Разработка способов повышения извлечения германия при пирометаллургической переработке продуктов сжигания углей

Вид материала

Автореферат

Содержание Общая характеристика работы На защиту выносятся Личный вклад автора. Апробация работы. Структура и объем диссертации. Содержание диссертации Химический состав сырья котельной г.Корсаков (о.Сахалин

Подобный материал:

• Xiv переработка каменноугольной смолы, 270.44kb.
• Влияние различных способов повышения питательности зерна пшеницы и продуктов его переработки, 450.28kb.
• Положение о лицензировании деятельности по переработке нефти, газа и продуктов их переработки, 135.35kb.
• Демонстрационная версия рабочей программы по дисциплине: дс., 40.47kb.
• Viii. Очистка коксового газа от цианистого водорода, 227.98kb.
• Методические указания по обеспечению требований радиационной безопасности при добыче, 991.03kb.
• Ия твердых топлив, по отношению к жидким и газообразным, возрастает главным образом, 422.59kb.
• Технологическая линия по переработке сильнозагрязненных отходов полиэтиленовой и полипропиленовой, 183.92kb.
• Разработка способов повышения эффективности свеклоперерабатывающего отделения свеклосахарного, 288.49kb.
• Комплексный подход к проблеме утилизации опасных медицинских отходов при помощи паровых, 72.7kb.

Защита состоится ___ мая 2011 г. в 13.00 на заседании диссертационного совета Д.004.001.01 в Учреждении Российской академии наук Институт металлургии Уральского отделения РАН по адресу: 620016, г.Екатеринбург, ул. Амундсена, 101.


С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке УрО РАН.


Автореферат разослан ___ апреля 2011 г.


Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Дмитриев А.Н.


Общая характеристика работы

Актуальность работы. Во второй половине ХХ века в СССР для обеспечения страны германиевой продукцией были разработаны эффективные технологические схемы и специа­лизированное оборудование, сосредоточенные в горной, энергетической, хи­мико-металлургических отраслях промышленности, а также на специализиро­ванных предприятиях, расположенных на Украине, Средней Азии, России и связанных между собой единой технологической цепочкой на основе коопера­ции. Разведанные и эксплуатируемые месторождения обеспечивали потребно­сти страны на длительный период высококачественным сырьем.

В период перестройки за пределами России оказалось более половины германиевых предприятий и две трети госрезерва. Подготовка сырьевой базы, расположенной в основном в Рос­сии, из-за отсутствия финансирования была остановлена на десятилетия. Тех­нологические связи между действующими предприятиями нарушены. Из тех­нологической цепочки выпали основные звенья – предприятия по выпуску гер­маниевых концентратов, расположенные в ближнем зарубежье.

В настоящее время перед отечественной промышленностью и наукой стоит первоочередная задача восстановления производства германия в условиях ры­ночных отношений на основе новых технологий. Для этой цели на территории России возобновлено слоевое сжигание германийсодержащих углей в котельных г.Корсаков (о.Сахалин) и пос.Новошахтинский (Приморский край), производство германиевых концентратов из продуктов слоевого сжигания - в цехе переработки пылей на ОАО «Медногорский медно-серный комбинат». Проектируется получение концентратов в цехе производства германиевых концентратов на ООО «Германий и приложения». Возобновление производства концентратов выявило ряд трудностей при использовании ранее отработанной пирометаллургической технологии. Они заключаются в существенном изменении состава продуктов сжигания, значительной послойной сегрегации частиц сырья по гранулометрическому и химическому составам в процессе производства и транспортировки. Аппаратурное оформление стадии получения концентратов заметно отличается по мощности, конструктивному оформлению и энергетическим параметрам от ранее применяемых для переработки сырья на концентрат..

Отличия по содержаниям макрокомпонентов и гранулометрическому составу привело к снижению показателей по производительности, энергозатратам и извлечению германия. В результате переработка сырья оказалась за гранью рентабельности.

Цель работы. Повышение технологических показателей и, в первую очередь, извлечения путем разработки научного обоснования и выработки практических рекомендаций по совершенствованию технологии применительно к новым видом сырья. Направление работы включает разработку новых способов повышения извлечения германия в концентрат на основе решения следующих задач:

• изучить химический, фазовый и гранулометрический состав продуктов слоевого сжигания углей новых месторождений;
  
• исследовать фазообразование и химизм высокотемпературных взаимодействий в системе CaSO₄2H₂O-Ca(OH)₂-Al(OH)₃-SiO₂-C как основы превращений макрокомпонентов сырья и добавок в процессе термообработки;
  
• выполнить технологическое моделирование процессов окускования и пирометаллургической переработки продуктов сжигания углей;
  
• выполнить технологическое моделирование процессов окускования и пирометаллургической переработки сульфидно-металлического сплава;
  
• разработать программу и провести промышленные испытания усовершенствованной пирометаллургической технологии получения германиевых концентратов;
  
• предложить рекомендации по совершенствованию технологической схемы пирометаллургического получения германиевого концентрата.
  

