13.01.2021

Комплексное использование сырья черной металлургии


Разнообразный комплекс полезных компонентов часто заключают железные руды, особенно контактово-метасоматические магнетитовые. Наряду с железом они содержат в заметных концентрациях медь, цинк, свинец, кобальт, кадмий, индий, таллий, германий, бор, серу и другие элементы, извлечение которых в должных масштабах до настоящего времени не организовано. В процессе обогащения железных руд эти ценные компоненты часто теряются в отвальных хвостах, а при металлургическом переделе концентрируются в шламах доменной газоочистки.

За рубежом при переработке скарновых магнетитовых руд применяются сухая и мокрая магнитная сепарация для выделения магнетитовых концентратов и флотация хвостов для выделения сульфидов цветных металлов. На обогатительных фабриках Канады выделяются магнетитовые концентраты с содержанием железа от 60 до 70% и медные концентраты с содержанием меди 20—25%. В США выделяются магнетитовые (содержание железа 62—68%), медные (содержание меди 25%), кобальт-пиритные (44% Fe и 1,27% Co) и пиритные (48% S) концентраты. В Норвегии и Швеции выделяются магнетитовые концентраты с содержанием железа 66—69% и пиритные концентраты с содержанием 49—50% серы, 2,5% железа и 0,3% кобальта. В Болгарии производится два вида концентрата: магнетитовый с содержанием 56—67% железа и пиритно-арсенопиритный.

Из разрабатываемых железных руд Урала при намеченных размерах их добычи на уровне 1975 г. можно получить около 150 тыс. т меди по себестоимости более низкой и в более короткие сроки, чем на ряде новых месторождений меди, вовлекаемых в эксплуатацию в ближайшие годы. Технологические исследования показали возможность получения из хвостов мокрой сепарации сернистых магнетитовых руд ряда месторождений Урала кондиционных концентратов с содержанием 0,5% кобальта и медных концентратов (14—17% Cu) при извлечении кобальта около 70% и меди 80% от содержания в хвостах.

Исследования магнетитовых руд Соколовского, Сарбайского и других месторождений Кустанайской области, проведенные Ленинградским горным институтом, показали, что извлечение из этих руд меди, цинка, свинца, кобальта, кадмия, серы и других элементов технически возможно и экономически весьма эффективно. Так, из хвостов магнитной сепарации получается пиритный концентрат с содержанием 48—51,3% серы и 0,13—0,18% кобальта при извлечении их соответственно от 40 до 85%. При обогащении сульфидсодержащих хвостов магнитной сепарации получается медный концентрат (12—25% Cu) при извлечении 47—60% и цинковый продукт (37% Zn) при извлечении 15%. Наибольшую ценность представляет кобальтсодержащий пиритный концентрат. Возможно также применение схемы сульфидизирующего обжига с последующим водным выщелачиванием огарка, в результате которого в раствор извлекается до 72% кобальта, 58% меди, 42% никеля, 52% цинка. Кеки, оставшиеся после выщелачивания огарков, содержат 63—65% железа, 0,3—0,5% серы, 0,05% кобальта и пригодны для использования в доменном производстве. Даже при неполном извлечении указанных компонентов можно получить продукцию, стоимость которой превышает всю стоимость товарной железной руды. Для комплексной утилизации этих руд на Соколовско-Сарбайском ГОКе в 1975 г. введен в действие опытно-промышленный цех.

Важным комплексным сырьем являются ильменит-магнетитовые руды, добыча которых в последнее время заметно возросла в ряде стран. В Финляндии в результате их переработки выпускаются железные окатыши, пятиокись ванадия, кобальт и ильменитовый концентрат, используемый для получения пигментной двуокиси титана. На Урале на Кусинском месторождении ильменит-магнетитовых руд получали железо-ванадиевые концентраты с содержанием железа 63,7%, двуокиси титана 5% и до 0,5% пятиокиси ванадия, а также ильменитовые концентраты с содержанием двуокиси титана — 42,8% и обогащенные кобальтом хвосты мокрой магнитной сепарации.

В больших масштабах может быть извлечен ванадий из шлаков, получающихся при плавке качканарских титаномагнетитовых руд, с которыми связаны основные, балансовые запасы ванадия в России, Себестоимость получаемой на Качканарском комбинате конверторной стали, в связи с извлечением ванадия в товарную продукцию, является одной из самых низких в стране, Ванадий извлекается при переработке титаномагнетитовых руд и на ряде других месторождений Урала.

