NOWOŚCI TECHNOLOGICZNE


POSTĘP WE WDROŻENIU SYSTEMU ODPROWADZANIA ŚCIEKÓW W HUCIE PIERWOTNEGO OŁOWIU
MEURER U., HOHN R.W., KLEINEN P.N., MAJEWSKI T., MUSKATEWITZ F.: PROGRESS IN IMPLEMENTING A SUSTAINABLE WASTEWATER SYSTEM FOR A PRIMARY LEAD SMELTER
PROCEEDINGS OF EMC JUNE 28 – JULY 1 2009, INNSBRUCK, AUSTRIA S.433-439 AG

W hucie ołowiu BERZELIUS Stolberg GmbH (Niemcy) zainstalowano nowe urządzenia do obróbki ścieków umożliwiające ścisłe oddzielenie strumieni ścieków obciążonych różnymi substancjami zanieczyszczającymi. Urządzenie do osmozy odwróconej pozwala na bardziej sprawną utylizację ścieków.
W nowej instalacji, która została uruchomiona we wrześniu 2007 roku, do separacji substancji zanieczyszczających zastosowano nowe wielostadialne procesy fizykochemiczne. Strumienie wód odpływowych neutralizowano mlekiem wapiennym. W procesie arsen wydzielany jest jako arsenian żelaza; kadm, ołów i cynk jako wodorotlenki, a tal jako siarczek.
Instalacja obejmuje 2 cysterny, w których zbierane są ścieki. Cysterny mogą pracować równolegle lub w seriach, co umożliwia oddzielną obróbkę wstępną strumieni o różnym pochodzeniu i składzie. Podczas wdrożenia udostępniono 5 zbiorników reakcyjnych. Do oddzielenia wytrąconych związków, wykorzystuje się pierwsze trzech zbiorniki, oraz trzy koncentratory. Pierwszy zbiornik reakcyjny służy do wstępnej neutralizacji kwaśnych ścieków za pomocą mleka wapiennego, aż do uzyskania pH=6. Aby oddzielić arsen, poza mlekiem wapiennym, dodaje się roztwory żelaza (III), nadtlenek wodoru i flokulanty. W wyniku uzyskuje się siarczyn i siarczan wapnia oraz arsen w postaci arsenianu żelaza. W pierwszym koncentratorze oddzielana jest faza stała. Przelew z pierwszego koncentratora i ścieki o niższej zawartości zanieczyszczeń doprowadzone są do drugiego zbiornika reakcyjnego, gdzie pH ma wartość nie mniejszą niż 7. Ilość żelaza w przelewie z pierwszego koncentratora jest wystarczająca do wydzielenia pozostałych ilości arsenu, zabezpieczając utrzymanie w przelewie z drugiego koncentratora bezpiecznego stężenia na poziomie niższym niż 0,1 mg/l. W trzecim zbiorniku reakcyjnym ustawiono wartość pH=9, co umożliwia szybkie wydzielenie ołowiu, kadmu i cynku w postaci wodorotlenków. W trzecim koncentratorze, z którego czysty przelew jest ładowany do 4 zbiornika reakcyjnego, wydzielana jest faza stała. W czwartym zbiorniku wydzielany jest tal w postaci siarczku. Aby wspomóc proces oddzielania osadu dodawano roztwór siarczku sodu jako czynnika wytrącającego i siarczanu glinu jako flokulanta. Wartość pH nie może przekraczać 10, co realizowane jest przez dozowanie chlorku żelaza (III) do przelewu z trzeciego koncentratora. Separacja ma miejsce w odstojniku płytowym. Przelew z odstojnika kierowany jest do 5 zbiornika reakcyjnego, do którego dodaje się roztwór chlorku żelaza (III) w celu oddzielenia nadmiaru siarczku. Ustawienie końcowego pH=8 umożliwia otrzymanie wody odpływowej o takiej jakości, że można ją wykorzystać w systemie usuwania ścieków.
Nowa instalacja do obróbki ścieków sterowana jest z pomocą centralnego systemu kontroli. Informacje zbierane są z 192 punktów pomiarowych i 467 kontrolnych punktów rejestracji danych. Umożliwiło to optymalizację działania instalacji w ciągu paru miesięcy. W 2008 roku zaobserwowano wyraźną redukcję ilości zanieczyszczeń. Optymalizacja oznacza też konieczność uzyskania jak najniższej prędkości szlamu, co jest możliwe jedynie w warunkach zabezpieczenia niezawodnej separacji szkodliwych pierwiastków poprzez minimalny dodatek odczynników strącających i pomocniczych. Planowano przeprowadzenie separacji z wykorzystaniem procesu odwróconej osmozy. Uzyskano zmniejszenie prędkości wody odpływowej z 19 m3/h do 5,4 m3/h. W tym celu stosowano dwa różne strumienie ścieków; jeden usuwany z obiegu chłodzącego, a drugi - z systemu odwadniającego. Woda z obiegu chłodzącego powoduje zatykanie się membran w czasie krótszym niż 24 h i w związku z tym muszą być one starannie i często czyszczone. Z wodą, pochodzącą z systemu odwadniającego nie ma takich problemów. W ciągu roku uzyskano ponad 25% redukcję ilości zużywanej wody przede wszystkim dzięki doskonałej stabilności operacyjnej, wyższej sprawności nowej instalacji do obróbki ścieków oraz możliwości powtórnego wykorzystania wody.



