Том 46 Вып. 3

В настоящей статье предлагается метод расчета ожидаемых резуль­татов классификации на примере классификации суспензии кварца в гидроциклоне. Результаты классификации оцениваются по извлечению узких фракций крупности в продукты классификации. Для этого питание, слив и пески подвергают анализам по крупности, на основании которых подсчитывают извлечения узких фракций.

Преимущество аммиачного выщелачивания кобальтсодержащих руд после восстановительного обжига заключается в возможности практиче­ски полного отделения железа. Однако концентрация кобальта в растворе после аммиачного выщелачивания бедных руд очень невелика, что обусловливает трудности их дальнейшей переработки. Осаждение кобальта из аммиачного раствора в виде сульфида. Рас­творимость сульфида кобальта в аммиачных растворах ничтожно мала, поэтому при введении в раствор сульфидов Na2S, (NH4)2S аммиакаты ко­бальта разрушаются и в осадок выделяется сульфид металла.

Свыше 40 лет в практике обогащения полиметаллических руд флота­цией применяется циановая технология. Однако такая технология часто вызывает значительные затруднения в силу недостаточной ее совершен­ности, что, в известной мере, тормозит прогресс отечественной промыш­ленности в области цветной металлургии. Настоящая статья посвящена вопросу разработки и исследования новой, более эффективной технологии.

В практике обогащения руд для депрессии флотации сфалерита используются ZnSO4 или FeSO4 в сочетаниях с KCNNa2CO3, Ca(OH)2 в количествах, обеспечивающих выпадение в пульпе осадка, состоящего из одного или нескольких соединений. П.А. Ребиндер с сотрудниками при изучении краевого угла воды на аншлифах сфалерита не обна­ружили депрессирующего действия сульфата цинка как на неактивиро­ванной, так и на предварительно активированной ионами меди поверх­ности сфалерита. В настоящее время ряд авторов полагают, что возможной причиной депрессии флотации сфалерита является налипание осадков на поверхность частиц минерала.

Для флотации железных руд жирными кислотами (талловым маслом) в условиях Криворожского бассейна влияние солевого состава воды на флотацию имеет особое значение, так как техническая вода обогатитель­ных фабрик разнообразна по своему составу и имеет высокую жесткость. Изменение состава воды под действием извести, соды и едкого натра сводится к ее умягчению. Необходимый для достаточно полного умягчения pH определяется, по И.Э. Апельцину, в зависимости от исходной жесткости, общей засоленности, температуры, времени, конечной жест­кости. На рис 1 видно, что совместным действием извести с содой и едкого натра с содой жесткость технической воды ЦГОКа снижается.

Имеющиеся рекомендации по методике определения веса проб для ситового анализа не всегда обоснованы и разноречивы. В теоретических исследованиях по этому вопросу некоторые методи­ческие положения недостаточно убедительны. В частности является спор­ным основополагающий принцип определения веса пробы, гласящий: «Требуется определить вес пробы, ситовой анализ которой с вероят­ностью, сколь угодно близкой к единице, даст результат dcv, лежащий в пределах (1 ± 0,02) Dcv. Поскольку проба предназначается для определения в сыпучем мате­риале количественных соотношений зерен разной крупности, необходимо чтобы число зерен в каждом классе материала пробы соответствовало их действительной числовой доле в опробуемой массе, что должно быть осно­вой расчета веса пробы.

Для более детального исследования процесса переработки огарков пиритных концентратов методом хлоридовозгонки изучены кинетика пере­хода в газовую фазу кобальта и железа и влияние на возгонку металлов состава газовой среды. Опыты проводились на огарке крупностью —0,25 -(-0,16 мм, содержащем 0,5% серы. Рентгеноструктурный анализ показал, что практически все железо в огарке представлено окисью. Установка для опытов хлорирования, детально описанная А. К. Орло­вым и И. Н. Пискуновым [1963 а, б], дополнена лишь печью для очистки азота от кислорода с помощью гопкалитовой смеси и загрузочным устрой­ством, позволяющим вводить пробу огарка в реакционное пространство по достижении рабочей температуры и заданного состава газовой смеси (10—12 мин для вытеснения из системы воздуха после разогрева реак­тора).

Наиболее эффективным методом вскрытия пиритных концентратов, как известно, является сульфатизирующий обжиг. Большой вклад в по­нимание процессов сульфатизирующего обжига внесла советская школа металлургов. Однако многие вопросы сульфатизирующего обжига остаются невыясненными и до настоящего времени.

Диссоциация сульфата кобальта и взаимодействие его с сульфидом железа имеют важное значение для понимания процесса сульфатизирующего обжига кобальтоносных пиритных концентратов. Диссоциация сульфата кобальта в атмосфере азота в неподвижном слое начинается при 730° С, в атмосфере воздуха и кислорода соответсенно на 15 и 30° С выше. По данным А. В. Ваню­кова начало термического разложения наблюдается при 692 и при 720—770° С, идет активно. По другим данным разложение сульфата кобальта при 2—3-часовом нагре­вании в токе воздуха наступает уже при 600° С. Сведения о кинетике диссоциаций сульфата кобальта в кипящем слое в литературе отсутствуют.

На никелевом заводе республики Куба, на промышленных и опытных установках ряда стран восстановительный обжиг окисленной никелевой руды перед аммиачным выщелачиванием осуществляется в многоподовых печах с механическим перегребанием. Удельная производительность этих печей относительно низкая. Опыт, накопленный в цветной металлургии по обжигу в кипящем слое, а также результаты исследований магнетизирующего обжига в кипящем слое в черной металлургии позволяют предполагать, что подобным про­цессом можно восстанавливать окисленную никелевую руду перед амми­ачным выщелачиванием. Первые поисковые опыты в этом направлении проведены на крупной лабораторной установке в Институте нефти АН СССР.

Вакуумный метод — один из новых и перспективных путей перера­ботки медно-цинковых промпродуктов. Он позволяет повысить извле­чение ценных элементов за счет уменьшения их потерь при переработке в герметически закрытых аппаратах. Возможность широкого внедрения этого метода обеспечивается современным уровнем развития вакуумной техники.

В процессе фьюмингования извлекают в возгоны цинк, свинец, олово и редкие металлы, содержащиеся в расплавленном шлаке. Впер­вые этот процесс осуществлен в 1927 г. и с тех пор не претерпел значи­тельных изменений. В настоящее время в мире работают около 10 фьюминговых установок. Все они состоят из кессонированной шахтной печи, в которой через слой расплавленного шлака продувается взвесь уголь­ной пыли в воздухе. Угольная пыль является топливом, за счет горения которого поддерживается необходимая температура шлака. Как пра­вило, коэффициент избытка воздуха относительно угольной пыли в дутье составляет примерно 0,7. Частичное сгорание угля создает восстанови­тельную атмосферу в печи. Варьируя соотношение воздуха и угля, управ­ляют процессом, изменяют количество выделяющегося тепла и степень восстановления шлака.

Сущность работы металлургической печи. Современные металлурги­ческие печи наиболее правильно рассматривать как сложные физико-хи­мические агрегаты, в которых протекает целый комплекс разнообразных по своей природе процессов. Если объединить эти процессы в наиболее характерные их разновидности, то можно выделить следующие: технологи­ческий, теплообменный, энергетический, движение газов, движение ма­териалов и продуктов. Все они протекают в рабочем пространстве печи в тесной взаимной связи и взаимной обусловленности и часто совпадают по своему назначаению и определению. Например, технологический про­цесс окисления сульфидов является одновременно и энергетическим, обеспечивающим необходимое для работы печи тепловыделение. Движение расплавленного шлака в руднотермических электропечах является одновременно и процессом конвективного теплообмена в ванне. Главным из указанных процессов, конечно, является технологический, поэтому основ­ные параметры металлургических печей и развитие всех процессов в них должны обеспечивать технологическому процессу оптимальные условия течения с наилучшими качественными и количественными показателями.

Использование уравнений материального баланса лежит в основе многочисленных методов анализа и расчета металлургических процессов. Однако при составлении экспериментальных балансов такие уравнения применяются совершенно недостаточно. В настоящей работе рассматривается метод получения показателей распределения материалов в металлургическом процессе на основе их составов, получаемых экспериментально. Он предполагает составление уравнений баланса нескольких химических элементов в форме, связыва­ющей составы и количества материалов, и решение системы таких уравне­ний обычными алгебраическими способами. Частная разновидность подобного метода применялась, например, В.А. Боголюбовым. В данном случае ставится задача получения более общей формулировки.

