуктов: чернового свинца, содержащего основную часть благородных металлов; штейна и шлака, содержащего более 15% ZnO, который рентабельно перерабатывать в виде расплава шлаковозгонкой или вельцеванием гранулированного шлака. Сера может быть утилизирована или нейтрализована. По разработанной технологии извлечение свинца в черновой свинец - 88,54% и в медно-свинцовый штейн - 5,52%; золота и серебра в черновой свинец и штейн - до 98,3%, в том числе в черновой свинец - более 96%; извлечение меди в штейн - 85,5%, цинка в шлак - 97,3%, серы в газы - 92%.

Технологическая схема (рисунок 2.10) включает переделы окислительного обжига во вращающейся трубчатой печи и электротермической плавки с небольшим объемом отходящих газов.

Процесс переработки некондиционных свинецсодержащих материалов осуществляется реакционной плавкой, для чего в шихте, поступающей на плавку, соотношение сульфидного свинца к сульфатному и оксидному должно быть не менее 1:2.

Герметичная аппаратура и малые объемы отходящих газов обеспечивают экологичность технологии и снижают затраты на газопылеулавливание.

Очистка газов от пыли в рукавных фильтрах со струйной продувкой или близких по показателям фильтрах с импульсной регенерацией снижает остаточную запыленность до 1 - 3 .

Гинцветметом разработаны технологический регламент и ТЭО инвестиций для внедрения разработанной технологии переработки свинцовых кеков для ЧЦЗ. Аппаратурная схема отделения переработки свинцовых кеков представлена на рисунке 2.12.

Производство состоит из следующих основных операций:

Сушка свинцового кека влажностью 35% до содержания влаги 15% - 17% в барабанной трубе-сушилке (в дальнейшем предполагается вакуумная фильтрация).

Удаление избыточного углерода из свинцового кека с содержанием влаги 17% в прокалочном барабане при температуре 750°C.

Плавка прокаленного свинцового кека в трехэлектродной электротермической печи мощностью 1,5 МВт при температуре - 1200°C - 1250°C с очисткой отходящих газов от пыли и сернистого ангидрида.

Грануляция и вельцевание цинксодержащих шлаков, полученных в электротермической печи, в вельц-печах завода.

Рафинирование чернового свинца, полученного в электропечи, в газообогреваемых 25-тонных рафинировочных котлах от меди, сурьмы, олова, висмута с выводом драгметаллов и получением товарных марок свинца С1 и СО, товарного висмутистого свинца.

Переработка серебристой пены в электропечи мощностью 0,2 МВт с получением товарного сплава Доре в купеляционной отражательной печи площадью пода 2 .

Технологическая схема предусматривает полную переработку оборотов и промпродуктов: пыли направляют на выщелачивание, цинковистые шлаки и щелочные съемы на вельцевание в существующую на заводе технологическую схему, шлак электроплавки пены - в отвал. Система эвакуации отходящих газов печей предусматривает транспортировку газов сушки свинцового кека на очистку в двухступенчатый абсорбер полый скоростной (АПС), газов прокалочной печи и газов электроплавки огарка - на очистку в циклон, электрофильтр и далее совместно с газами печей "КС "завода - на производство серной кислоты, газов электроплавки серебристой пены и купеляции - в рукавные фильтры.

С учетом извлечения свинца из промпродуктов, образующихся при переработке свинцового кека (шлаков электроплавки свинцового кека и серебросодержащей пены, щелочных съемов рафинирования свинца, оборотных пылей и шлака (глета) купеляции), при возврате их в шихту извлечение.

Рисунок 7.41 - Технологическая схема безотходной переработки некондиционных концентратов, содержащих благородные металлы

Гинцветметом разработаны технологический регламент и ТЭО инвестиций для внедрения разработанной технологии переработки свинцовых кеков для ЧЦЗ. Аппаратурная схема отделения переработки свинцовых кеков представлена на рисунке 2.12.

