Диссертация - Исследование, разработка и внедрение технологий переработки никелевых и медных техногенных отходов с получением готовой металлопродукции
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Список условных обозначений... 9
ВВЕДЕНИЕ... 10
1. ДЕЙСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ ГОТОВОЙ МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ... 17
1.1. Методы переработки никелевых и медных техногенных отходов... 17
1.1.1. Метод механической переработки... 17
1.1.2. Метод пирометаллургической переработки... 18
1.1.3. Метод гидрометаллургической переработки... 21
1.2. Мировое производство никеля и меди... 22
1.2.1. Отечественные технологии производства и потребления никелевых и медных анодов... 23
1.2.1.1. Никелевый серосодержащий анод или никель S-типа... 23
1.2.1.2. Медный фосфорсодержащий анод или медь типаАМФ... 29
1.2.1.3. Преимущества и недостатки отечественных технологий производства никелевых и медных анодов и защита окружающей среды... 32
1.2.2. Производство никелевых и медных анодов за рубежом
(на примере компании "INCO Corporation Ltd")... 34
1.2.2.1. Производство никелевых анодов... 34
1.2.2.2. Производство медных анодов... 37
3
Стр.
1.3. Производство катодных осадков... 37
1.3.1. Производство катодных осадков из никельсодержащих электролитов... 37
1.3.2. Производство катодных осадков из медьсодержащих электролитов... 43
1.3.3. Регенерация никель- и медьсодержащих электролитов 43
1.4. Выводы... 46
2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ... 49
2.1. Изучение характеристик и свойств никелевых и медных техногенных отходов... 50
2.2. Постановка экспериментов, связанных дезинтеграцией отходов и выделением металлической фазы... 51
2.3. Постановка экспериментов, связанных с пирометаллургии-ческим рафинированием расплавов меди... 53
2.4. Постановка экспериментов, связанных с электрорафинированием никеля и меди... 57
2.5. Обработка результатов экспериментов... 66
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
КОНЦЕНТРАТОВ... 67
3.1. Переработка никелевых техногенных отходов... 67
3.1.1. Переработка никелевых гальванических шламов... 67
3.1.2. Переработка никелевых металлургических шлаков... 76
3.1.3. Переработка медных металлургических шлаков... 78
Стр.
3.2. Исследование процесса измельчения техногенных отходов
г с получением металлических концентратов... 80
3.2.1. Измельчение никелевых гальванических шламов... 80
3.2.2. Измельчение никелевых и медных металлургических шлаков... 83
3.3. Дробление медных металлургических шлаков... 86
3.4. Схема механической переработки техногенных отходов
l и оценка ее эффективности... 87
3.5. Выводы... 90
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГШРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СЛИТКОВ МАРОЧНЫХ СПЛАВОВ... 91
4.1. Рафинирующий переплав медных концентратов в
индукционных печах... 91
4.1.1. Рафинирование солевым флюсом... 93
4.2. Исследование процесса рафинирования медных концентратов паро-газовыми средами в условиях индукционной плавки.. 94
4.2.1. Анализ фазовых равновесий и термодинамических свойств систем: Си-О; Cu-Н; Си-О-Н... 95
4.2.2. Разработка математической модели оценки термодинамических свойств системы Cu-O-Н... 99
4.2.3. Оценка растворимости водорода и кислорода в металлических расплавах меди в условиях их контакта с
ft* водяным паром... 105
4.2.4. О некоторых аспектах механизма растворимости водяного пара в металлических расплавах меди... 107
5
Стр.
