Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия:

П. А. Козлов, заместитель директора по науке, докт. техн. наук, эл. почта: p.kozlov@tu-ugmk.com

ОАО «УГМК», Верхняя Пышма, Россия:
С. А. Якорнов, заместитель технического директора по металлургии, канд. техн. наук
А. М. Паньшин, технический директор, докт. техн. наук

Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия¹ ; ПАО «Челябинский цинковый завод», Челябинск, Россия²:
Д. А. Ивакин, заведующий лабораторией металлургии¹, начальник технологического бюро инженерного центра², канд. техн. наук, эл. почта: dai@zinc.ru

В Уральской горно-металлургической компании разработана и внедрена пирогидрометаллургическая технология переработки цинксодержащих пылей черной металлургии. Технология включает двухстадийное вельцевание пылей дуговых сталеплавильных печей с получением на первой стадии вельц-возгонов и железосодержащего клинкера, на второй стадии — цинковистого клинкера (с содержанием цинка 60–68 %) и хлор-, фтор-, свинецсодержащих вторичных возгонов. Цинковистый клинкер направляют на щелочное выщелачивание и электролиз с получением тонкодисперсного цинкового порошка. Вторичные возгоны после щелочной отмывки от галогенидов используют для извлечения из них цинка (посредством сернокислотного выщелачивания) и свинца (путем карбонизации и плавки свинцового кека). Цинковый порошок используют в процессах цементации золота и очистки цинковых растворов от примесей. Преимущество электролитического порошка — развитая поверхность и низкая крупность частиц, что позволяет снизить его удельный расход при проведении технологических операций. В процессе очистки промышленных цинковых растворов положительное влияние оказывает легирование порошка свинцом до 1 %, которое осуществляется на этапе подготовки щелочного раствора к электролизу. Железосодержащий клинкер применяют в производстве цемента в качестве железосодержащей добавки или в качестве компонента закладочной смеси при горных работах. Освоение новых технологий позволило:
– получать цинковый порошок из отходов, а не из марочного металлического цинка, что существенно снижает себестоимость продукта;
– эффективно использовать цинковый порошок для очистки от вредных примесей цинковых растворов и в процессах цементации золота;
– снизить расход электроэнергии на электролиз на 17 %;
– снизить на 10 % затраты при пирометаллургической подготовке сырья (увеличение кампаний печей за счет реализации новых технических решений);
– использовать клинкер при производстве закладочных смесей для горных выработок (расход цемента снижен в 1,8 раза) и в качестве железо-кальцийсодержащих добавок при производстве высоко марочного цемента.

1. Паньшин А. М., Шакирзянов Р. М., Избрехт П. А., Затонский А. В. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО «Челябинский цинковый завод» // Цветные металлы. 2015. № 5. С. 19–21. DOI: 10.17580/tsm.2015.05.03.
2. Boateng A. A. Rotary kilns: Transport phenomen and transport processes. — Amsterdame : Elsevier Science, 2015. — 369 p.
3. Goodwin F. E. The Zinc Industry: New Development // Processing of Lead-Zinc Conference Pb – Zn. — Germany, Leipzig, 2015. Vol. 2. P. 1635.
4. Kozlov P., Yakornov S. Research Development and Implementation of Processing Zinc Oxided Raw Material of Zinc and Indium Recovery at Chelybinsk Zinc Plant // Processing of Lead-Zinc Conference Pb – Zn. — Germany, Leipzig, 2017. Vol. 2. P. 1669.
5. Teixeirа F. M., Martins J. M., Martins E. L. C. Zinc Recovery of Low Grade Concentrate from Vazante Mine by the Waelz Process // Processing of Lead-Zinc Conference Pb – Zn. — Germany, Dusseldorf, 2019. Vol. 2. P. 1642.
6. Grudinsky P. I., Semenov A. F., Sevostyanov M. A., Dyubanov V. G. Characteristic of zinc ferrite decomposition by calcium and magnesium oxides // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2009. Vol. 525. P. 12097. DOI: 10.1088/1757-899Х/525/1/012097.
7. Грудинский П. И., Шурлова А. А., Севостьянов М. А., Дюбанов В. Г. Особенности процесса прокалки пыли электросталеплавильного производства совместно с оксидами кальция и магния // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4, № 12. С. 309–317.
8. Петровых К. А., Кортов В. С., Ремпель А. А. Золь-гельсинтез и фотолюминесценция наноразмерного Zn₂SiO₄:Mn // Неорганические материалы. 2015. Т. 51, № 2. С. 193–198. DOI: 10.7868/S0002337Х15020153.
9. Ремпель А. А., Гусев А. И. Нестехиометрия в твердом теле. — М. : Физматлит, 2018. — 640 с.
10. Xia D., Pickles C. A. Microwave caustic leaching of electric arc furnace dust // Minerals Engineering. 2000. Vol. 13, No. 1. P. 79–94.
11. Gökhan Orhan. Leaching and cementation of heavy metals from electric arc furnace dust in alkaline medium // Hydrometallurgy. 2005. Vol. 78, No. 3–4. P. 236–245. DOI: 10.1016/j.hydromet.2005.03.002.
12. Барам И. И. Макрокинетика гетерогенных процессов. — Алма-Ата : Наука, 1986. — 209 с.
13. Кozlov P. A. The Waelz Process. — Moscow : «Ore and Metals» Publishing House, 2003. — 160 p.
14. Якорнов С. А., Паньшин А. М., Козлов П. А., Ивакин Д. А. Разработка технологии и аппаратурной схемы пирометаллургической переработки пылей черной металлургии // Цветные металлы. 2017. № 9. С. 39–44. DOI: 10.17580/tsm.2017.09.06.
15. Якорнов С. А., Наумов К. Д., Лобанов В. Б., Козлов П. А. и др. Применение электролитических цинковых порошков для цементации золота из цианистых растворов // Металлург. 2018. № 5. С. 50–55.
16. Жовтая В. Н. О нетрадиционных железосодержащих добавках для цементной промышленности // Цемент. 1994. № 1. С. 39–43.