WYZWANIE DO WSPÓŁZAWODNICTWA PRZY PRZERÓBCE ŻUŻLI OŁOWIOWYCH – ROZWIĄZANIE ZAPROPONOWANE PRZEZ FIRMĘ ENGITEC
OLPER M., MACCAGNI M.: THE SECONDARY Pb SLAG CHALLENGE – THE ENGITEC APPROACH
PROCEEDINGS OF EMC JUNE 28 – JULY 1 2009, INNSBRUCK, AUSTRIA S.441-450 AG

Nowe regulacje w zakresie usuwania odpadów mają duży wpływ na żużel produkowany w hutach wtórnego ołowiu. W szczególności, nowe testy ługowania, wprowadzone przez Unię Europejską sprawiają, że usuwanie żużla na składowiska dla substancji bezpiecznych jest bardzo trudne.
Firma Engitec Technologies (Włochy) opracowała nową metodę odsiarczania pasty ołowiowej, dzięki której uzyskała możliwość wysokiej redukcji ilości produkowanego żużla, konsekwentnie zmniejszając koszty jego usuwania i/lub koszty neutralizacji.
Opracowana przez firmę Engitec technologia CX® spełnia wymagania BAT i jest obecnie najbardziej rozpowszechnioną technologią przeróbki baterii kwasowo-ołowiowych.
Zintegrowany System CX® recyklingu ołowiu jest też najbardziej innowacyjnym na świecie procesem produkcji stopów ołowiu i miękkiego ołowiu m.in. ze złomu baterii kwasowych. W procesie nie wytwarzane są ścieki, ponieważ całą wodę poddano recyklingowi. Obecnie na świecie w instalacjach Engitec CX® przerabia się 2 mln różnego rodzaju baterii. Zintegrowany System CX® wykorzystano do kruszenia i przeróbki wszystkich baterii w obudowach plastikowych lub ebonitowych. Instalacja obejmuje trzy jednostki:

  • podstawową, gdzie baterie są rozdrabniane i kruszone, a następnie poddane separacji;
  • odsiarczania pasty i produkcji siarczanu sodu, gdzie pasta jest odsiarczana, a elektrolit - neutralizowany;
  • wytapiania i rafinacji, gdzie z frakcji zawierających ołów wytwarzany jest wysokiej czystości ołów miękki i stopy ołowiu.
Analizowano nowe podejście do odsiarczania, podejmując próbę osiągnięcia maksymalnego poziomu usuwania siarki. Przeprowadzono zarówno laboratoryjne, jak i w przemysłowe próby dwustadialnego procesu odsiarczania przebiegającego według reakcji:
(1) 2PbSO4 + 3Na2CO3 + H2O -> NaPb2(CO3)2OH + 2Na2SO4 + NaHCO3;
(2) 3PbSO4 + 4Na2CO3 + 2H2O -> Pb3(CO3)2(OH)2 + 3Na2SO4 + 2NaHCO3
Wytworzony NaHCO3 częściowo reaguje zgodnie z reakcją:
(3) PbSO4 + 2NaHCO3 -> PbCO3 + Na2SO4 + H2O + CO2
Końcowa pasta przedstawia mieszaninę: NaPb2(CO3)2OH, Pb3(CO3)2(OH)2 i PbCO3
Usuwanie Na i konwersja zasadowych soli ołowiu do PbCO3 realizowane są podczas oddziaływania odsiarczonej pasty z CO2 zgodnie z reakcjami:
(4) NaPb2(CO3)2OH + CO2 -> 2 PbCO3 + NaHCO3
(5) Pb3(CO3)2(OH)2 + CO2 -> 3PbCO3 + H2O
NaHCO3 zawracany jest do pierwszego stadium reakcji. Pasta produkowana w ten sposób zawiera poniżej 0,2% nierozpuszczalnej siarki i poniżej 0,2% Na. Roztwór Na2SO4 podawany jest krystalizacji. Może być on w dużym stopniu oczyszczony z pomocą Na2S przy utrzymaniu odpowiedniego pH. Bardzo czysta sól zawiera poniżej 5 ppm metali ciężkich i 1 ppm ołowiu. Proces wytapiania charakteryzuje:
  • minimalny poziom emisji SO2;
  • minimalna zawartość siarki w żużlu;
  • wyższa wydajność pieca;
  • niższe zużycie energii, wymaganej do nagrzania żużla;
  • wytwarzanie mniejszej ilości kamienia;
  • niższe straty ołowiu.
Nową alternatywą odsiarczania pasty ołowiowej jest odsiarczanie węglanem amonowym, kwaśnym węglanem amonowym oraz amoniakiem i dwutlenkiem węgla, przebiegające zgodnie z reakcjami:
(6) PbSO4 + (NH4)2CO3 -> PbCO3 + (NH4)2SO4 + NH4HCO3
(7) PbSO4 + NH4HCO3 -> PbCO3 + (NH4)2SO4 + CO2 + H2O
(8) PbSO4 + 2NH3 + CO2 + H2O -> PbCO3 + (NH4)2SO4
Prowadzone są prace nad wykorzystaniem soli amonowych do odsiarczania pasty oraz badania nad hydrometalurgicznym procesem przeróbki pasty, obejmującym elektrolizę chlorków bez wydzielania chloru, charakteryzującym się wysoką wydajnością, uproszczoną konstrukcją urządzenia i zredukowaną powierzchnią.
Prowadzone są również prace nad usuwaniem ołowiu z frakcji PCV i PE, realizowane poprzez mycie alkaliczne. Głównym problemem występującym podczas projektowania nowego urządzenia jest jego jak najlepsze zintegrowanie z już istniejącym procesem oraz zabezpieczenie możliwości stosowania tych samych odczynników.



OBRÓBKA GAZU ODLOTOWEGO W HUCIE OŁOWIU NORDENHAM – NAJNOWSZE MODYFIKACJE I WYZWANIA
TESCH T.: OFF-GAS TREATMENT AT THE NORDENHAM Pb SMELTER – LATEST MODIFICATIONS AND CHALLENGES
PROCEEDINGS OF EMC JUNE 28 – JULY 1 2009, INNSBRUCK, AUSTRIA S.451-459 AG

W roku 1996 w hucie ołowiu Nordenham (Niemcy) wprowadzono technologię wytapiania w kąpieli (ang.: BSF) dla odzysku ołowiu z koncentratów i surowców wtórnych, zastępując nią dotychczasowy proces spiekania/szybowy. Technologia była ciągłe udoskonalana, co prowadziło do wzrostu wydajności i gotowości operacyjnej instalacji. Piec konwertorowy z lancami dla technologii TSL (Top Submerged Lance - z lancą zanurzoną od góry) zainstalowano obok pieca szybowego, tak aby mieć możliwość szybkiego przełączenia jednego procesu na drugi. Zbudowano nowy magazyn nadawy i nową instalację do mieszania. Utrzymano istniejące sekcje chłodzenia i oczyszczania gazu.
Wytwarzana w procesie siarka przechodzi w dwutlenek siarki (SO2), który opuszcza piec jako gaz odpadowy razem ze znaczną ilością pyłu lotnego. Zanim SO2 zostanie przeprowadzony w SO3 i odpowiednio w H2SO4, gaz musi być ochłodzony do temperatury otoczenia. W punkcie przejściowym, pomiędzy piecem i kotłem, do pieca wtryskiwane są strumienie wody chłodzącej. Gaz odlotowy przechodzi przez komorę mieszania, w której jego temperatura redukowana jest do 450C, a następnie - przez przewód pionowy z sześcioma wiązkami wody gorącej i jedną wiązką pary, gdzie temperatura spada do około 200C. Ściany komory mieszania i przewodu są chłodzone wodą. Gaz przechodzi przez cztery separatory cyklonowe i opuszcza system kotła ciepła odpadowego z resztkową zawartością pyłu niższą niż 35 g/Nm3. Za kotłem odzysku ciepła umieszczono elektrostatyczne urządzenie do wydzielania pyłu na gorąco. Temperatura gazu odpadowego wynosi 180-210C, przepływ objętościowy 20 – 40 tys. Nm3/h, zawartość SO2 około 8%, całkowita ilość wody 9-11 t/h, a średnia zawartość pyłu, po urządzeniu elektrostatycznym, 120 mg/Nm3. Około 50% pyłu stanowi PbO; większość cząstek jest mniejsza niż 20 µm. W takich warunkach gaz odpadowy wchodzi do instalacji przemywania i chłodzenia. Zbudowano trójstopniową instalację przemywania i chłodzenia. Podwyższono wydajność płuczki Venturi poprzez instalację płuczki wieżowej. Obiegowy kwas przemywający jest chłodzony w wieży chłodzącej połączonej z płytowym wymiennikiem ciepła. Po kondensacji wody wewnątrz płuczki Venturi pył jest usuwany w mokrym systemie elektrostatycznego wydzielania pyłu, a następnie poddany dodatkowej kondensacji wewnątrz kolumny chłodzącej. W drugim systemie elektrostatycznego wydzielania pyłu usuwany jest pył resztkowy, a czysty gaz przesyłany jest do instalacji kwasu siarkowego. Kwas siarkowy (H2SO4) magazynowany jest do sprzedaży w dwu zbiornikach o pojemności 5000 m3.
Prowadzono działania, mające na celu dalsze udoskonalanie procesu, dotyczyły głównie:

  • ciągłej redukcji strat ciśnienia z obłokiem pyłu;
  • unikania tworzenia narostów;
  • wzrostu wydajności procesu obróbki gazów odlotowych/ wydajności pieca;
  • redukcji czasu postoju;
  • obniżenia ilości wtryskiwanej wody do chłodzenia;
  • uzyskania maksymalnego odzysku ciepła;
  • uzyskania możliwie jak najniższych kosztów.
Intensywnie analizowano system strumieniowo-przepływowy ze szczególnym uwzględnieniem:
  • aktualnych bilansów materiałowych i energetycznych pieca;
  • aktualnego bilansu materiałowego i energetycznego systemu przekazywania gazu;
  • zwiększenia wydajności procesu obróbki gazu;
  • chłodzenia gazu odlotowego z i bez wtryskiwania wody.
Zasugerowano dwa rodzaje prób:
  • z demontażem 4 wiązek chłodzących i wtryskiwaniem około 8,5 m3/h wody bez dodatkowych urządzeń;
  • z całkowitym demontażem wszystkich wiązek chłodzących i wtryskiwania około 14 m3/h wody z dodatkowym systemem wtryskiwania dyszowego.
Rozważano też alternatywnie możliwość całkowitej przebudowy systemu kotła gazu odlotowego, analizując trzy główne opcje:
  • odzysk ciepła promieniowania w pionowych szybach z kombinowanym chłodzeniem wody końcowej do temperatury 280C;
  • odzysk ciepła promieniowania i konwekcji w szybach z końcowym chłodzeniem powietrznym;
  • modyfikacje górnego chłodzenia pieca z odzyskiem ciepła promieniowania i konwekcji.



RECYKLING METALI SZLACHETNYCH – STAN BIEŻĄCY, WYZWANIA, ROZWÓJ
HAGELUKEN CH.: RECYCLING OF PRECIOUS METALS – CURRENT STATUS, CHALLENGES, DEVELOPMENTS
PROCEEDINGS OF EMC JUNE 28 – JULY 1 2009, INNSBRUCK, AUSTRIA S.473 - 486 AG

