Процессы цементации в цветной металлургии.

О роли природы металла-цементатора на кинетику процессов цементации было сказано в гл. I. Для цементации меди на практике чаще всего используют консервную жесть в виде отходов фабрик либо консервный лом, с поверхности которого предварительно удалено олово. Удаление олова производят путем растворения его в щелочи или нагревом до 400 — 600°С. Наиболее активным осадителем меди является губчатое железо, получаемое восстановлением окислов железа. Хорошее сырье для получения губчатого железа - пиритные огарки. Восстановление огарков можно вести как твердым, так и газообразным восстановителем, причем использование газа более предпочтительно, так как позволяет получать железо с высокой цементационной активностью. Восстановлению пиритных огарков твердым восстановителем посвящены работы [ 25, 95 — 98]. В этих работах Восстановление рекомендуют производить при температурах не выше 900°С во избежание спекания губчатого железа и снижения его активности.

Получение губчатого железа из пиритных огарков особенно оправданно в случае содержания в них меди и благородных металлов. Так, в пиритах фирмы Сеrro de Pasco содержание серебра составляет 0,294 кг/т [ 94, с. 291]. Для достижения содержания меди в цементных осадках не менее 70 % степень металлизации железа должна быть не ниже 80 % [ 99]. Использованию клинкера цинкового производства, содержащего 17 — 20 % металлического железа, для цементации меди посвящены работы [ 100 — 105]. При использовании исходного клинкера цементный "осадок получается довольно бедным (10 - 15 % Си). Обогащение клинкера магнитной сепарацией после его измельчения позволяет получить более богатые цементные осадки. В работе [99], а также в одном из патентов1 для получения губчатого железа предлагают использовать щлаки отражательных печей. Из конверторных шлаков предлагают получать губчатое железо в работе [ 106]. Для облегчения дробления и измельчения металлизированного продукта, получаемого восстановлением шлаков в электропечах, плавку ведут с добавкой пирита и углерода2. В ряде случаев3 предлагается для целей цементации использовать сталь, содержащую < 03 % Si и 0,6 - 4,0 % Р. Такой металл является весьма хрупким и легко поддается измельчению. В работе [ 107] губчатое железо рекомендуется производить восстановлением передутого в конверторе без подачи кварца бедного штейна.

В большинстве случаев практический расход железа превышает теоретический в 1,5 —3,4 раза (1,32 - 3,0 кг/кг). Содержание меди в цементных осадках колеблется в широких пределах - от 10 до 95 % (чаще 55 - 80 %). Установлено, что цементная медь отделяется от железного скрапа тем хуже, чем выше в нем содержание углерода. В связи с этим чугун как осадитель меди из растворов широкого применения не нашел. В работе [ 79] показано, что при температурах 90— 100 °С цементацию меди железом можно вести при расходе его, близком к теоретическому. Содержание меди в цементных осадках при этом составило 99,1 — 99,8 %. Цементную медь в большинстве случаев перерабатывают пирометаллургическими способами: плавкой в отражательных печах совместно с сульфидными медными концентратами, плавкой в конверторах либо прямой плавкой на черновую медь [ 2, с. 124] V

В 1930 г. В.Я. Мостовичем и И.Н. Духаниным применительно к рудам, содержащим окисленные медные минералы, был предложен комбинированный процесс, известный под названием процесса Мостовича (выщелачивание - цементация — флотация) [ 108]. Промышленное освоение процесса Мостовича впервые было осуществлено в 40-х годах в США [ 109]. Процесс был использован на ряде фабрик [ ПО]. В СССР Процесс Мостовича был внедрен на Джезказганской и Алмалыкской фабриках. Метод Мостовича имеет следующие показатели: удельный расход H2S04 20 - 30 кг/т руды, удельный расход железа 1,5 — 2,5 кг/кг меди. этом составляет 20 - 25 %. Интересной модификацией метода Мостовича является процесс, предложенный в работе [ 111], заключающийся в цементации меди в пульпе с последующим разделением меди и хвостов по плотностям.

Как показали исследования, влияние параметров гидродинамического режима на кинетику процессов цементации является сложным. Методом вращающегося диска было показано, что зависимость скорости цементации меди железом от интенсивности гидродинамического режима является экстремальной: