Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние и перспективы развития технологии свинца и его химических соединений 9
1.1. Технологические схемы окислительного растворения сульфидных свинцовых концентратов 9
1.1.1. Сульфатные и хлоридные 9
1.1.2. Нитратные 1]
1.1.3. Карбонатные 14
1.2. Выделение свинца из растворов 14
1.2.1. Цементация 14
1.2.2. Электролитическое осаждение 15
1.2.3. Ионное осаждение 19
1.3. Новые подходы в развитии электрохимических методов получения свинца и его соединений 22
1.3.1. Кислые электролиты 22
1.3.2. Щелочные электролиты 30
Выводы 32
Глава 2. Усовершенствование нитратной схемы переработки сульфидных свинцовых концентратов с получением азотнокислого электролита 34
2.1. Методика эксперимента 3 5
2.2. Особенности процессов растворения сульфидов свинца и цинка при формировании состава азотнокислого раствора свинца (электролита) 36
2.2.1. Поведение сульфида свинца 36
2.2.2. Поведение сульфида цинка 43
2.3. Равновесные диаграммы растворимости Pb(N03)2 в нитратных системах. 49
2.3.1. Pb(N03)2-HN03-H20 50
2.3.2. Pb(N03)2-Fe(N03)3-H20 51
2.3.3. Система. Pb(N03)2- Fe(N03)3- HN03 53
2.3.4. Система Pb(N03)2-Fe(N03)3-HN03 - H20 53
2.3.5. Система Pb(N03)2 - Zn(N03)2- H20 55
2.3.6. Система Pb(N03)2- Zn(N03)2- HN03 56
2.3.7. Система Pb(N03)2- Zn(N03)2- HN03- H20 56
2.3.8. Расчет теплоты растворения Pb(N03)2 ' 58
Выводы 61
Глава 3 . Изучение основных закономерностей электроэкстракции свинца 63
3.1. Методика эксперимента 63
3.2, Выбор анода и катода 64
3.3. Катодные и анодные процессы в нитратных электролитах 66
3.4, Влияние состава электролита и параметров процесса на показатели электроэкстракции
3.4.1. Температура 67
3.4.2. Концентрация азотной кислоты 68
3.4.3. Плотность тока 69
3.4.4.ПриродаПАВ 69
3.4.5.Влияние сопутствующих элементов 73
3.4.6. Анодный процесс электроэкстракции свинца 79
3.4.7. Кинетика процесса электроэкстракции 81
3.4.8. Электролиз свинца с растворимым анодом 83
Выводы 87
Глава 4. Рекомендации к техническому регламенту переработки сульфидных свинцовых концентратов 89
4.1. Описание технологической схемы 89
4.2. Технико-экономические показатели 96
Выводы 106
Общие выводы 107
Литература 109
- Сульфатные и хлоридные
- Особенности процессов растворения сульфидов свинца и цинка при формировании состава азотнокислого раствора свинца (электролита)
- Катодные и анодные процессы в нитратных электролитах
- Технико-экономические показатели
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ В настоящее время практически весь свинец из рудного сырья получают пирометаллургическими способами: метод «Империал смелтивд1», процесс «КИВЦЭТ -ЦС», восстановительная плавка агломерата и др..
Термические процессы в технологии свинца являются сложными, многостадийными и громоздкими комплексами, экологически опасными, с тяжелыми условиями труда. К другим технико-экономическим недостаткам необходимо отнести: необходимость высокого содержания свинца в исходном сырье - концентратах (не менее 30%), недостаточно высокое извлечение свинца (на передовых компаниях составляет 91-93%), капиталоемкость систем пылегазоочистки и дополнительные затраты на самостоятельную и сложную переработку и утилизацию сернистых газов и шлаков. Создание экологически чистых технологических схем получения свинца и его соединений представляется своевременным и важным.
Основной актуальной задачей дальнейшего развития технологии свинца и его химических. соединений является выбор рациональных гетерогенных систем, определяющих высокую растворимость солей свинца, полноту и легкость процессов выщелачивания сульфидного сырья, регенерируемость реагентов-окислителей в технологическом цикле.
Предложены варианты систем с применением азотной кислоты и нитрата железа (III). Однако, нет систематических и полных данных по извлечению свинца из азотнокислых растворов, особенно, это касается электрохимических методов. Слабо изучена растворимость нитрата свинца в многокомпонентных солевых средах, включающих нитраты цинка и железа.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить процесс электроэкстракции свинца из азотнокислых электролитов, в связи с этим были поставлены и решены основные задачи:
- изучение равновесных диаграмм растворимости Pb(N03)2 в системах
Pb(N03)2 - HN03 - Н20, Pb(N03)2 - Fe(N03)3 - Н20, Pb(N03)2 - Fe(N03)3 -
HN03, Pb(N03)2 - Fe(N03)3 - HN03 - H20, Pb(N03)2 - Zn(N03)2 - H20, Pb(N03)2
- Zn(N03)2 - HN03 и Pb(N03)2 - Zn(N03)2 - HN03 - H20, необходимых для
формирования состава электролита;
- изучение поведения сульфидов свинца и цинка при их
выщелачивании в системе MeS - HN03 - Fe(N03)3 - Н20 с целью селективного
перевода свинца в раствор;
- установление влияния параметров электроэкстракции свинца из
азотнокислых электролитов (материалы электродов, влияние примесей,
температура, природа ПАВ, плотность тока и др.) на основные показатели
процесса (выход по току, качество катодных и анодных осадков и др.).
Работа проводилась в соответствии с планами НИР Института химии и химической технологии СО РАН по теме 17.1.1. «Развитие фундаментальных и прикладных исследований по технологии воспроизводства и рационального использования минеральных ресурсов цветных, редких и благородных металлов месторождений Сибири» (№ гос. per. 0120.0601261) и тематикой научных школ Российской федерации (НШ - 5487. 2006. 3. Исследование гетерогенных систем и процессов в комплексной переработке полиметаллического сырья).
ДОСТОВЕРНОСТЬ. Достоверность экспериментальных данных обеспечивается многократной воспроизводимостью полученных закономерностей, использованием опробованных надежных физико -химических методов, подтверждающих сделанные выводы, а также применением методов обработки и анализа результатов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАННИЙ. Эксперименты по растворимости нитратов Pb, Zn, Fe, электроэкстракции свинца проведены при температурах 25, 55, 80С. Концентрации свинца, примесей определяли атомно-абсорбционным, титриметрическим, спектрофотометрическим методами.
Морфологический состав катодных и анодных осадков исследовали на растровом микроскопе, методом РГА. Математическую обработку осуществляли на ПЭВМ с использованием программ Som, Origin, Excel. Потенциалы измеряли с использованием потенциостата. ПИ-50-1.1, программатора ПР-8. Исследование электродных процессов в нитратных растворах свинца проводили потенциодинамическим методом при скорости развертки потенциала 0,1 мВ/см. Для снятия поляризационных кривых использовали электрохимическую трехэлектродную ячейку объемом 0,1дм . Электродом сравнения служил хлорсеребрянный электрод типа ЭВЛ-1М1, рабочий электрод готовился из титана ВТ1-0. НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
- Методом растворимости изучено поведение Pb(N03)2 в нитратных
системах и определены значения изменения энтальпии процесса растворения
в системах Pb(N03)2 - Fe(N03)3 - HN03 - Н20 и Pb(N03)2 - Zn(N03)2 - HN03 -
H20, полученные данные были реализованы при формировании состава
азотнокислых электролитов свинца.
- Установлены основные закономерности электроэкстракции свинца из
азотнокислых электролитов с одновременным выделением на катоде
металлического свинца и на аноде диоксида свинца, суммарный выход по
току - 86-94%.
- Рассмотрена кинетика электроэкстракции, определены константы
скорости химической реакции и энергии активации процесса.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ Разработаны технологические параметры процесса электроэкстракции свинца из азотнокислых растворов с получением на катоде металлического свинца (выход - 45%) и на аноде диоксида свинца (выход 55%).
Результаты исследований использованы при разработке гидрометаллургической схемы переработки свинцовых сульфидных концентратов Горевского ГОКа, выборе оборудования электролизного
передела, при проектировании строительства свинцового завода (стадия ТЭР), составлении технико-экономических расчетов и регламента. Полученные в работе значения растворимости РЬ(ЫОз)2 в четырехкомпонентных системах, а также изменения энтальпии процесса в этих системах могут быть использованы как справочные. НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:
Технологические решения получения азотнокислого электролита при переработке свинцовых сульфидных концентратов.
Экспериментальные результаты по электроэкстракции свинца из азотнокислых растворов.
Рекомендации к технологическому регламенту схемы переработки сульфидных свинцовых концентратов (раздел - извлечение свинца из азотнокислых растворов)
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам исследований опубликовано 18 работ печатных работ, отражающих научные и практические значимости работы.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ По результатам исследований диссертации сделаны доклады на научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Физико-химия и технология неорганических материалов" (Красноярск, 2000); конференции молодых ученых ИХХТ СО РАН (Красноярск, 2000); конференции молодых ученых, посвященной 100-летию со дня рождения академика М.А. Лаврентьева (Новосибирск, 2000); Международной научной конференции "Молодежь и Химия" (Красноярск, 2000); Краевой межвузовской научной конференции "Интеллект-2002" (Красноярск, 2002); "Всероссийских научных чтениях с международным участием, посвященных 70-летию со дня рождения М.В. Мохосоева" (Улан-Удэ, 2002); конференции молодых ученых - 2003 (Красноярск, 2003); II Международной конференции «Металлургия цветных и редких металлов» (Красноярск, 2003).
Сульфатные и хлоридные
Данный способ положен в основу технологии, разработанной исследователями из США [14-19] и других стран [20]. На основании данных рассмотренных источников следует, что хлоридные системы более предпочтительны на стадии выщелачивания, чем сульфатные, т.к. в дальнейшем возникает необходимость удаления сульфат - ионов из-за образования малорастворимого PbSC 4. Окислить Fe можно и на стадии электролиза, в то время как окисление железа (II) хлором может сдерживаться процессом его получения [21].
Для решения проблемы образования PbS04 некоторые исследователи вводят разнообразные реагенты на стадии выщелачивания с целью увеличения растворимости сульфата свинца, в частности ацетат аммония [22-23], аммиак [24], гидроксид натрия [25], амины [26]. Вместо кислоты и ионов железа (III), предлагают применять хлоридные растворы [27] или газообразный хлор [28,29], однако в этом случае возникают проблемы, связанные с вскрытием серебра. Данные способы выщелачивания не являются универсальными из-за трудностей, возникающих, на стадии вскрытия и регенерации выщелачивающего реагента.
Хлоридное выщелачивание сульфидов меди, свинца и цинка в зависимости от температуры процесса и структуры изучаемого образца рассмотрено в ряде работ [30,31]. Образцы были предварительно подвергнуты механоактивации. Показано, что механическая активация способствует выщелачиванию сульфидов: MeS + 2Fe3+ -+ Ме2+ + S + 2Fe2+. (1.5)
Отмечается, что активация влияет на степень выщелачивания Cu2S, ZnS и способствует их полному вскрытию, в то же время, в случае PbS происходит незначительное изменение кинетики процесса. Увеличение температуры стимулирует процесс выщелачивание меди и цинка, причем при 343К происходит изменение механизма реакции от смешанного до диффузионного. Таким образом, в случае галенита изменяется только скорость выщелачивания во всем интервале исследованных температур. По скорости выщелачивания сульфиды располагаются в ряд: галенит халькопирит сфалерит. В то же время, [32] при выщелачивании галенита раствором хлорида железа (III) в интервале концентраций 0,01-0,6 М при температуре от 303 до 338К установлено, что скорость реакции чувствительна к содержанию хлорида железа в системе.
Нитратная система является многообещающей альтернативой, т.к. удается серебро и свинец перевести в раствор с последующим их разделением. Однако использование азотной кислоты приводит к образованию оксидов азота, которые необходимо перерабатывать в азотную кислоту [33].