Предполагается значительное расширение использования ванадия в различных областях народного хозяйства. Наибольший рост потребности в ванадии (феррованадии) ожидается в производстве углеродистых и низколегированных сталей массового потребления. Значительно увеличится применение ванадия при выплавке сталей, используемых в строительстве и в производстве труб большого диаметра, в химической промышленности, атомной энергетике, порошковой металлургии и автомобилестроении. Для повышения сквозного извлечения ванадия из титаномагнетитовых руд необходимо дальнейшее совершенствование применяемой пирометаллургической схемы. Применение ванадиевого шлака для производства только 5—7 млн. т низколегированной стали позволяет экономить в народном хозяйстве до 40—50 млн. руб и высвобождать около 1 млн. т проката в год.

Большое экономическое значение имеют железные руды с повышенным содержанием фосфора. При металлургическом переделе этих руд получают так называемые томас-шлаки, в которых содержание пятиокиси фосфора обычно составляет 15%. Они широко используются в качестве удобрения в странах Западной Европы, где отсутствуют представляющие практический интерес месторождения фосфатного сырья.

В бывш. СССР производство фосфатных шлаков организовано на базе переработки керченских железных руд на заводе «Азовсталь». Полное использование фосфат-шлаков от переработки этих руд может дать годовую экономию в 10,0—12,0 млн, руб. Интерес также представляют магнетитовые руды Ковдорского месторождения, содержащие апатит, который при обогащении руд до последнего времени уходил в хвосты. Институтом «Механобр» разработана технология получения из хвостов магнитной сепарации методом флотографим апатитового концентрата с содержанием 25,1—32,6% P2O5 при выходе 15,1—17,8% и извлечением 74,3—83,7%. В 1975 г. на Ковдорском горно-обогатительном комбинате вступила в строй новая фабрика, и предприятие будет выпускать не только железный концентрат, но и апатитовый, а в дальнейшем и ценный продукт — бадделеит. Проектная мощность фабрики превышает 1,8 млн. т апатитового концентрата, содержащего 31% Р2О5. При полном ее освоении комбинат будет получать около 22 млн. руб. прибыли в год. Чтобы получить такое же количество концентрата в другом месте, нужно построить рудник для добычи более 6 млн, т апатитовой руды и обогатительную фабрику, общей стоимостью 160 млн. рублей.

Из хвостов мокрой магнитной сепарации Соколовско-Сарбайского комбината институтом «Уралмехаиобр» получен кальцит-апатитовый концентрат с содержанием пятиокиси фосфора 17—23%. Общее количество апатита, которое вполне экономично можно будет извлекать из хвостов, достигает 250—300 тыс. т в год. На базе местной серной кислоты можно организовать предприятие фосфорных удобрений.

Практическое значение в качестве комплексного сырья приобретают глиноземсодержащие железные руды, при доменной или электродоменной плавке которых наряду с чугуном получается шлак с повышенным содержанием глинозема. При переработке последнего остатки от извлечения глинозема могут быть использованы для производства вяжущих строительных материалов. К этому типу относятся железные руды Лисаковского и Аятского месторождений, содержащие значительное количество глинозема, фосфора и ванадия. Перспективным способом комплексной переработки их является доменная плавка с получением передельного чугуна и глиноземистых шлаков, пригодных для производства глинозема.

Ориентировочными расчетами установлено, что на металлургическом заводе производительностью 5 млн. т чугуна в год при работе на окускованном Лисаковском низкомодульном концентрате выход глиноземного шлака составит 2,2 млн. т. При переработке его способом содо-известкового спекания можно получить примерно 500 тыс. т глинозема, что эквивалентно глинозему, полученному примерно из 1,4 млн. т бокситов с содержанием окиси алюминия 44—45%.

Большой практический интерес представляет осуществляемая на Череповецком металлургическом заводе эксплуатация утилизационных газовых турбин, использующих избыточное давление доменного газа. При среднегодовой выработке электроэнергии около 86 млн. кВт-ч удельный расход топлива на выработанный киловатт-час составил 151 г. Затраты на установку утилизационных газовых турбин окупили себя за полтора года. Таких показателей не имеет ни одна тепловая электростанция.





Яндекс.Метрика