Кафедра металлургии цветных металлов, Казахский национальный технический университет им. К. И. Сатпаева, Алматы, Казахстан:

Н. К. Досмухамедов, профессор, эл. почта: nurdos@bk.ru
Е. Е. Жолдасбай, инженер

Кафедра цветных металлов и золота, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:
А. Н. Фёдоров, профессор

Действующая технология переработки полупродуктов и оборотных материалов с использованием шахтной сократительной плавки характеризуется низким извлечением меди, свинца и цинка в целевые продукты. Качество получаемых продуктов низкое в силу значительной концентрации в них мышьяка и сурьмы. С целью совершенствования этой технологии предложено изменить тип и состав исходной шихты путем замещения медно-цинковой руды на высокосернистый медно-цинковый концентрат. Показана принципиальная возможность прямой переработки концентрата с одновременным его использованием в качестве сульфидизатора для обеднения шлаков по цветным металлам. Проведен термодинамический анализ основных реакций взаимодействия шлаковых компонентов с медно-цинковым концентратом. На основании термодинамических расчетов реакций, описывающих основные физико-химические процессы, которые протекают при шахтной сократительной плавке, определены значения изменения свободной энергии Гиббса и констант реакций в температурном интервале 1073–1573 К. Установлен механизм взаимодействия оксидов цветных металлов и железа с компонентами концентрата. Показано, что сульфидирование оксидов мышьяка и сурьмы достигается при взаимодействии их с элементной серой и сульфидом железа. Высокая вероятность протекания этих реакций обеспечивает глубокую возгонку мышьяка и сурьмы в пыль в виде нетоксичных сульфидов. Использование предлагаемого решения значительно снизит воздействие на окружающую среду, улучшит технологические показатели процесса за счет снижения потерь цветных металлов со шлаком и штейном, повысит качество получаемых продуктов.

1. Такежанов С. Т., Ерофеев И. Е. Концепция «Комплекс» технико-технологического развития цветной металлургии Казахстана. — Алматы : Кітап, 2001. — 136 с.
2. Чудаев И., Верещагин Ю. Металлургия меди — с древнейших времен до наших дней (Часть 2) // Сб. трудов I Международной конференции «Уральский рынок лома». — Екатеринбург, 2008. С. 60–64.
3. Васкевич А. Д. Автогенные процессы в пирометаллургии цветных металлов // Итоги науки и техники. Сер. Металлургия цветных металлов. — М. : ВИНИТИ, 1988. Т. 18. С. 3–67.
4. Мечев В. В., Быстров В. П., Тарасов А. В. Автогенные процессы в цветной металлургии. — М. : Металлургия, 1991. — 413 с.
5. Алтушкин И. А., Король Ю. А., Бакин А. В., Красильников Ю. В. Инновации в металлургии меди на примере реализации проекта реконструкции ЗАО «Карабашмедь». Часть 2. Опыт освоения печи Ausmelt // Цветные металлы. 2012. № 8. C. 35–45.

6. Chen L., Bin W., Yang T., Liu W., Bin Sh. Research and industrial application of oxygen-rich side-blow bath smelting technology // 4th International Symposium on High Temperature Metallurgical Processing. — Lebanon, New Hampshire : John Wiley and Sons, 2013. P. 49–55.
7. Булах А. Г. Методы термодинамики и минералогии. — Л. : Недра, 1974. — 182 с.
8. Кубашевский О., Олкокк К. Б. Металлургическая термохимия. — М. : Металлургия, 1982. — 392 с.
9. Рабинович В. А., Хавин Э. Я. Краткий химический справочник. — Л. : Химия, 1991. — 432 с.
10. Dosmuhamedov N. K. The mine contractile melting material balance: The silicon dioxide content analysis in slag // International Journal of Experimental Education. 2013. No. 12. Р. 52–56.
11. Dosmukhamedov N. K., Zholdasbay E. E., Fedorov A. N., Shautenov M. R. Technology of separate processing copper-, plumbiferous polymetallic feedstock // Non-ferrous Metals. 2015. No. 2. P. 11–16. DOI: 10.17580/nfm.2015.02.02
12. Булатов К. В., Скопов Г. В., Скопин Д. Ю., Якорнов С. А. Переработка полиметаллических концентратов в плавильном агрегате «Победа» ООО «Медногорский медно-серный комбинат» // Цветные металлы. 2014. № 10. С. 39–44.
13. Котыхов М. И., Федоров А. Н., Лукавый С. Л., Хабиев Р. П. Изучение распределения меди между шлаком и свинцом в барботажном восстановительном процессе // Цветные металлы. 2014. № 2. С. 40–44.
14. Kotykhov M. I., Fedorov A. N. Investigation of copper distribution between slag and lead in bubbling reduction process // Non-ferrous Metals. 2014. No. 2. P. 21–24.
15. Шмонин Ю. Б. Пирометаллургическое обеднение шлаков цветной металлургии. — М. : Металлургия, 1981. — 132 с.
16. Junwei Han, Wei Liu, Dawei Wang, Fen Jiao, Wenqing Qin. Selective sulfidation of lead smelter slag with sulfur // Metallurgical and Materials Transactions B. 2015. Vol. 47, No. 1. Р. 344–354.
17. Kotykhov M. I., Fedorov A. M. Copper distribution in condensation products of lead concentrate melting using Vanyukov’s process // Non-ferrous Metals. 2015. No. 1. P. 9–12. DOI: 10.17580/nfm.2015.01.02
18. Ванюков А. В., Зайцев В. Я. Шлаки и штейны цветной металлургии. — М. : Металлургия, 1969. — 389 с.
19. Henao H. M., Kongoli F., Itagaki K. High temperature phase relations in FeO_X (X = 1 and 1.33) – CaO – SiO₂ systems under various oxygen partial pressure // Materials Transactions. 2005. Vol. 46, No. 4. Р. 812–819.
20. Hongquan Liu, Zhixiang Cui, Mao Chen, Baojun Zhao. Phase equilibria study of the ZnO – “FeO” – SiO₂ – Al2O₃ system at PО₂ 10–8 atm // Metallurgical and Materials Transactions B. 2016. Vol. 47, No. 2. Р. 1113–1123.
21. Chen Ch., Zhang L., Jahanshahi Sh. Thermodynamic modeling of arsenic in copper smelting processes // Metallurgical and Materials Transactions B. 2010. Vol. 41, No. 6. Р. 1175–1185.
22. Swinbourne D. R., Kho T. S. Computational Thermodynamics Modeling of Minor Element Distributions During Copper Flash Converting // Metallurgical and materials Transactions В. 2012. Vol. 43, No. 4. Р. 823–829.
23. Voisin L., Itagaki K. Phase Relations, activities and minor element distribution in Cu – Fe – S and Cu – Fe – S – As systems saturated with carbon at 1473 K // Materials Transactions В. 2006. Vol. 47, No. 12. Р. 2963–2971.
24. Досмухамедов Н. К. Теоретические и технологические особенности переработки промпродуктов и оборотных материалов цветной металлургии. — Алматы : DPS, 2008. — 360 с.
25. Полывянный И. Р., Лата В. А. Металлургия сурьмы. — Алма-Ата : Гылым, 1991. — 207 с.
26. Розловский А. А. Поведение мышьяка при производстве цветных металлов // Цветные металлы. 1975. № 11. С. 17–19.