авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Комплексная переработка тонких пылей медеплавильного производства оао сумз

На правах рукописи

СЕРГЕЕВА Юлия Федоровна

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА

ТОНКИХ ПЫЛЕЙ МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ОАО «СУМЗ»

Специальность 05.16.02 – Металлургия черных, цветных и редких металлов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург -2013 2

Работа выполнена на кафедре «Металлургия тяжелых цветных металлов»

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Научный руководитель: Мамяченков Сергей Владимирович, профессор, доктор технических наук

Официальные оппоненты: Мальцев Геннадий Иванович, доктор технических наук, ОАО «Уралэлектромедь» (г. В. Пышма), главный специалист исследовательского центра, Взородов Сергей Алексеевич, кандидат технических наук, ОАО «Уралмеханобр», (г. Екатеринбург), заведующий лабораторией гидрометаллургии.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное уч реждение науки Институт металлургии Ураль ского отделения РАН (г. Екатеринбург).

Защита диссертации состоится 21 июня 2013 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.285.05 на базе ФГАОУ ВПО «Уральский фе деральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19, ФГАОУ ВПО «УрФУ», зал Ученого совета института материаловедения и металлургии, аудитория Мт-329.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Автореферат диссертации разослан «20» мая 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор С.В. Карелов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На медеплавильных предприятиях неизбежно образуются техногенные отходы (кеки, пыли, шламы), количество которых постоянно растет. Эти отходы, кроме свинца, цинка и меди, содержат мышь як и др. токсичные элементы. Проблема их переработки актуальна, так как складирование таких продуктов экологически опасно.

Существует множество гидрометаллургических способов переработки такого рода сырья. В отличие от пирометаллургических они отличаются меньшими энергозатратами на реализацию. Оборудование для гидрометал лургических процессов проще в исполнении и отличается низкими энергоза тратами. Пирометаллургическими способами не удается в одну операцию получить товарный продукт или селективно разделить металлы, присутст вующие в сырье;

увеличивается количества выбросов, которые необходимо улавливать, очищать от пыли и утилизировать. Поэтому преимущества гид рометаллургических способов перед пирометаллургическими как с техноло гической, так и экологической точек зрения представляются очевидными.

Непрерывно ведется поиск новых растворителей с целью максимально го и селективного извлечения металлов в раствор. Фосфорсодержащий хела тообразующий комплексон - оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФ) позволяет наиболее полно перевести в раствор такой компонент системы, как свинец. При электролизе растворов возможно получить катодный свинец и одновременно регенерировать реагент -растворитель.

Цель работы: Разработка технологии комплексной переработки тон ких пылей с применением оксиэтилидендифосфоновой кислоты, обеспечи вающей как экологическую безопасность, так и высокие технико экономические показатели.

Задачи исследований.

Изучение термодинамических и кинетических закономерностей 1.

взаимодействия ОЭДФ с соединениями, присутствующими в пылях.

Исследование кинетики выщелачивания свинца и примесных 2.

элементов в растворах ОЭДФ.

Выбор и обоснование параметров операций очистки растворов от 3.

примесей.

Разработка технологической схемы комплексного использования 4.

тонких пылей (на примере промпродуктов ОАО «СУМЗ»).

Методика исследований Исследования выполнены в лабораторном и опытно-промышленном масштабе. В исследованиях применяли электрохимический метод снятия по ляризационных кривых (IPC-pro), метод потенциометрического титрования (Аквилон).

Для анализа химического и фазового составов исходных материалов, промежуточных и конечных продуктов использовали физико-химические методы: рентгено-флюоресцентный (VRA-30), cпектрофотометрический (Lambda), рентгенофазовый XRD 7000C (Shimadzu), атомно-абсорбционный анализ (novAA 300), ИК-спектрометрии (ALPHA-T) и др.

Использованы методы математического моделирования и планирования эксперимента, пакеты специально разработанных компьютерных программ сбора, обработки, преобразования и управления данными лабораторного экс перимента, хранения и передачи результатов.