Исследованию хлорида и сульфата железа(Ш) как окислителей при кислотном выщелачивании сульфидного свинцового концентрата уделено достаточно много внимания [30-32], работ же по применению нитрата железа(Ш) очень мало, хотя именно он является более перспективным реагентом. При его использовании удается получить нитрат свинца и элементную серу. После фильтрации раствор может быть очищен от примесей цементацией, экстракцией органическими растворителями, а свинец осажден железным порошком. Часть раствора нитрата железа (II) окисляют до железа(Ш), а оставшаяся часть подвергается автоклавному окислению с получением оксида железа (III).
Использование нитрата железа было предложено еще в 1939 [34] и более подробно изучено позднее в работе в 1987 [35], где предложен следующий химизм: PbS + 2Fe(N03)3 - Pb(N03)2 + 2Fe(N03)2 + S. (1.6)
Полное растворение галенита достигается при температуре 70С в 0,25М растворе Fe(N03)3, рН 1,2-1,4 в течение 100 минут. Исследователи не предпринимали никаких попыток для удаления нитрата железа из раствора, либо извлечения свинца из него [35]. Предполагалось нитрат железа (II) переводить в нитрат железа(Ш) окислением в автоклаве: 2Fe(N03)2 + У2О2 + 2HN03 - 2Fe(N03)3 + Н20. (1.7)
После извлечения серебра, цинка и меди, свинец получают осаждением железом рисунок 1.2: Pb(N03)2 + Fe - Pb + Fe(N03)2. (1.8) Железо утилизируеся в виде Fe203 в ходе автоклавного окисления: 2Fe(N03)2 + УгОг + 2Н20 - Fe203 +4HN03. (1.9) Система Fe2+ - Fe3+ - NO3"- 02 была основательно изучена в работах [36,37].
Ряд работ [38-40] был посвящен изучению процесса выщелачивания в растворах серной и азотной кислот. Растворимости нитрата свинца в воде в зависимости от температуры посвящена работа [41], при этом температура варьировалась от 0 до 100С, растворимость Pb(N03)2 достигала 56,8вес.% и 58,10вес.% при 100С соответственно. Карбонатные схемы
Во избежание образования сульфата и хлорида свинца в работах [42-44] исследовано выщелачивание PbS в присутствии карбоната аммония при температуре 50С. При этом образуется карбонат свинца и элементная сера: PbS +(NH4)2C03 + У&г + Н20 - РЬСОз + S + 2NH4OH. (1.10)
Время выщелачивания составляет 6 часов, выход серы 60%. После флотации элементной серы, карбонат свинца растворяют в кремнефтористоводородной кислоте, раствор очищают и подвергают электролизу, получая металлический свинец.
Изучена кинетика процесса выщелачивания сульфида свинца раствором карбоната аммония в присутствии ионов меди [45-50]. Было показано, что процесс выщелачивания протекает медленно без введения в систему ионов меди. Каталитический эффект меди объясняется образованием комплекса Cu(NH3)4 , который способствует процессу перехода электронов от сульфида свинца к кислороду. Результатом изучения кинетических закономерностей процесса было получено эмпирическое уравнение (a = K\og(t) + B), которое не описывает начало процесса. Кроме того утверждается, что увеличение содержания меди и карбоната аммония повышает степень извлечения свинца в раствор.
Особенности процессов растворения сульфидов свинца и цинка при формировании состава азотнокислого раствора свинца (электролита)
Перспективность получения растворов одной из наиболее растворимых солей - нитрата свинца является существенной в развитии процессов выделения металла в виде компактного электроэкстракцией или получением его солей. Однако, недостаточная изученность растворимости нитрата свинца в азотнокислых средах, а также в растворах, содержащих ионы железа и цинка, как основных составляющих вскрываемого сырья, ставит необходимость решения этой задачи. В работе [41] приведены сведения о поведении нитрата свинца в растворах азотной кислоты, содержащей нитраты железа и цинка. Рассматривалась растворимость нитрата свинца в растворах азотной кислоты, причем ее содержание варьировалось от 0 до 0,7 М. Кроме этого автор рассматривал только отдельно интересующие точки системы при температуре от 26 до 80С, при этом растворимость свинца при 26С составила 331 г/дм3. В исследовании установлена зависимость растворимости нитрата свинца от содержания соли нитрата цинка при температуре 25С в интервале концентраций от 0 до 56,1 вес.%
Для создания принципиальной технологической схемы необходимо знание закономерности растворения нитрата свинца в среде состава: НгО -Fe(N03)3- HNO3 и Н20 - Zn(N03)2- HNO3. Анализ литературных данных показал, что подробного исследования растворимости соли в интересующих нас областях не проводилось, что и стало основанием для изучения трех- и четырех-компонентных систем указанного ранее состава. Исследование растворимости нитрата свинца в сложных по составу азотнокислых растворах позволяет судить о возможности получения растворов для электролиза и подбирать оптимальные условия для получения электролита уже при растворении сульфидного полиметаллического сырья.
