Файл: Набойченко, С. С. Гидрометаллургия меди.pdf

чаемый осадок меди характеризуется повышенным содержанием дис­ персных частиц (5 мкм и менее).

Анализируя приведенные данные, можно заключить, что наиболее совершенным оборудованием для цементации меди служат конусные аппараты.

Обработка пульпы цементной медщ характеристика цементного осадка и способы его переработки

В аппаратах периодического действия цементный осадок удаляют по мере накопления. В зависимости от конструкции аппарата его вы­ гружают в отстойные ванны, смывая струей воды (вручную бранд­ спойтами или с помощью навесного передвигающегося устройства), или применяют аэролифт и гидроотсос. В ряде случаев осадок про­ пускают через вращающийся грохот с отверстиями 1,2—3,7 мм для отделения крупных включений скрапа. При непрерывном режиме осаждения меди цементный осадок выносится с отработанным рас­ твором. В связи с невысоким содержанием твердого в пульпе (2— 3 г/л) ее предварительно сгущают; осветленный раствор в большин­ стве случаев возвращают в цикл выщелачивания.

Показатели отстаивания и обезвоживания существенно зависят от наличия шламовых включений, от крупности и формы частиц цементной меди. В этой связи при осаждении более предпочтительно получение крупнозернистой меди с округлой формой частиц.

Дисперсность осадка определяется составом раствора, типом осадителя и гидродинамическим режимом в аппарате.

Учитывая большой объем перерабатываемых растворов и необ­ ходимость громоздких сооружений для отстаивания, особую акту­ альность приобретает повышение скорости осаждения цементной меди.

Скорость осаждения возрастает с увеличением кислотности рас­ твора. Однако наиболее действенны добавки поверхностно актив­ ных веществ типа полиакриламида, сепарана, панга. Введение поли­ акриламида в количестве 50—70 г/т увеличивает скорость осажде­ ния в 3 раза, а в отдельных случаях даже в 8—10 раз. Кислый ПАНГ (100—120 г/т) также эффективно флокулирует частицы, однако в этом случае наблюдается обратное растворение меди; щелочный ПАНГ (pH = 5) почти не проявляет положительного эффекта [266]. В ряде случаев отстойники оборудуют специальными перегородками для ускорения осаждения цементной меди.

Из отстойных ванн цементный осадок влажностью до 50% вы­ гружают грейфером и направляют на подсушку.

Обезвоживание пульпы цементного осадка осуществляют под­ сушкой или фильтрацией (центрифугированием).

При естественной подсушке цементный осадок выгружают на на­ клонную бетонированную (асфальтированную) площадку и выдер­ живают в течение нескольких суток (4—6 летом и 10—12 зимой), достигая остаточной влажности осадка 20—30%. Это дешевый и достаточно надежный способ, особенно в районах с теплым климатом.

121

Однако из-за применения ручного труда и низкой производитель­ ности он пригоден длясравнительно небольших установок.

Более эффективна подсушка на обогреваемых площадках, осо­ бенно при наличии дешевых теплоносителей.

Американские металлурги испытывали вариант подсушки осадка в сушильных барабанах. Несмотря на достигнутую меньшую влаж­ ность и большую производительность по сравнению с естественной сушкой, этот способ был отвергнут, по-видимому, в связи с необ­ ходимостью создания защитной атмосферы и организации пылеулав­ ливания. Кроме того, при остаточной влажности осадка ниже 14—

Это позволяет значительно ускорить фильтрацию и снизить оста­ точное содержание влаги на 10— 15%.

Фильтруемость цементной меди значительно облегчается с улуч­ шением качества осадка. При увеличении содержания меди с 22 до

Учитывая большую разность плотностей жидкой и твердой фаз, весьма эффективным способом обезвоживания можно считать центри­ фугирование.

На установке фирмы «Багдад» использовали фильтрующую цен­ трифугу, что увеличило производительность и уменьшило остаточ­ ную влажность до 4—8% [262]. Однако центрифуги более дороги, сложны в эксплуатации, а при . повышенной дисперсности осадка возрастают потери меди с фугатом. Качество осадка меди определяют по ее чистоте, гранулометрическому составу и влажности. Основной показатель чистоты осадка — содержание меди. При гидрометаллур­ гической переработке цементной меди важно содержание железа, мышьяка, хлора, нерастворимого остатка.

С увеличением содержания меди снижается объем цементного осадка, а следовательно, и транспортные расходы. По этой же при­

122

чине осадок должен быть стойким к окислению и достаточно под­ сушенным, особенно при перевозке в зимнее время.

В тех случаях, когда при цементации не удается получать бога­ тый осадок, возможно его обогащение (механическое, химическое или их комбинация).

Крупные включения скрапа и мусор отделяют при просеивании осадка. Мелкий скрап частично может быть удален при магнитной сепарации, а шламовые включения — в процессе гидросепарации.. Однако при механическом обогащении неизбежны потери меди, осо­ бенно при прочном сцеплении ее с скрапом. В последнем случае даже магнитная сепарация не дает положительных результатов.