Достоверность полученных результатов базируется на использовании сертифицированных физико-химических методик исследования и воспроиз водимости данных на этапах лабораторного и опытно-промышленного экс перимента.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- сравнительная оценка возможных направлений теоретических и тех нологических исследований проблемы;

- результаты термодинамических расчетов химических и электрохими ческих взаимодействий соединений цветных металлов с растворами ОЭДФ;

- сведения о кинетике гидрометаллургических и электрохимических процессов, протекающих при выщелачивании и очистке растворов;

- результаты исследований процесса электроэкстракции свинца из ком плексных соединений с одновременной регенерацией растворителя;

- технология гидрометаллургической переработки свинцово-цинковых тонких пылей ОАО «СУМЗ».

Научная новизна Степень завершения реакций между ионами металлов и ОЭДФ зависит от констант комплексообразования и от констант их нестойкости оксиэтили дендифосфоновой кислоты и pH раствора.

Построена кинетическая модель выщелачивания MeSO4*nH2O окси этилендифосфоновой кислотой;

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о протекании процессов комплексообразования цветных металлов в системе «ОЭДФ – MeSO4·nH2O в диффузионной области.

Сведения о растворимости и устойчивости фосфонатов металлов в ши роком диапазоне рН, данные о степени протонированности получаемых ком плексов. На основании этих данных предложен метод селективного разделе ния свинца и примесей из раствора;

Впервые определены энергетические характеристики разряда ионов свинца на катоде и подтверждена гипотеза о концентрационной природе по ляризации.

Практическая значимость Гидрометаллургическая технология переработки тонких пылей с при менением комплексообразующего реагента – ОЭДФ обеспечивает высокое (более 98 %) извлечение свинца в товарный металл и электрохимическую ре генерацию растворителя – комплексона, экологическую чистоту производст ва.

В полупромышленном масштабе на участке гидрометаллургической переработки исследовательского центра (ОУГП ИЦ) в ГМО ХМЦ ОАО «Уралэлектромедь» подтверждена возможность переработки тонких пылей с получением товарного свинца, регенерацией растворителя и возвращением его в голову процесса (на выщелачивание тонкой пыли). Предложена техно логия попутного извлечения цинка и меди.

Разработанная технология перспективна для переработки других видов свинец- и цинксодержащих техногенных отходов.

Апробация работы.

Основные результаты работы доложены на:

- Третьей молодежной научно-практической конференции «Инноваци онный потенциал молодежи – вклад в развитие ОАО «Уралэлектромедь»».

Верхняя Пышма: ОАО «Уралэлектромедь», 2010.

- II международной научно-технической конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии. Иваново: ИГ ХТУ, 2010.

- Международной конференции с элементами научной школы для мо лодежи «Проблемы экологии и рационального природопользования стран АТЭС и пути их решения». МИСиС, 2010.

- Конференции «Перспективы и пути создания эффективного произ водства на предприятиях УГМК». Екатеринбург: УрФУ, 2011.

- VIII Российской конференции молодых научных сотрудников и аспи рантов «Физико-химия и технология неорганических материалов». ИМЕТ РАН. Москва. 2011.

- Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. «Перспективы развития технологии переработки углеводородных, растительных и минеральных ресурсов». Иркутск 2012.

Личный вклад автора.

Научно–теоретическое обоснование, подготовка и непосредственное участие в проведении исследований, анализе и при обобщении полученных результатов, в подготовке научных публикаций.

Публикации.

По результатам работы опубликовано 3 статьи в журналах, рекомендо ванных ВАК, и 6 тезисах докладов на всероссийских и международных кон ференциях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и 3 приложений. Материал изложен на 173 стра ницах основного текста, содержит 49 таблиц, 70 рисунков;

список литерату ры включает 87 наименований отечественных и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследуемой в диссертации те мы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе приведена характеристика тонких пылей, образую щихся на медеплавильных предприятиях, описан их химический состав;

про изведен критический анализ современного состояния переработки тонких пылей.

Проанализированы недостатки пирометаллургических методов произ водства свинца из вторичного сырья (плавка в шахтных, стационарных вра щающихся, отражательных и электротермических печах).

Проведен анализ гидрометаллургических способов переработки тонких пылей (кислотное, щелочное, солевое, нейтральное, бактериальное выщела чивание).

Обоснованы преимущества органических аминсодержащих раствори телей, применение которых позволяет использовать доступную аппаратуру, достичь селективности извлечения цветных металлов в раствор, высокой ем кости по свинцу, а также возможность последующей электрохимической ре генерации.

Во второй главе рассмотрены физико-химические свойства ОЭДФ и комплексов цветных металлов. Приведены ИК-спектры комплексона и фос фонатов металлов, доказывающие хелатность структуры.

По данным термодинамического анализа наиболее эффективно ком плексообразование для каждого металла протекает в определенной области рН. Смещение этого показателя в кислую область может привести к сниже нию прочности образующихся комплексонатов металлов или полностью ис ключить их образование. Специфические свойства фосфонатных растворов позволяют варьировать составом и степенью протонирования получаемых комплексов, изменяя рН.

В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований по комплексной переработке тонких пылей.

С использованием метода планируемого эксперимента проводили вы щелачивание пыли медеплавильного производства водным раствором ОЭДФ концентрацией 1,5 моль/дм3. Изменяющимися параметрами выбраны: отно шение жидкого к твёрдому в пульпе (X1), которое изменяли в пределах от до 7 и температура процесса (X2) – от 25 до 80 °С. Контролировали извлече ние в раствор свинца, меди, цинка и железа.

С целью оптимизации процесса выщелачивания в программе STATISTICA 7.0 построили поверхности, характеризующие зависимости из влечения свинца (рисунок 1 а), цинка (рисунок 1 б), меди (рисунок 1 в) и же леза (рисунок 1 г) в раствор от температуры (x) и плотности пульпы (y).

а б в г Рисунок 1. Влияние температуры процесса и плотности пульпы на из влечение в раствор: а – свинца;

б – цинка;

в – меди;

г – железа Зависимости извлечения металлов в раствор от температуры и плотно сти пульпы имеют экстремальный характер. Максимальные значения извле чений наблюдали в области пониженных температур. Для Pb, Zn и Fe наи большие извлечения достигнуты для среднеразбавленных пульп (Ж:Т = 5:1), в то время как извлечение меди возрастает со снижением плотности пульпы до Ж:Т = 7:1.

Очистка свинцово-фосфонатного раствора от металлов-примесей осно вана на различной растворимости комплексонатов свинца, цинка, меди и же леза в зависимости от кислотности растовра. При снижении рН раствора до 9,5 происходит образование твердой фазы – фосфоната свинца. Цветные ме таллы, железо и мышьяк остаются в растворе.

Методом потенциометрического титрования получены зависимости, описывающие формирования осадков (концентрация 1,5 моль/дм3 ОЭДФ, рН 13,9, раствором 100 г/дм3 H2SO4). Площадки на кривой соответствуют значениям рН протонирования ОЭДФ.

рН 0 10 20 30 40 Объем титранта, см Рисунок 2 – Кривая титрования ОЭДФ без металлов Для исследовании характера влияния примесей Zn, Cu, и Fe на процесс осаждения фосфоната свинца титровали модельные растворы комплексона тов этих металлов (Pb – Cu – Zn;

Pb – Cu – Fe;

Pb – Fe – Zn).

Соотношение концентраций металлов в растворе выбрано исходя из состава растворов, полученных при выщелачивании пыли раствором ОЭДФ.

Из зависимостей изменения кислотности раствора от объема поданного титранта установили значения рН образования фосфоната свинца в зависи мости от содержания в растворе металлов-примесей меди, цинка и железа при различных соотношениях концентраций (таблицы 1 – 3).