4.2.5. Исследование макрокинетических закономерностей и режимно-параметрическое обоснование процесса окисления металлических расплавов меди паровоздушными смесями... 109
4.2.6. Опытно-промышленные испытания и освоение технологии плавки медных концентратов в индукционных печах... 117
4.2.6.1. Окисление медного расплава паровоздушной смесью... 199
4.2.6.2. Поведение примесей в процессе рафинирования меди... 121
4.2.6.3. Особенности механизма жидкофазного окисления примесей в расплавах меди... 126
4.2.6.4. Оценка перехода в газовую фазу меди и примесей... 135
4.3. Выводы... 144
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОРАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЯ И МЕДИ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КАТОДНЫХ ОСАДКОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ СЕРОЙ И ФОСФОРОМ... 147
5.1. Каталитическое действие серы на процесс растворения металлических расплавов на основе никеля... 147
5.2. Исследование процесса электроформования катодных
осадков никеля и меди, легированных серой и фосфором... 152 5.2.1. Производство рафинированных катодных осадков из различных типов никель- и медьсодержащих электролитов... 152
Стр.
5.3. Изучение электрохимической активности легированных
> катодных осадков никеля... 158
5.4. Изучение электрохимической активности легированных
катодных осадков меди... 174
5.5. Изучение химических составов и механических свойств в
легированных никелевых и медных катодных осадков... 178
5.6. Выводы... 181
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЯ НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНЫХ ШАРООБРАЗНЫХ КАТОДНЫХ ОСАДКОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ... 183
6.1. Изучение выравнивающей и рассеивающей способности
никельсодержащих электролитов типа Уоттса, на основе метансульфоновой кислоты (МСК) и ацетата никеля... 183
6.2. Оптимизация процесса электроформования никелевого
катодного осадка шарообразной формы... 188
6.3. Качество никелевых катодных осадков и их анодное
растворение... 193
6.4. Разработка технологии катодного электроформования
никелевых и медных шарообразных осадков... 196
6.4.1. Установка для электроформования шарообразных
катодных осадков... 196
6.4.1.1. Катодное электроформование никелевых
катодных осадков... 199
•4 6.4.2. Влияние параметров электролиза на процесс
электроформования никелевых катодных осадков шарообразной формы... 209
7
Стр.
6.4.3. Катодное электроформование медных шарообразных I осадков... 210
6.5. Использование никелевых и медных шарообразных
катодных осадков, легированных серой и фосфором, при производстве гальванических покрытий... 213
6.6. Выводы... 215
| 7. ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РАФИНИРОВАНИЯ НИКЕЛЕВЫХ И МЕДНЫХ ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ В ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ПРОИЗВОДСТВО... 216
7.1. Производство концентратов, обогащенных металлической
фазой, и их индукционный переплав... 216
7.2. Рафинирующая индукционная плавка медных концентратов 217
7.3. Электрорафинирование металлических концентратов... 221
7.3.1. Производство плоских катодных осадков... 221
7.3.2. Производство шарообразных катодных осадков. Примеры... 221
7.4. Очистка электролитов никелирования ионов железа (II)... 226
7.5. Производство никелевых и медных тонколистовых анодов 227
7.6. Оценка качества готовой продукции... 230
7.7. Выводы... 238
8. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ... 239
8.1. Сравнительная оценка экономической эффективности в технологии использования никелевых техногенных отходов
при производстве никелевых анодов... 239
8
Стр.
8.2. Сравнительная оценка экономической эффективности
технологии использования медных техногенных отходов
при производстве медных анодов... 244
8.3. Схема использования никелевых и медных техногенных
отходов при производстве гальванических покрытий... 246
8.4. Выводы... 250
ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 251
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 256
ПРИЛОЖЕНИЯ... 280
1. ТУ 48-002-43259783-96. Аноды никелевые электролитные
S-типа... 281
2. Расчет экономического эффекта от внедрения технологии
утилизации никелевых отходов гальванического производства 283
3. Расчет экономического эффекта от внедрения технологии
переработки никелевых отходов металлургического
производства (шлаки) электролизом... 284
4. Технологическая инструкция переработки никелевых отходов
гальванического производства на никелевые электролитные аноды S-типа... 291
5. Акт полупроизводственных испытаний никелевых анодов... 295
6. Заключение по испытанию никелевых анодов... 296
7. Акт промышленного испытания технологии получения
медных фосфорсодержащих анодов... 298