Нитраты свинца и цинка синтезировали по стандартным методикам [109-111], полученный осадок отфильтровывали и сушили при температуре 25С, затем проводили его двойную перекристаллизацию.
Исследования проводились с использованием метода планирования эксперимента [112,113]. Исходя из концентрации железа в растворе для выщелачивания РЬ-концентрата и возможного перехода Zn в раствор и накоплении его при многократном использовании. Вершинами концентрационного треугольника были выбраны компоненты: Xj - Н20 (55,56 моль/дм ), Х2 - Fe(NC 3)3 (1,8моль/дм ) или Zn(NC 3)2 (1,53 моль/дм ) и Х3 - HNO3 (3,2 моль/дм). В качестве функций служили величины концентрации нитрата свинца в растворе. В таблице 2.1 приведен симплекс -решетчатый план для неполной кубической модели зависимости концентрации нитрата свинца от варьирования вышеприведенных параметров раствора.
Опыты по исследованию закономерностей формирования химического состава раствора проводили в термостатированной ячейке в течение двух часов при постоянном перемешивании, отношении т:ж =1:5 (на основании данных о растворимости). Крупность концентрата составляла минус 200меш. (удельная поверхность 4,1мг ).
Исследование закономерностей выщелачивания сульфидов свинца и цинка проводили при 25, 55 и 80С, а растворимость РЬ(МЭз)2 - при температурах 25 и 55С с точностью ±0.1 С, поддерживаемых термостатом UTU-4. Обработка экспериментальных данных осуществлялась на ПЭВМ, используя программы Som, Origin, Excel.
Полученные уравнения адекватно описывают экспериментальные данные с вероятностью 97%.
Равновесие в системах с нитратом свинца достигалось методом перехода пересыщенных растворов в насыщенные. Поисковыми экспериментами было установлено, что время достижения равновесия составляет 40-42 ч., поэтому дальнейшие опыты проводили в течение 50 ч. при температурах 25±0,1 и 55±0,ГС в термостатированной ячейке. После окончания опытов отбирали пробы жидкой фазы при температуре эксперимента для определения содержания свинца (II) и цинка - атомно-абсорбционным и титриметрическим методами [109-111], концентрации азотной кислоты - титриметрическим [111]. Твердую фазу фильтровали, отмывали от маточного раствора этанолом, сушили при 50-60С во избежание разложения и проводили рентгенофазовый анализ
Катодные и анодные процессы в нитратных электролитах
При электролизе азотнокислых растворов нитрата свинца, на катоде протекает электрохимическая реакция образования металлического свинца: РЬ2+ + 2е- РЬ. (3.1) При увеличении температуры процесса и снижении концентрации свинца и накоплении азотной кислоты в растворе электролита, на катоде начинает выделяться водород: 2Н+ + 2е- Н2Т, (3.2) что объясняется постоянством электродных потенциалов в течение процесса электроэкстракции рисунок 3.3. Незначительные изменения потенциалов наблюдаются в первые минуты, то-есть во время индукционного периода.
Выдвигается несколько гипотез образования РЬ02 на поверхности электрода. Так впервые был предложен один из механизмов [55]: OH"- OHads + e\ (3.3) Pb2++ (OHads) + ОН" - Pb(OH)2ads+ (slow), (3.4) Pb2++ (OHads) + OH - Pb(OH)2ads2+ + e (slow), (3.5) Pb(OH)2ads2+ - Pb02(S) + 2H+. (3.6) Как альтернативный вариант протекания процесса в работе [29] был рассмотрен механизм: Н20 - е- ОН + Н+, (3.7) РЬ2+ + ОН - Pb(OH)2+, (3.8.)