Recykling wyrobów konsumenckich zawierających metale szlachetne (ang. PM) i wybranych produktów przemysłowych wymaga analizy całkowitego łańcucha recyklingu począwszy od gromadzenia, sortowania i demontażu/wstępnej przeróbki w celu oddzielenia części zawierających PM lub podwyższenia odpowiednich frakcji dla kolejnych końcowych procesów metalurgicznych.
W etapie końcowym PM ekstrahowane są za pomocą procesów piro- lub hydrometalurgicznych i oczyszczane do czystych metali, dostarczanych z powrotem na rynek jako nowe produkty. Tak więc rzeczywisty fizyczny recykling metali ma miejsce na końcu łańcucha. Jednak etapy wcześniejsze są rozstrzygające dla efektywnego i pełnego przeprowadzenia frakcji zawierających PM do odzysku końcowego. Część PM może ulec stracie w związku z ich rozproszeniem np. we frakcji pyłu. Całkowita sprawność łańcucha recyklingu jest sumą sprawności każdego etapu i dlatego najsłabszy etap w łańcuchu recyklingu ma największy wpływ na odzysk końcowy.
W praktyce na obecnym poziomie rozwoju, w procesach metalurgicznych, odzyskuje się ponad 95% metali szlachetnych (PM), ale dla wielu wyrobów sprawność całego łańcucha wynosi jedynie około 50%. Na odzysk PM z wyrobów wpływa m.in. wartość metalu w materiale zależna od ilości i ceny PM; skład materiałowy; zastosowanie i związana z tym struktura długowieczności produktu.
Proces odzysku PM, w wielu przypadkach wymaga kondycjonowania materiału poddawanego recyklingowi np. pochodzącego z takich wyrobów jak katalizatory samochodowe czy też katalizatory z procesów przeróbki ropy naftowej. Proces obejmuje cztery podstawowe etapy: homogenizacji/próbobrania; wstępnej koncentracji; rozpuszczania i izolacji oraz końcowego oczyszczania (rafinacji) PM.
Próbobranie w łańcuchu rafinacyjnym powinno być przeprowadzone możliwie jak najwcześniej, pomimo że niesie ryzyko strat PM. O wyborze dogodnego procesu metalurgicznego decydują przede wszystkim koncentracja i skład PM oraz poziom zanieczyszczeń metalami nieszlachetnymi i związkami organicznymi.
Rafinerie metali wtórnych muszą być przygotowane na szeroki zakres własności materiałów poddawanych przeróbce. Wyzwaniem jest optymalizacja wykorzystywanych technologii i uzyskanie jak największej uniwersalności projektowanych systemów. Rozstrzygającym czynnikiem wyboru właściwego procesu obróbki jest zawartość metalu szlachetnego w wyrobie od czystych stopów np. w katalizatorach Pt/Rh, aż po materiały, zawierające poniżej 0,1% PM np. z obwodów drukowanych. Gdy zawartość PM jest wystarczająco wysoka (>30% Au + platynowce) materiał może być bezpośrednio skierowany do przeróbki hydrometalurgicznej i oczyszczania. Najczęściej jednak zawartość PM jest tak niska, że materiał wymaga obróbki wstępnej. Wybór odpowiedniej metody zależy zarówno od składu materiału jak i zdolności określonej rafinerii. Ma to znaczący wpływ na wydajność recyklingu i na środowisko.
Przy przeróbce obwodów drukowanych, katalizatorów samochodowych i katalizatorów z reformingu głównie stosowanym procesem jest rafinacja. Zwykle procesy pirometalurgiczne i hydrometalurgiczne uzupełniają się, ale generalnie można stwierdzić, że bezpośrednie zastosowanie procesów hydrometalurgicznych jest korzystne przy przeróbce materiałów bardzo wysokiej klasy, dla usuwania metali z powierzchni powlekanych i dla materiałów monometalicznych, w których zarówno metale jak i matryca są łatwo dostępne do rozpuszczania.
Wyzwania związane z recyklingiem różnych produktów i materiałów zawierających PM obejmują zagadnienia przeróbki materiałów/produktów, dla których obowiązują ustalone procesy rafinacyjne; efektywne i o dostatecznej wydajności. Przykładem są tu obwody drukowane, telefony komórkowe lub katalizatory samochodowe.
Jednak nie oznacza to, że dla tych materiałów istnieją dokładnie zamknięte pętle recyklingu. Znaczny deficyt dotyczy gromadzenia, demontażu i wstępnej przeróbki odpowiednich produktów. Wyzwaniem są procesy przeróbki wielu metali, gdzie konflikt techniczny polega na tym, że często przy odzysku jednego metalu następuje jednocześnie strata innego. Zwykle nie odnosi się to kombinacji różnych metali szlachetnych, ale kombinacji PM z wartościowymi metalami podstawowymi lub specjalnymi.
Wyzwanie stanowi połączony odzysk metali szlachetnych i nieżelaznych np. z katalizatorów GTL, nowych podłoży typu SiC w filtrach dieslowskich, warstw katalitycznych w zespołach membrana-elektroda w niskotemperaturowych ogniwach paliwowych; których odzysk jest możliwy, ale prawdopodobne nigdy nie będzie ekonomiczny, a także odzysk rozproszonych metali szlachetnych np. z katalizatorów platynowych, ultracienkich warstw z dodatkiem Pt i Ru stosowanych w napędach dysków twardych, platynowych czujnikach i zużytych świecach zapłonowych. Chociaż jednostkowa zawartość PM w powyższych zastosowaniach jest minimalna, to jednak ze względu na ich masową produkcję, możliwe jest uzyskanie znacznych ilości metali szlachetnych, które inaczej byłyby utracone.



NOWA TECHNOLOGIA PRZERÓBKI PYŁÓW ZWROTNYCH WYDZIAŁU PRAŻENIA I REDUKCJI W HUCIE NIKLU
KRUPNOV L.V., MORGOSLEP V.I.: NOVAJA TECHNOLOGIJA PERERABOTKI OBOROTNYCH PYLEJ OBZIGOVO-VOSSTANOVITELNOGO CECHA NIKELEVOGO ZAVODA
CVETNYE METALLY 2009 NR 8 S.27-29 AG