Одной из важнейших задач обогатителей и металлургов является изыс­кание более совершенных методов комплексного использования полиметаллических руд: свинцово-медно-цинковых и медно-цинковых, содержа­щих, кроме основных металлов Си, РЬ, Zn, ряд других металлов-спутников — Au, Ag, V, Cd, Se, Те, Sn, Tl, Ge, In, Ni, Co, As, Sb, Hg и др. Стоимость заключенных в рудах основных металлов, включая благо­родные, составляет часто не более 50—70% от стоимости всех металлов в рудах. Обычные методы обогащения большинства полиметаллических руд не обеспечивают получения богатых и чистых селективных концентратов при достаточно высоком извлечении соответствующих одноименных ме­таллов. Извлечение свинца в свинцовый концентрат составляет 75—88%, цинка в цинковый концентрат 78—85 %, меди в медный концентрат 68—78%.

Возможность применения нафтеновых кислот для экстракции некото­рых цветных металлов установлена давно, однако более детальные исследования этого экстрагента опубликованы лишь в последние годы. Так, А. Флетчером и его сотрудниками установлена зависимость экстракции металлов раствором нафтеновой кислоты в керосине от величины pH и показана возможность разделения некоторых металлов этим методом. Результатом исследований явились несколько патентов на практическое разделение металлов. Этот процесс применен для выде­ления меди и цинка из растворов, получаемых выщелачиванием пиритных огарков. Исследована возможность примене­ния нафтеновых кислот для экстракции редких и редкоземельных метал­лов.

Нафтеновые кислоты являются хорошими экстрагентами для ионов тяжелых цветных металлов, причем каждый ион металла экстрагируется в определенной области значений pH. Было показано, что ионы меди Cu2+ начинают экстрагироваться при pH, равном 3,2—3,7, в зависимости от концентрации меди в водной фазе, концентрации нафтеновой кислоты в органической фазе и соотношения.

Метод разделения цинка и никеля с помощью ионитов основан на различной прочности комплексных ионов этих металлов в водном растворе. Так, при концентрации ионов хлора 1,5—2,0 г-ион/л цинк образует ком­плексные анионы, а никель остается в виде катионов. Различный знак заряда ионов никеля и цинка в хлоридном растворе можно использовать для разделения этих металлов путем по­глощения катионов никеля катионитами или комплексных анионов цинка — анионитами. В данной работе исследованы оба варианта. Катионитами служили слабокислотный КБ-4-П2 в Na-форме и сильнокислотный КУ-2 в Н-форме, анионитами — сильноосновной АВ-17 в хлоридной форме.

Вопросам электролитического осаждения кобальта из концентри­рованных солянокислых растворов (100 г/л металла и выше) посвящено значительное количество исследований. В литературе имеются сведения о возможности получения электро­литного кобальта из разбавленных (20—30 г/л металла) растворов. Однако данные о технологическом режиме про­цесса в этих условиях крайне ограничены, и качество получающегося металла не указывается.

В течение последних лет проведено много исследований по хроматографическому разделению ряда металлов, основанному на способности их к образованию в концентрированных солянокислых растворах комплексных соединений, имеющих различную степень устойчивости. Процесс комплексообразования в жидкой фазе имеет исключительно важное значение в практике разделения металлов, близких по своим свойствам.

Как известно, многие объекты (участки) автоматического регулирова­ния можно экспериментально исследовать нанесением скачкообразных или импульсных воздействий на вход объекта с получением на выходе разгонной или импульсной характеристик соответственно. Определение динамических параметров объекта по его импульсной характеристике предпочтительней, чем по разгонной, так как, во-первых, дает более точные результаты и, во-вторых, проведение эксперимента с подачей воздействия в виде импульса меньше нарушает нормальный ход техноло­гического процесса. При снятии динамических характеристик этим методом принимается следующее: 1) все возмущающие воздействия во время эксперимента можно стабилизировать в некоторых пределах так, чтобы их влиянием на выходной параметр можно было пренебречь; 2) импульсное возмущение не влечет за собой существенных нелинейных искажений переходного процесса.

В свете решений сентябрьского (1965 г.) Пленума ЦК КПСС важное значение приобретает установление оптимального уровня оборотных средств как в целом по отрасли, так и по отдельным предприятиям никель-кобальтовой промышленности. В свою очередь это обусловливает необходимость правильно опреде­лить истинные величины отдельных категорий оборотных средств, дать оценку существующей методике их учета и установить влияние погреш­ностей в учете на экономические показатели работы предприятий. Данная статья ограничивается рассмотрением указанных вопросов применительно к одной из категорий оборотных средств — незавершен­ному производству.