Работа выполнена в рамках Программы Президиума РАН «Научные основы эффективного природопользования, развития минерально-сырьевых ресурсов, освоения новых источников природного и техногенного сырья», подпрограммы 3 «Фундаментальные проблемы создания экологически безопасных ресурсосберегающих методов комплексной переработки природного ископаемого сырья и техногенных отходов», проекта «Исследование физико-химических свойств продуктов сжигания германийсодержащих углей Павловского месторождения, разработка параметров ресурсосберегающей экологически безопасной пирометаллургической технологии получения германиевых концентратов», хоздоговоров ИМЕТ УрО РАН с ОАО «Медногорский медно-серный комбинат» и ООО «Германий и приложения»

Научная новизна может быть сформулирована следующим образом:

• изучен химический, фазовый и гранулометрический состав продуктов слоевого сжигания углей двух месторождений Дальнего востока;
  
• впервые исследовано фазообразование и химизм высокотемпературных взаимодействий в системе CaSO₄2H₂O-Ca(OH)₂-Al(OH)₃-SiO₂-C при программируемом нагревании в диапазоне температур 20-1600⁰С как основы превращений макрокомпонентов при термической обработке продуктов слоевого сжигания. Определено влияние содержания серы, размера частиц кварца, основности, продолжительности выдержки при конечной температуре и введение в смесь оксида железа на выход и состав образующихся конденсированных фаз;
  
• впервые выполнено технологическое моделирование процессов окомкования (брикетирования) и высокотемпературной термообработки окускованных шихт для пирометаллургической переработки сырья от слоевого сжигания германийсодержащих углей с определением выходов и составов всех продуктов. Изучено влияние химического и гранулометрического состава шихт на прочностные характеристики окускованного материала, распределение германия, железа и серы по продуктам термообработки;
  
• впервые выполнено технологическое моделирование процессов окускования и плавки окускованных шихт для пирометаллургической переработки сульфидно-металлического сплава от плавки продуктов слоевого сжигания германийсодержащих углей.
  

Практическая значимость работы. В лабораторных условиях разработаны способы повышения извлечения германия из продуктов сжигания германийсодержащих углей Новиковского и Павловского месторождений:

• путем подбора состава шихты восстановительно-сульфидирующей электроплавки, ее смешения и измельчения перед ее окускованием для исключения образования твердого тугоплавкого слоя на поверхности расплавленного шлака;
  
• путем предварительного измельчения сульфидно-металлического сплава от плавки продуктов сжигания углей, смешения и окускования измельченного сплава с сульфидизатором, восстановителем и шлаком основной плавки с целью вторичного использования сплава в основном процессе и повышения общего извлечения германия из сырья в концентрат.
  

В промышленных условиях испытаны, внедрены и включены в технические инструкции двух предприятий:

• способ извлечения германия из продуктов сжигания углей, включающий операцию измельчения шихты перед окускованием и плавкой;
  
• технология производства из продуктов сжигания углей нового вида продукции – бедного германиевого концентрата.
  

Результаты работы использованы для подготовки технологического регламента на проектирование отделения электроплавки цеха производства германия ООО «Германий и приложения».

На защиту выносятся:

1. Результаты изучения химического, фазового и гранулометрического составов продуктов слоевого сжигания германийсодержащих углей Новиковского и Павловского месторождений.
   
2. Результаты исследования фазообразования и химизма взаимодействий в системе CaSO₄2H₂O-Ca(OH)₂-Al(OH)₃-SiO₂-C при программированном нагревании.
   
3. Технологическое моделирование процессов окускования и пирометаллургической переработки:
   
   • продуктов сжигания углей;
     
   • сульфидно-металлического сплава от электроплавки продуктов сжигания углей;
     
4. Промышленные испытания и внедрение новой технологии получения рядовых и бедных германиевых концентратов из продуктов слоевого сжигания углей.
   

Личный вклад автора. Автором самостоятельно получены и обработаны результаты лабораторных исследований, выполнено их обобщение, сформулированы выводы. Конструирование установки по термообработке модельных и технологических шихт, химический и рентгенофазовый анализы, проведение промышленных испытаний и их результаты получены при участии сотрудников Института металлургии УрО РАН, ОАО «Медногорский медно-серный комбинат» и ООО «Германий и приложения».

Апробация работы. Материалы диссертации в части исследований фазообразования и химизма взаимодействий в системе CaSO₄2H₂O-Ca(OH)₂-Al(OH)₃-SiO₂-C при программированном нагревании доложены на 12-ом Международном симпозиуме «Порядок, беспорядок и свойства оксидов» ODPO-12, 17-22 сентября 2009 г. Ростов-на-Дону, п.Лоо.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы в журналах, рекомендованных ВАК, включая 2 патента РФ, а также текст доклада в Трудах Международного симпозиума ODPO-12.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, общих выводов, изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 16 рисунков, список использованной литературы, включающий 50 наименований, четырех приложений на 7 страницах.

Содержание диссертации


Во введении обосновывается актуальность темы, ситуация с производством германиевых концентратов в России, дается общая характеристика диссертации.

В первой главе приведен анализ производства, структуры потребления и цен на германиевую продукцию, особенностей отечественной сырьевой базы, состояния технологии извлечения германия из продуктов сжигания энергетических углей, сформулировано обоснование направления исследований. Констатировано, что введение в эксплуатацию новых месторождений и установок по слоевому сжиганию на месте добычи углей привело к снижению извлечения германия в концентрат при пирометаллургической переработке продуктов сжигания, что требует проведения специальных исследований.

Вторая глава содержит результаты исследований (таблицы 1-4) химического и гранулометрического составов продуктов слоевого сжигания германийсодержащих.

Таблица 1
Химический состав сырья котельной г.Корсаков (о.Сахалин)
Материал	химлаборатория	С о д е р ж а н и я на сухую массу, %%
		Ge, г/т	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Feобщ	S	C
ВТ	ММСК	18053	47,2	2,83	1,00	16,60	3,57	1,14	н/а
То же	ИМЕТ	н/а	42.2	2.10	1.02	13.44	3.91	1,28	9,67
БЦ	ММСК	989	51,1	1,86	0,77	13,00	4,08	0,29	15,61