Несмотря на различия в предлагаемых механизмах основные уравнения процесса совпадают. Во-первых, в концентрированных растворах процесс осаждения диоксида свинца протекает в кинетической области, диффузионный контроль осуществляется при малых концентрациях свинца в растворе, в остальных случаях - по смешанному механизму.
Результаты экспериментов показывают, что увеличение температуры с 25 до 55С приводит к снижению выхода металла по току, что объясняется протеканием побочных электродных процессов - выделения водорода на катоде или осаждению металлов-примесей, таких как Ві рисунок 3.4,6. Тем самым вклад побочных реакций в ходе электролиза с ростом температуры увеличивается. На рисунке 3.4,а представлена кинетика электроэкстракции свинца для 25,35, 55С.
В работах М.М. Пирютко и И.Б. Цветковского [60] подчеркивается, что полностью выделить свинец из растворов удается лишь при использовании слабокислых нитратных растворов, что, очевидно, объясняется протеканием параллельных реакций на электродах - выделением кислорода и водорода.
Из рисунка 3.5 видно, что скорость процесса электролиза нитрата свинца изменяется при возрастании концентрации азотной кислоты в растворе.
Проведенные исследования показали, что увеличение содержания кислоты до 0,2 моль/дм3 приводит к выделению водорода на катоде, что в дальнейшем приводит к прекращению осаждения РЬ и снижает выход металлического свинца, и, как следствие, невозможность выделения всего металла из раствора электролита. Остаточное содержание свинца составляет 0,23 моль/дм3. "»—I— —I——I
В то же время изменение плотности тока со 100 до 500А/м2 приводит к тому, что выход металла по току при температуре 25С увеличивается до 94% по сравнению с 83% при ЮОА/м2 рисунок 3.4,6. Данная зависимость, возможно, объясняется тем, что с повышением плотности тока потенциал восстановления ионов водорода становится более электроотрицательным, чем для ионов свинца, тем самым выход металла по току растет. Что подтверждается на практике при производстве металлов электрохимическим способом [52].
С целью повышения качества катодного осадка свинца при электроэкстракции, увеличения выхода по току, снижения расхода электроэнергии, необходимо исследовать процесс электролиза с использованием различных добавок [128,129]. Применение ПАВ при электроэкстракции свинца позволяет регулировать скорость процесса электрокристаллизации и способствует получению равномерных плотных осадков с минимальной поверхностью и устойчивым плоским фронтом роста [130].
В работе исследованы влияние ряда органических ПАВ на качество осадков и основные технологические параметры процесса электроэкстракции свинца в зависимости от концентрации ПАВ.
Исследования по влиянию ПАВ на качество катодного свинца вели в термостатированных кварцевых ячейках объемом 0,1 дм3. Материалом анода был титан, катода - свинец. Процесс электроэкстракции проводили до остаточной концентрации свинца в электролите 0,25 моль/дм , при этом концентрация азотной кислоты в системе составляла около 0,2 моль/дм". Дальнейшее проведение электроэкстракции свинца из раствора данного состава приводит к выделению водорода на катоде и частичному разряжению кислорода на аноде, как было отмечено ранее.
Были испытаны в качестве ПАВ следующие вещества: этиловый спирт, формамид, диметилсульфоксид, сахар, крахмал, а также муравьиная кислота.
Влияние силы тока на потенциал при электроэкстракции свинца в присутствии ПАВ показало, что в большинстве случаев после прохождения индукционного периода происходит стабилизация потенциала ячейки.
При исследовании образующейся поверхности показано, что форма осадка представлена крупнокристаллической и игольчатой. Крупнокристаллическая форма образуется в системе без введения ПАВ и в присутствии формамида (рисунок 3.6). При этом зависимости изменения силы тока и потенциала в системе совпадают независимо от того, вводятся в систему ПАВ или нет (рисунок 3.7).