Таблица 1 – Значения рН образования осадка фосфоната свинца в зави симости от концентрации в растворе меди и цинка рН Pb/Cu Pb/Zn 0,05 7, 0,03 0,1 6, 0,15 5, 0,05 6, 0,06 0,1 5, 0,15 5, 0,05 6, 0,09 0,1 6, 0,15 5, Таблица 2 – Значения рН образования осадка фосфоната свинца в зави симости от концентрации в растворе меди и железа рН Pb/Cu Pb/Fe 0,02 8, 0,03 0,03 7, 0,04 7, 0,02 8, 0,06 0,03 8, 0,04 8, 0,02 7, 0,09 0,03 6, 0,04 6, Таблица 3 – Значения рН образования осадка фосфоната свинца в зави симости от концентрации в растворе цинка и железа рН Pb/Zn Pb/Fe 0,02 7, 0,05 0,03 6, 0,04 6, 0,02 6, 0,1 0,03 5, 0,04 5, 0,02 7, 0,15 0,03 6, 0,04 5, pH = 8,48-50,28*x-2,57*y+362,96*x2+68,33*x*y-81,33*y а pH = 8,08+115,11*x-155,33*y-1109,26*x2+16,67*x*y+1966,67*y б pH = 12,13-46,02*x-190,33*y+278,67*x2-435*x*y+2716,67*y в Рисунок 3 – Зависимость изменения рН образования осадка фосфоната свинца от содержания металлов в растворе:

а – Cu/Zn;

б – Cu/Fe;

в – Zn/Fe.

Уравнения поверхностей, характеризующих зависимости рН образова ния осадка от концентрации металлов (рисунок 3) являются математически ми моделями, описывающими влияние содержания металлов-примесей на рН образования фосфоната свинца.

Совокупное влияние цинка, меди и железа в растворе приводит к сни жению рН образования осадка фосфоната свинца.

Исследование электроэкстракции свинца из растворов проводили по тенциодинамическим методом при скорости развертки потенциала 10 мВ/с растворов с концентрацией свинца 40 г/дм3 при различной кислотности (рН=9, 10, 11 и 12) (рисунок 4).

Восстановление ионов свинца без параллельного выделения водорода происходит в диапазоне от -1100 до -1300 мВ. Использование растворов с рН = 9 нецелесообразно, т.к. при пропускании электрического тока через раствор выпадает осадок фосфоната свинца.

При рН=11 – 12 потенциал электровосстановления свинца смещается в электроотрицательную область, что свидетельствует о значительном тормо жении процесса, т.е. о перенапряжении восстановления ионов свинца, что может быть связано с увеличением прочности комплекса. Таким образом, наиболее целесообразно проводить электроэкстракцию свинца при рН боль ше 10.

- - П лотность тока, мА /см - - 1 -15 - -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600 - Потенциал, мВ рН: 1 – рН 9;

2 – рН 10;

3 – рН 11;

4 – рН Рисунок 4 – Влияние кислотности на скорость электровосстановления свинца Влияние исходного содержания свинца в растворе на закономерности процесса электролиза (рисунок 5) изучали при скорости развертки потенциа ла 10 мВ/с, рН 10, и 20°С. Варьировали концентрацию свинца, г/дм3: 1, 10, и 40. В диапазоне потенциалов от -600 до -1800 мВ регистрировали плот ность катодного тока на рабочем электроде.

Процесс восстановления свинца реализуется с наибольшим предель ным током и при менее электроотрицательном потенциале при концентрации свинца 40 г/дм3. При уменьшении концентрации свинца (кривые 2 – 5, рису нок 5) последовательно уменьшается предельная плотность катодного тока и потенциал начала восстановления свинца смещается в электроотрицательную область. При уменьшении концентрации свинца в растворе на катоде начи нают формироваться порошкообразные осадки, что свидетельствует о кон центрационной природе поляризации процесса.

- - - Плотность тока, мА/см - - - - -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600 - Потенциал, мВ Концентрация свинца, г/дм3: 1 – 40;

2 – 30;

3 – 20;

4 – 10;

5 – 1;

6 – Рисунок 5. – Влияние состава раствора на скорость электровосстановления свинца.

Аналогичным образом исследовали температурные зависимости ка тодного восстановления свинца (рисунок 6). При температуре 20 0С процесс восстановления реализуется при меньших плотностях тока, то есть, с мень шей скоростью, и четко видна область потенциала начала восстановления водорода начинается с -1200 мВ. При увеличении температуры электролита потенциал восстановления свинца смещается в положительную область (при 50 0С -1000 мВ, а для 80 0С -900 мВ);

с повышением плотности тока уве личиваются скорости электрохимических реакций на поверхности рабочего электрода.

- - Плотность тока, мА/см - - - - - - 0 -500 -1000 -1500 -2000 - Потенциал, мВ Температуры, °С: 1 – 20;

2 – 50;

3 – Рисунок 6. – Влияние температуры на скорость электровосстановления свинца При потенциале -1300 мВ (рисунок 7) определена величина энергии ак тивации разряда ионов свинца при его концентраций в растворе от 1 до г/дм3, которая находится в пределах от 9,3 кДж/моль (для 40 г/дм3) до 15, кДж/моль (для 1 г/дм3), что характерно для концентрационной поляризации.

1, 1, 1, 1, 1, lg i 1, 1, 1, 1, 1, 0,0028 0,0029 0,003 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 0, 1/T Рисунок 7.– Зависимость lg i – 1/T для раствора фосфоната свинца, (40 г/дм3, потенциал -1300 мВ) Электроэкстракцию свинца проводили на лабораторной установке, ос новной частью которой является электрохимическая ячейка которая состоит из двух идентичных камер, разделенных анионообменной мембраной МА 41Л (рисунок 8).

Катодную область электролизера заполняли исследуемым свинцовым раствором, анодную – водным раствором сульфата натрия Na2SO4 (5 г/дм3).

Катод изготовлен из нержавеющей стали (площадь катода 46,20 см2), анод – из платинированного титана.

Исследовали растворы с концентрацией свинца, г/дм3: 40, 30, 20, 10, 5 и 3 и рН = 10. Для проведения экспериментов выбрали плотности тока, А/м2:

100, 150, 200 и 250. Полученные результаты приведены в таблице 4.

1 - мембрана;

2 - корпус электрохимической ячейки;

3 -анод;

4 - анолит;

5 - подача анолита;

6 -источник тока;

7 -подача католита;

8 - католит;

9 - катод.

Рисунок 8 - Схема электрохимической ячейки Таблица 4 –Выход по току свинца в зависимости от условий электро лиза, % ik,, А/м СPb, г/дм 100 150 200 40 94,9 91,7 80,22 81, 30 79,65 63,72 70,53 78, 20 62,95 52,23 53,96 56, 10 35,68 31,26 28,85 36, 5 18,00 17,36 12,15 11, 3 7,27 5,63 4,5 12, При плотности тока до 150 А/м2 образуется на катоде компактный слой свинца;

с увеличением плотности тока осадок становился дендритным, при 250 А/м2 – порошкообразным.

Выход свинца по току с повышением плотности тока снижается. Это явление вызвано концентрационной природой поляризации. В прикатодном диффузионном слое концентрация свинца стремится к нулю, преобладают реакции с выделением газообразного водорода, что было обнаружен на като де.

Понижение исходной концентрации свинца в католите приводит к уве личению напряжения на ячейке. В дальнейшем же характер изменения гра фиков «[Pb] – U» идентичен результатам при 40 г/дм3. Увеличение выхода свинца по току с ростом катодной плотности тока косвенно связано с интен сивным перемешиванием раствора выделяющимися на катоде пузырями во дорода, а следовательно уменьшение толщины диффузионного слоя.

В четвертой главе приведены результаты полупромышленных испы таний, осуществленных на опытном участке гидрометаллургической перера ботки исследовательского центра (ОУГП ИЦ) в ГМО ХМЦ ОАО «Уралэлек тромедь».