Производство состоит из следующих основных операций:

- сушка свинцового кека влажностью 35% до содержания влаги 15% - 17% в барабанной трубе-сушилке (в дальнейшем предполагается вакуумная фильтрация);

- удаление избыточного углерода из свинцового кека с содержанием влаги 17% в прокалочном барабане при температуре 750°C;

- плавка прокаленного свинцового кека в трехэлектродной электротермической печи мощностью 1,5 МВт при температуре - 1200°C - 1250°C с очисткой отходящих газов от пыли и сернистого ангидрида;

- грануляция и вельцевание цинксодержащих шлаков, полученных в электротермической печи, в вельц-печах завода;

- рафинирование чернового свинца, полученного в электропечи, в газообогреваемых 25-тонных рафинировочных котлах от меди, сурьмы, олова, висмута с выводом драгметаллов и получением товарных марок свинца С1 и СО, товарного висмутистого свинца;

- переработка серебристой пены в электропечи мощностью 0,2 МВт с получением товарного сплава Доре в купеляционной отражательной печи площадью пода 2 .

Технологическая схема предусматривает полную переработку оборотов и промпродуктов: пыли направляют на выщелачивание, цинковистые шлаки и щелочные съемы на вельцевание в существующую на заводе технологическую схему, шлак электроплавки пены - в отвал. Система эвакуации отходящих газов печей предусматривает транспортировку газов сушки свинцового кека на очистку в двухступенчатый абсорбер полый скоростной (АПС), газов прокалочной печи и газов электроплавки огарка - на очистку в циклон, электрофильтр и далее совместно с газами печей "КС "завода - на производство серной кислоты, газов электроплавки серебристой пены и купеляции - в рукавные фильтры.

С учетом извлечения свинца из промпродуктов, образующихся при переработке свинцового кека (шлаков электроплавки свинцового кека и серебросодержащей пены, щелочных съемов рафинирования свинца, оборотных пылей и шлака (глета) купеляции), при возврате их в шихту

Заключительные положения и рекомендации

В целях разработки настоящего справочника НДТ приказом Росстандарта от 4 марта 2016 г. N 227 была сформирована техническая рабочая группа "Производство свинца, цинка и кадмия".

Авраамова Елена Арслановна	ОАО "Уралэлектромедь"
Акимова Нина Петровна	ОАО "Институт "Гинцветмет"
Александр Алексеевич Бабаев	ООО "Фрегат"
Биндер Дмитрий Сергеевич	ОАО "Электроцинк"
Брагин Евгений Владимирович	ООО "УГМК-Холдинг"
Брянцев Андрей Александрович	ООО "Курский аккумуляторный завод"
Булыгин Анатолий Николаевич	ЗАО "Русская медная компания"
Бутовский Руслан Олегович	ФГБУ "ВНИИ Экология"
Воронина Зинаида Николаевна	ОАО "Институт "Гинцветмет"
Гончар Наталия Валерьевна	ЗАО "Русская медная компания"
Гордеев Алексей Иванович	ЗАО "Русская медная компания"
Гречушников Евгений Александрович	ООО "ИСТОК+"
Гришаев Сергей Иванович	Минпромторг России
Дзгоев Чермен Тамерланович	ООО "Новоангарский обогатительный комбинат"
Доброхотова Мария Викторовна	ФГУП "ВНИИ СМТ"
Ермилов Виктор Ильич	ЗАО "Карабашмедь"
Желько Мияилович	ООО "Фрегат"
Заварин Александр Станиславович	ЗАО "Карабашмедь"
Загребин Сергей Анатольевич	ООО "УГМК-Холдинг"
Зингалева Надежда Вячеславовна	ЗАО "Новгородский металлургический завод"
Икрянников Олег Валентинович	Минпромторг России
Ильин Юрий Вячеславович	АО "МЕТКОМ Групп"
Иржаковская Елена Валериевна	ОАО "Электроцинк"
Книсс Владимир Альбертович	ЗАО "Карабашмедь"
Ковтун Сергей Олегович	ЗАО "КПВР "Сплав"
Коркина Наталья Александровна	ПАО "Челябинский цинковый завод"
Король Юрий Александрович	ЗАО "Русская медная компания"
Курошев Илья Сергеевич	ФГУП "ВНИИ СМТ"
Макаров Александр Александрович	ЗАО "ЭКАТ"
Макаров Юрий Александрович	ЗАО "Русская медная компания"
Макеенко Павел Алексеевич	ООО "УГМК-Холдинг"
Наталья Анатольевна Сиднева	ООО "Фрегат"
Подунов Владимир Сергеевич	ОАО "Электроцинк"
Романов Александр Владимирович	АО "НИИ Атмосфера"
Сидоренко Александр Юрьевич	ЗАО "Кыштымский медеэлектролитный завод"
Скудный Александр Иванович	ПАО "Челябинский цинковый завод"
Соболь Дмитрий Викторович	ООО "УГМК-Холдинг"
Тарасов Андрей Владимирович	ОАО "Институт "Гинцветмет"
Тимофеев Константин Леонидович	ОАО "Уралэлектромедь"
Хан Сергей Алексеевич	Минпромторг России
Шабалин Антон Валерьевич	ЗАО "Кыштымский медеэлектролитный завод"
Юдин Александр Борисович	ЗАО "Новгородский металлургический завод"