Ważnym kierunkiem strategii rozwoju produkcyjno-technicznego Filii Podbiegunowej Kombinatu Norilskij Nikel jest podniesienie efektywności i bezpieczeństwa ekologicznego przedsięwzięć metalurgicznych.
Wzrost wielkości produkcji metali nieżelaznych wymagał opracowania przedsięwzięć technicznych, technologicznych i organizacyjnych, pozwalających wraz ze zwiększeniem mocy produkcyjnych i zmniejszeniem zużycia podczas eksploatacji, obniżyć wpływ szkodliwych wyrzutów do środowiska oraz na obszary mieszkalne Norylska. Za jedno z takich przedsięwzięć uważa się, opracowaną przez specjalistów kombinatu, technologię przeróbki pyłów zwrotnych wydziału prażenia i redukcji (ros. OC) huty niklu Nadeżdinskiego Zakładu Metalurgicznego (ros.: NMZ).
W pyłach zwrotnych kombinatu znajduje się 60% niklu. Opracowano i przebadano technologię ich przeróbki. Najpierw pyły przerabiano według tzw. schematu „mokrego” wraz z pulpą koncentratów niklowych. Mieszaninę pyłu i pulpy topiono w piecach zawiesinowych, w temperaturze 1650C. Dzięki nowej konstrukcji rozpylacza wsadu proces topienia charakteryzuje się niskim wynoszeniem pyłu – nie większym niż 2%. Obtapiany w szybie reakcyjnym pył razem z produktem szybowym przechodzi do odstojnika pieca, gdzie powstający żużel jest oddzielany od kamienia.
Nikiel, zawarty w pyle przechodzi w kamień, przerabiany w zwykłym cyklu technologicznym do kamienia rafinowanego. W „mokrym” procesie przeróbki pyłu do roztworu wodnego przechodzi około 1% niklu rozpuszczalnego w wodzie, co prowadzi do bezzwrotnych strat niklu i dlatego też przyspieszono prace nad „suchym” procesem przeróbki pyłu. Podczas procesu nad przenośnikiem ustawiono hermetyczny zasobnik. Zebrany pył w specjalnym kontenerze transportowano do wydziału topielnego. Podczas „suchego” załadunku pyłu, przy zachowaniu przez personel wszystkich parametrów technologicznych, ustalono że:

  • średnia wydajność wyładunku na zmianę wynosiła 4 kontenery (12 kontenerów na dobę), co umożliwia przeróbkę całej objętości pyłu;
  • nie zaobserwowano zapylenia przestrzeni roboczej podczas wyładunku pyłu z kontenerów do zasobnika.
Tak więc, w wyniku przeprowadzonych badań przemysłowych wybrano optymalny schemat podawania pyłu z OC huty niklu do przeróbki pirometalurgicznej w NMZ – w postaci suchej, bezpośrednio na przenośnik zgrzebłowy i dalej do topienia w piecu zawiesinowym. Pozostawiono również możliwość przeróbki pyłu według schematu „mokrego”, wykorzystywany na przykład w czasie remontu węzła procesu „suchego”.
Opracowana technologia zabezpiecza obniżenie wyrzutów pyłu do atmosfery. Po uwzględnieniu w perspektywie możliwości zamknięcia huty niklu, przeniesienia produkcji do NMZ, planowanego wdrożenia nowych technologii obróbki ścieków i gazów odlotowych w NMZ można mieć pewność, że w najbliższej przyszłości negatywny wpływ produkcji metali nieżelaznych w Podbiegunowej Filii Kombinatu Norilskij Nikel na środowisko Norylskiego Rejonu Przemysłowego będzie znacznie niższy.



ALTERNATYWNE KIERUNKI UTYLIZACJI DWUTLENKU SIARKI Z GAZÓW PIROMETALURGICZNYCH
PLJUCHIN I.V., SESTAKOVA R.D., KOZLOV A.N.: ALTERNATIVNYE NAPRAVLENIJA UTILIZACII DIOKSIDA SERY IZ GAZOV PIROMETALLURGICESKOGO PROIZVODSTVA
CVETNYE METALLY 2009 NR 8 S. 41-47 AG

W Podbiegunowej Filii Kombinatu Norilskij Nikel (ros.: ZF) ilość wyrzucanego do atmosfery dwutlenku siarki przez przedsiębiorstwa ZF wynosi obecnie około 2 mln t/rok. Ponad połowa wyrzutów, powstających w przemyśle metalurgicznym to gazy ubogie w SO2, których źródłem powstawania są główne agregaty pirometalurgiczne huty niklu, konwertory huty miedzi (ros.: MZ) oraz huty Nadieżdinskiej (ros.: NMZ).
Celem strategicznym Kompanii Norilskij Nikel jest obniżenie, o około 4,6 razy, objętości wyrzutów dwutlenku siarki przez przedsiębiorstwa Norylska.
Specjaliści ZF opracowali ponad 15 wariantów utylizacji SO2. Obecnie, jako najbardziej optymalny wariant utylizacji dwutlenku siarki w warunkach Norylska, rozpatruje się produkcję siarki technicznej. Technologia ta, opanowana w MZ i NMZ, obejmuje redukcję SO2 gazem ziemnym metodą Klausa z wytworzeniem elementarnej siarki, dwutlenku węgla i wody. Jednakże wysokie koszty własne produkcji siarki elementarnej i niesprzyjająca koniunktura na rynku, oraz prognozowany wzrost cen gazu ziemnego, spowodowały konieczność poszukiwania dla ZF alternatywnych metod utylizacji dwutlenku siarki, które pozwalałyby ograniczyć do minimum nakłady na ekologię.
W latach 1998-2004 przeprowadzono kompleksowe badania wapniakowej metody utylizacji SO2 z otrzymaniem stałych produktów siarczanowo-wapiennych (gipsu, technogenicznego anhydrytu), będących doskonałymi materiałami zastępczymi dla ich odpowiedników naturalnych, które mogą być stosowane m.in. na podsadzki wyrobisk górniczych, przy różnego rodzaju pracach budowlanych w zakładach ZF oraz dla klientów z zewnątrz.
Spośród czterech różnych sposobów utylizacji SO2 z wykorzystaniem wapienia przyjęto i przebadano w warunkach laboratoryjnych i półprzemysłowych, dwa metody:

  • bezpośredniej utylizacji SO2 z wykorzystaniem pulpy rozdrobnionego wapienia z otrzymaniem siarczynu wapnia i jego utlenienia tlenem z powietrza do dwuwodnego siarczanu, opisane reakcjami:
    CaCO3 + SO2 + 0,5H2O -> CaSO3 x 0,5H2O + CO2;
    CaSO3 x 0,5H2O + 0,5 O2 + 1,5H2O -> CaSO4 x 2H2O
  • utylizacji z pośrednim otrzymaniem roztworu kwasu siarkowego i jego późniejszej neutralizacji wapieniem opisane reakcjami:
    SO2 + 0,5O2 + H2O -> H2SO4;
    CaCO3 + H2SO4 + H2O -> CaSO4 x 2H2O + CO2
Gazy pochodziły z pieca zawiesinowego i pieca Waniukowa huty NMZ i zawierały średnio 26%obj. SO2. Celem prowadzonych prac było poszukiwanie optymalnego sposobu utylizacji siarki z gazów technologicznych NMZ do ich odsiarczenia na poziomie 99,5% SO2 z otrzymaniem produktów zawierających siarkę, na które jest duże zapotrzebowanie ze strony przemysłu.
Do analizy przyjęto objętość tworzącego się dwutlenku siarki na poziomie 1200 tys. t/rok, co odpowiada obecnemu poziomowi wyrzutów. W wyniku wszechstronnej analizy kilkunastu (12) alternatywnych metod utylizacji SO2 dla NMZ zaproponowano schemat, obejmujący produkcję kwasu siarkowego, otrzymanie technogenicznego anhydrytu i jego przemysłowe wykorzystanie m.in.:
  • na podsadzki wyrobisk górniczych;
  • do produkcji cementu, gdzie zastąpiono nim naturalny gips.
Projekt ten okazał się wysokoefektywny. Uzyskano 65,8% obniżenie opłat za wyrzuty do atmosfery i 24,7% obniżenie nakładów na wydobycie i przygotowanie naturalnego anhydrytu.
Dobre prognozy utylizacji dwutlenku siarki z gazów odlotowych agregatów metalurgicznych uzyskano po wykorzystaniu SO2 w technologii „bezwodnikowego” ługowania koncentratów pirotynowo-niklowych. Powyższy proces ługowania zapewnia wysokie wskaźniki uzysku metali nieżelaznych i szlachetnych w pozostałości siarczkowej (do 99%), a żelaza w roztworze (do 80-85%). Jest to jeden z bardziej znanych procesów, w których elementarną siarkę otrzymuje z dwóch źródeł – siarczków i gazu-reagenta, występującego równocześnie w postaci drugiego źródła siarki. Możliwe są reakcje:
(1) FeS + 0,5SO2 + H2SO4 = FeSO4 + H2O + 1,5S0;
(2) FeS + 2SO2 = FeSO4 + 2S0
SO2 z gazów odlotowych z topienia zawiesinowego (15-25% SO2) wykorzystywany jest w charakterze utleniacza w procesie autoklawowej hydrometalurgii pirotynu. Główne zalety utylizacji dwutlenku siarki poprzez jego wykorzystanie w technologii „bezwodnikowego” ługowania pirotynów to:
  • zapewnienie utylizacji dwutlenku siarki z gazów odlotowych autogenicznych agregatów metalurgicznych z otrzymaniem handlowej siarki i produktu zawierającego siarkę (gipsu), składowanego na zwałowisku odpadów;
  • pojawienie się realnej możliwości otrzymywania bogatego koncentratu miedziowego i niklowego;
  • zmniejszenie obciążenia głównych wydziałów NMZ;
  • podwyższenie jakości koncentratu miedziowego;
  • wyeliminowanie konieczności budowy urządzeń do produkcji siarki w drogim procesie Klausa, dzięki wykorzystaniu dwutlenku siarki, powstającego podczas topienia zawiesinowego siarczkowego surowca niklowego;
  • eliminacja wykorzystania tlenu w ługowaniu autoklawowo-utleniającym.