Переработку тонкой пыли проводили по схеме (рисунок 10), которая состоит из следующих основных блоков: выщелачивание пыли щелочным раствором ОЭДФ;

осаждение фосфоната свинца с последующим растворени ем;

электроэкстракция свинца с возвратом растворителя в голову процесса;

выщелачивание твердого остатка первой стадии кислым раствором ОЭДФ от осаждения фосфоната свинца;

очистка растворов с последующей электроэкс тракцией цинка из полученного электролита.

В ходе испытаний провели 4 цикла «выщелачивание – осаждение» с целью накопления фосфонатного осадка (переработали 120 кг тонкой пыли).

Выщелачивание проводили при соотношении Ж : Т = 5:1, температуре 25 °С и рН = 12.

Извлечение свинца в раствор около 98 %, цинка – 35 %;

меди – 6 %;

железа – 3 %. На второй стадии производили очистку полученного в ре зультате выщелачивания раствора. Очистка включает в себя 2 стадии: осаж дение фосфоната свинца путем подачи концентрированной серной кислоты с последующей его промывкой от маточного раствора и приготовление элек тролита с заданной концентрацией свинца в нем. Полученный осадок фосфо ната свинца растворяли в воде с добавлением щелочи из расчета получения раствора с содержанием в нем свинца 200 г/дм3 и рН 11,5.

Электроэкстракцию проводили в двухкамерном электролизере описан ной выше конструкции в лабораторных условиях. При катодной плотности тока 100 А/м2 напряжение на ячейке составило 11,5 В, выход по току 98 %, расход электроэнергии 3036 кВт·ч/т катодного свинца. На поверхности анода наблюдали образование тонкого слоя диоксида свинца. На катоде получен компактный осадок свинца.

Отработанный католит возвращали на выщелачивание новой партии тонкой пыли.

Нами проведены поисковые исследования по сернокислотному выще лачиванию твердого остатка от щелочного выщелачивания с последующими очисткой растворов от железа, мышьяка и цементационной очисткой раство ра от меди по стандартной схеме.

Опробована электроэкстракция цинка из полученного электролита в однокамерном электролизере при катодной плотности тока 400 А/м2. Напря жение на ячейке составляло 3,6 В. Получено 11 кг катодного цинка. Выход по току составил 98 %, расход энергии составил 3012 кВт·ч/т.

Рисунок 9 – Технологическая схема ОБЩИЕ ВЫВОДЫ Термодинамически комплексообразование для каждого металла воз можно в определенной области рН среды. При снижении величины рН веро ятно снижение прочности образующихся комплексонатов металлов или пол ностью исключение их образование. Специфические свойства фосфонатных растворов позволяют варьировать составом и степенью протонирования по лучаемых комплексов, изменяя рН.

Кинетические константы растворения соединений свинца, меди, цинка и железа свидетельствуют о протекании реакций с участием комплексонов в щелочной области.

Установлены оптимальные параметры щелочного выщелачивания сви нецсодержащих пылей: исходная концентрация ОЭДФ 1,5 моль/дм3, рН=11 – 12, отношение Ж:Т = 5:1, температура 25 –27°С. При этих условиях извлече ние в раствор составляет, %: 96 – 98 Pb;

0,05 – 0,1 Cu;

15 – 20 Zn;

1 – 3 Fe.

Процесс разрушения комплекса и селективное формирование осадка фосфоната свинца происходит при рН 9 – 9,5.

Максимальный выход по току свинца (выше 98 %) при электроэкс тракции реализуется при начальном рН электролита 11 – 12. Процесс восста новления свинца протекает с Еа = 9,3 – 15,53 кДж/моль, что характерно для концентрационной поляризации.

Предложена технологическая схема комплексной переработки свинец содержащих пылей медеплавильного производства с использованием ком плексообразующего реагента ОЭДФ.

Технология испытана в полупромышленном масштабе на участке гид рометаллургической переработки исследовательского центра (ОУГП ИЦ) в ГМО ХМЦ ОАО «Уралэлектромедь». Показана возможность регенерации растворителя, попутного извлечения цинка и меди.