Над справочником НДТ также работали:

Золина Ирина Валентиновна	ПАО "Челябинский цинковый завод"
Варганов Максим Сергеевич	ПАО "Челябинский цинковый завод"
Половников Александр	ЗАО "Агроприбор"

Для определения условий нормирования отечественных предприятий необходима оценка достигнутых отраслью показателей ресурсо- и энергоэффективности и экологической результативности. В целях сбора информации о применяемых на промышленных предприятиях технологических процессах, оборудовании, об источниках загрязнения окружающей среды, технологических, технических и организационных мероприятиях, направленных на снижение загрязнения окружающей среды и повышение энергоэффективности и ресурсосбережения, были подготовлены анкеты для предприятий, которые были направлены в адреса всех предприятий по производству свинца, цинка и кадмия. В качестве основы для формирования Анкеты была использована унифицированная анкета, утвержденная Бюро НДТ.

В связи с тем, что обмен информацией был проведен в чрезвычайно сжатые сроки, по ряду показателей при написании справочника НДТ были использованы также зарубежные материалы - справочник Европейского союза по наилучшим доступным технологиям для предприятий цветной металлургии, статистические сборники, результаты научно-исследовательских и диссертационных работ, иные источники, а также информация, полученная в ходе консультаций с экспертами в области производства свинца, цинка и кадмия.

Общее заключение, которое можно сделать в результате подготовки данного справочника НДТ, состоит в том, что ведущие отечественные компании активно занимаются внедрением современных технологических процессов и оборудования, разрабатывают программы повышения энергоэффективности и экологической результативности производства свинца, цинка и кадмия. Однако цели, задачи и ожидаемые результаты перехода к технологическому нормированию на основе НДТ руководители предприятий понимают и оценивают по-разному. Ожидания промышленников связаны с уменьшением административной нагрузки и упрощением системы государственного регулирования в сфере охраны окружающей среды, опасения - с неопределенным порядком правоприменения и вероятностью установления недостижимых технологических нормативов.

Поэтому важным шагом вперед по пути достижения комплексного предотвращения и контроля загрязнения окружающей среды в промышленности должен стать позитивный обмен информацией.

Для продвижения идеи перехода к НДТ необходимо организовать масштабную информационно-просветительскую кампанию и систему подготовки (повышения квалификации, дополнительного профессионального образования) кадров. Обсуждение сути перемен призвано подготовить к ним предприятия и разъяснить основные мотивы и стимулы экологической модернизации отечественной экономики.