OTRZYMYWANIE BOGATYCH KONCENTRATÓW PLATYNOWCÓW Z PÓŁPRODUKTÓW PRODUKCJI MIEDZI I NIKLU
LASTOCKINA M.A., VERGIZOVA T.V., GREJVER T.N.: POLUCENIE BOGATYCH KONCENTRATOV PLATINOVYCH METALLOV IZ POLUPRODUKTOV MEDNO-NIKELEVOGO PROIZVODSTVA
CVETNYE METALLY 2009 NR 9 S.66-71 AG

Pozostałości z ługowania kamieni rafinowanych, otrzymanych z rud miedziowo-niklowych, są pierwotnymi koncentratami metali szlachetnych (ros. PKBM) i zawierają współmierne z metalami szlachetnymi ilości dwutlenku krzemu, krzemianów, żelazianów.
W celu otrzymania dogodnego do rafinacji materiału, PKBM powinien być poddany specjalnej obróbce, podczas której rozdział metali szlachetnych od tlenków i krzemianów zachodzi albo na drodze topienia do stopu siarczkowego lub metalu i przeróbki otrzymanego stopu do usunięcia metali nieżelaznych i siarki, albo poprzez działanie chlorowodorem z kolejnym kolektywnym lub selektywnym osadzeniem metali szlachetnych z roztworu.
Aktualne poszukuje się taniego i efektywnego sposobu rafinacji koncentratów metali szlachetnych bez konieczności wytapiania, którym jest np. kombinacja procesów flotacji i ługowania utleniającego w autoklawie. Szlam z elektrorafinacji niklu przeprowadza się w pulpę i flotuje w roztworze kwasu siarkowego według schematu obejmującego flotację podstawową i dwukrotne oczyszczanie koncentratu. Otrzymany produkt pianowy poddaje się separacji magnetycznej do usunięcia żelazianów, po czym ługuje się w temperaturze 115-120C pod ciśnieniem tlenu 1,5-2 MPa w celu usunięcia siarczków metali nieżelaznych. Produkty zawracane o zawartości 3,7% palladu, po topieniu na stop siarczkowy i rozdrobnieniu łączy się ze szlamem wyjściowym.
W laboratorium hydrometalurgii instytutu Gipronikel udoskonalono technologię autoklawowo-flotacyjną i adaptowano ją dla różnych produktów przemysłowych i wzbogaconych metali szlachetnych. Operacje ługowania niskotemperaturowego i flotacji to jądro schematu technologicznego, zapewniające otrzymanie bogatego koncentratu metali szlachetnych. Określono optymalną kolejność przeprowadzenia operacji ługowania w autoklawach i flotacji w zależności od rodzaju materiału wyjściowego i jego składu chemicznego i fazowego.
Operacją końcową jest wysokotemperaturowe ługowanie w autoklawach. Warunki ługowania niskotemperaturowego powinny zapewniać obecność w plackach filtracyjnych z ługowania określonych ilości siarki elementarnej, występującej w charakterze nośnika faz metali szlachetnych przy flotacji, co zapewnia szybki i pełny ich uzysk w koncentracie. W przypadku pozostałości z ługowania produktów metalizowanych, których podstawę stanowią krzemiany, przeprowadzenie poprzedzającego flotację ługowania w autoklawach nie jest celowe, ponieważ utleniona pulpa nie zawiera faz charakteryzujących się wysoką aktywnością flotacyjną, które są nośnikami platynowców, i nawet przy dużym zużyciu odczynników flotacja zachodzi wolno z dużym wychwytem składowej krzemianowej. Nieobecność w koncentratach flotacyjnych znacznych ilości składowej krzemianowej określa prostotę i efektywność ich przeróbki. Końcowa obróbka produktów dogodnych do rafinacji może się odbywać poprzez wysokotemperaturowe ługowanie w autoklawie lub hydrochlorowanie.
Wybór metody, w pierwszej kolejności, jest określony wymaganiami co do jakości końcowych koncentratów metali szlachetnych. Tak więc metoda autoklawowo-flotacyjna jest wystarczająco uniwersalna i dogodna do przeróbki szerokiego spektrum produktów przemysłu miedziowo-niklowego. W celu otrzymania optymalnych wskaźników przeróbki tego lub innego produktu, przy wyborze parametrów poszczególnych operacji należy uwzględnić skład chemiczny i fazowy produktu oraz wymagania odnośnie do jakości handlowych koncentratów metali szlachetnych.