При обработке цементного осадка подкисленными растворами медного купороса удаляется железо, растворимые примеси, сни­ жается содержание кислорода.

Имеются предложения 1 просеивать грязную цементную медь « 60% Си) через сито 0,21—0,42 мм, а минусовую фракцию обраба­ тывать раствором серной кислоты. В отфильтрованном остатке после промывки, сушки' и повторного просеивания через сито 0,1 мм со­ держание меди повышается до 95%. После двустадийной флотации плюсовой фракции и кислой отмывки пенного продукта в нем со­ держится 97% меди.

Несколько улучшается качество цементной меди при флотацион­ ном обогащении. Принципы флотации цементной меди изложены С. И. Митрофановым с сотрудниками и основные выводы авторов приведены ниже:

1)наличие ионов меди и железа, высокое pH пульпы исключают применение ксантогенатов; _

2)для флотации неокисленных частиц используют неионогенные,

флотации применяют дополнительные собиратели (аполярные масла); шламы пептизнруют введением депрессоров (натриевых солей полифосфатных кислот) в количестве 3—10 г/т;

4) показатели флотации цементной меди ухудшаются при содер­ жании в пульпе ионов хлора более 220—300 мг/л (что связано с де­ прессией флотируемых частиц из-за образования пленки полухлористой меди; кроме того, ионы хлора ускоряют окисление цементной меди и при наличии ионов меди, сульфатов железа, алюминия, мар­ ганца из-за ухудшения' смачиваемости поверхности частиц меди со­ бирателями и изменения их формы;

4) при флотации поддерживают pH = 5-ь6.,5 и плотность пульпы 20—33% твердого.

При выборе способа использования цементной меди учитывают масштаб ее производства, близость и возможность кооперирования металлургического предприятия, рентабельность реализации.

Наиболее простой и распространенный способ использования цементной меди — ее переработка в виде холодных присадок при

1 Пат. (США), № 3282675, 1964,

123

конвертировании. Однако влажность и дисперсность этого материала осложняют ведение операции и вызывают потери меди за счет пылевыноса. Более предпочтительно предварительно гранулировать или брикетировать цементный осадок. Иногда цементную медь шихтуют с огарком и загружают в отражательные печи. Такой вариант ис­ пользования цементной меди прост, не требует специальной техно­ логии, позволяет извлечь благородные металлы и использовать крем­ незем. Он вполне приемлем для установок малой мощности или при близком расположении медеплавильного комплекса.

Однако переработка цементной меди в конвертере и тем более в отражательной печи не может быть признана рациональной: бо­ гатый продукт подвергается такой же многостадийной обработке, как и материалы, содержащие 15—30% Си.

При большом масштабе производства цементной меди и удалении заводов более рационально организовывать ее переработку непо­ средственно на месте получения. Экономическим стимулом при этом служит существенная разница в стоимости меди в цементном осадке и в более чистой продукции.

Американские исследователи изучали возможность переплавки цементной меди с последующим рафинированием [267].

Цементную медь (77,5% Си, 3,4% Fe, 0,8% Pb, 0,05% Ni, 06% Sn, 0,9% S) шихтовали с кремнеземом (~1% ) и фтористым кальцием (1—2%) для получения жидкотекучего и хорошо отделяемого шлака.. Для плавки рекомендовали индукционные или электродуговые печи, футерованные угольными (графитовыми) блоками в связи с меньшей их проницаемостью для расплавленной меди.

После плавки в продукте содержалось 99,8% Си, а после ра­ финирования 99,9% Си. Расход на 1 т медных слитков электроэнер­ гии равен 650—700 кВт ч, электродов 3,2—3,8 кг.

По данной схеме, минуя конвертирование, получают достаточно чистую медь. Эта технология заслуживает внимания при наличии де­ шевой электроэнергии.

Известны попытки получить из цементной меди продукт, пригод­ ный для нужд порошковой металлургии [268—271 ]. Помимо чи­ стоты к порошку, предъявляются требования технологичности при прессовании и спекании (текучесть, гранулометрическая однород­ ность, насыпная масса). Отмеченные свойства в значительной степени зависят от формы и размера частиц, которые в свою очередь зависят от условий цементации. С увеличением содержания меди и кислоты пропорционально повышается выход тонких фракций, а плотность и текучесть порошка снижаются. Присутствие железа способствует некоторому увеличению крупности порошка.

Из проверенных элементов (Zn, Al, Mg, Mn, Sb, As, Bi, Pb)

наиболее загрязняет осадок висмут, в меньшей степени — цинк, сурьма, мышьяк, остальные практически не оказывают влияния. При спекании порошка удаляется до 97% As и 53% Sb, a Bi и Zn не отгоняются.

Влияние гидродинамического режима оценивали, используя раз­ личные аппараты при цементации (чаны с механическим перемеши­

124