Преимуществами технологии являются: обеспечение экологически чистого производства;

комплексное использование сырья;

применение орга нического комплексона, обладающего большой растворимостью в воде, что обеспечивает получение концентрированных по свинцу (до 200 г/дм3 Pb) рас творов, позволяет селективно отделить металлы-примеси, перешедшие в раствор при выщелачивании. Проведение технологических процессов не тре бует повышенных температур и герметичной аппаратуры.

Гидрометаллургическая технология переработки тонких пылей ОАО «СУМЗ» с применением комплексообразующего реагента – ОЭДФ обеспечи вает достаточно полное извлечение свинца, возможность электрохимической регенерации растворителя с получением катодного свинца;

экологическую чистоту производства.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Статьи, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изда ниях, определенных ВАК:

1. Современные способы переработки пылей медеплавильных пред приятий / Сергеева Ю.Ф., Мамяченков С.В., Сергеев В.А., Галлямова Н.Р. // Бутлеровские сообщения. 2012. Т.30. №5.С. 1 – 19.

2. Переработка техногенных свинецсодержащих промпродуктов с ис пользованием растворов комплексообразователей / Сергеев В.А., Сергеева Ю.Ф., Мамяченков С.В., Анисимова О.С., Карелов С.В. // Металлург. 2013.

№ 1. С. 83 - 3. Электроэкстракция свинца из свинцово-трилонатного раствора / Анисимова О.С., Сергеев В.А., Мамяченков С.В., Карелов С.В., Сергеева Ю.Ф. // Известия Вузов. Цветная металлургия. 2013. № 1. С. 17 – Другие публикации:

1. Гидрометаллургический способ получения металлического свинца из свинецсодержащих промпродуктов / Сергеев В.А., Мамяченков С.В., Каре лов С.В. Антонович Ю.Ф. // Третья молодежная научно-практическая конфе ренция «Инновационный потенциал молодежи – вклад в развитие ОАО «Уралэлектромедь»». Сборник докладов. Верхняя Пышма: ОАО «Уралэлек тромедь», Издательский Дом «Филантроп», 2010. С. 43- 2. Закономерности электроэкстракции свинца из комплексообразующе го электролита / Мамяченков С.В., Анисимова О.С., Карелов С.В. Сергеев В.А., Антонович Ю.Ф. // II международная научно-техническая конференция «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохи мии»: сборник тезисов докладов. Иваново: ИГХТУ, 2010. С. 3 Технико-эколого-экономические аспекты переработки свинецсодер жащих техногенных отходов с применением комплексообразующегося реа гента / Сергеев В.А., Мамяченков С.В., Анисимова О.С., Карелов С.В. Анто нович Ю.Ф // Сборник научных трудов международной конференции с эле ментами научной школы для молодежи «Проблемы экологии и рационально го природопользования стран АТЭС и пути их решения». М.: МИСиС, 2010.

С. 67-69.

4. Комплексная переработка тонких пылей автогенных плавильных аг регатов медеплавильных предприятий УГМК-холдинга / Мамяченков С.В., Сергеев В.А., Сергеева Ю.Ф., Талашманова Я.В. // Перспективы и пути соз дания эффективного производства на предприятиях УГМК: Тезисы докладов.

Екатеринбург: УрФУ, 2011. С. 28 - 29.

5. Комплексная переработка тонких пылей медеплавильных предпри ятий с использованием комплексообрающего реагента / Мамяченков С.В., Карелов С.В., Анисимова О.С., Сергеев В.А., Сергеева Ю.Ф., Талашманова Я.В. // Сборник научных трудов VIII Российской конференции молодых на учных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганиче ских материалов». ИМЕТ РАН. Москва. 2011. С. 547-548.

6. Комплексная переработка тонких пылей медеплавильных предпри ятий / Мамяченков С.В., Сергеева Ю.Ф., Сергеев В.А., Анисимова О.С., Сер геева Ю.Ф., Галлямова Н.Р. Материалы Всероссийской научно // практической конференции с международным участием. «Перспективы раз вития технологии переработки углеводородных, растительных и минераль ных ресурсов». Иркутск 2012. С. 147-148.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.