При введении в систему ПАВ - этиленгликоля, глицерина и диметилсульфоксида на поверхности образуются мелкокристаллические игольчатые осадки рисунок 3.8. Зависимости силы тока и потенциала в системе представлены на рисунке 3.9, из которых видно, что прохождение индукционного периода и стабилизация постоянного потенциала ячейки, происходит только после некоторого падения потенциала, что, очевидно, связано с образованием пленки на поверхности электродов.
Технико-экономические показатели
Выбор годовой производительности Енисейского свинцового завода (ЕСЗ) основан на выполненных маркетинговых исследованиях российского и мирового рынка. Согласно исследованиям дефицит свинца на внутреннем рынке России к 2010 г. составит 80-90 тыс. т. или 160-180 тыс. т свинцового концентрата.
Мощность ЕСЗ по исходному сырью - свинцовому концентрату для сопоставимости технико-экономических показателей выбрана с Привязкой к мощности агрегата КИВЦЭТ и составляет - 117000 т/год. Данная мощность хорошо согласуется с мощностью Горевского ГОКа.
Экономические показатели КИВЦЭТ рассчитаны на использование смеси свинцовых концентратов Нерчинского, Алтайского, Салаирского и Горевского в соотношении 20:20:20:40%. При осуществлении КИВЦЭТ-процесса в качестве восстановителя используется также клинкер вельцевания Челябинского цинкового завода. Состав усредненного свинцового концентрата и клинкера приведен в таблице 4.2. Использование смеси концентратов и добавка клинкера вызвана необходимостью введения в переработку концентратов драгоценных металлов, которые увеличивают выход готовой продукции в стоимостном выражении за счет попутного выпуска золотосеребрянного сплава (сплава Доре).
Продукты плавки: штейны, цинковые возгоны электропечи реализуются на сторону как концентраты соответствующих металлов. В качестве исходного сырья для получения свинца по технологии ИХХТ используется только свинцовый концентрат Горевского ГОКа. В таблице 4.3 приведены химический и минералогический состав, физико-химические свойства сырья.
Как видно из таблицы Горевский концентрат не содержит золота, уступает смеси концентратов по технологии КИВЦЭТ-ЦС по содержанию серебра, цинка. Стоимость концентрата 118 долл/т. Номенклатура продукции и мощность ЕСЗ по готовой продукции определяются технологией переработки свинцового концентрата. Товарная продукция по технологии КИВЦЭТ: - свинец рафинированный ГОСТ 3778-78; - свинец висмутистый ТУ 48-6-2-77; - цинковый концентрат; - сплав золото-серебрянный ОСТ 42-28-78; - штейн медный свинцово-цинкового производства ТУ 48-6-45-87; - шлаковозгоны свинцово-цинковые ТУ 48-6-64-87; - концентрат сурьмянистый ТУ 48-6-84-82; - серная кислота ГОСТ 2184-77. Товарная продукция по технологии ИХХТ: - свинец рафинированный ГОСТ 3778-78; - цинковый сульфидный концентрат (Zn 55-60% и Ag); - сера элементная ТОСТ 127-76; - кек цветных металлов (Sn 30-40% и Bi 20-25%); - свинец двуокись (ГОСТ 4216-78).
Расчеты выполнены КНИИГиМСом в долларах США в ценах и тарифах на 01.08.01 г. при курсе 29,2 руб. за один доллар США. Тарифы на энергоресурсы приняты по данным ГХК. Цены на сырье, исходные материалы и продукцию приняты на основе публикуемых мировых и внутренних цен регионального рынка.
Экономические показатели технологии по способу КИВЦЭТ-ЦС определены для нового строительства на площадях ГП «Крастяжмаш» (ныне «ПОТЭК») на площадях участка ранее предполагаемого под строительство корпуса чугунного литья с изменениями сметной стоимости строительства в части внешнего энергообеспечения.
Экономические показатели по технологии ИХХТ определены из следующих условий: - создание ЕСЗ - это новое строительство; - площадка строительства расположена в пределах промышленной зоны г. Красноярска; - площадка строительства обеспечена электроэнергией, теплом, водой, автомобильным, железнодорожным и речным транспортом; - строительство и пуск ЕСЗ осуществляются без выделения очередей строительства.