Геннадий Клюев
Заместитель исполнительного директора ОАО "Казцинк"

Леонид Слободкин
Помощник вице-президента ОАО "Казцинк" по новой технике

    В марте 1997 года в Канаде, на заводе фирмы "Коминко" в городе Трейле запущена в эксплуатацию КИВЦЭТ-установка производительностью около 400 т свинца в сутки.
    Интересна история ее создания. Дело в том, что на этом заводе на рубеже 80 – 90-х годов построили плавильную установку по немецкой технологии QSL стоимостью более 60 млн. долл.. Технология QSL конкурирует с КИВЦЭТ-процессом на протяжении последних 15 лет. Все попытки канадцев наладить переработку сырья по немецкой технологии не увенчались успехом. И тогда они были вынуждены демонтировать ее и построить на этом месте мощную плавильную печь по казахстанской технологии КИВЦЭТ-ЦС.
    Впервые эта технология, основанная на использовании технического кислорода в факельно-электротермической плавке свинцовых материалов, была применена на Усть-Каменогорском свинцово-цинковом комбинате. Сейчас этот процесс известен во всем мире как самый совершенный в металлургии свинца.
    Последние разработки ВНИИцветмета и Усть-Каменогорского свинцово-цинкового комбината привели к созданию технологии, позволяющей в одном компактном агрегате перерабатывать свинцовое сырье, различное по химическому составу и физическим свойствам с высокими технологическими и экологическими показателями.
    Необходимость создания такого агрегата и такой технологии продиктована следующими обстоятельствами.
    Во-первых, за последние два десятилетия наметилась устойчивая тенденция к изменению качества свинцового сырья. В составе сырья свинцовых заводов происходит постепенная замена высокосортных свинцовых сульфидных концентратов на низкосортные с высоким содержанием сопутствующих металлов, таких как медь, цинк, сурьма, мышьяк и др. При этом снижение качества нередко совпадает с увеличением потенциальной стоимости цветных металлов в таком сырье.
    Во-вторых, на свинцовых, цинковых, медных заводах накопилось значительное количество промпродуктов и промышленных отходов, таких как кеки ярозит-процесса, кеки от выщелачивания цинкового огарка, свинцовые пыли, в которых свинец находится в окисленных соединениях; содержание его в таком сырье составляет от 12 % до 50 %. Это делает экономически невыгодным агломерацию и шахтную плавку такого сырья, так как связано с большим расходом кокса, электроэнергии и рабочей силы. В суммарной структуре сырья заводов-производителей свинца доля вторичного сырья приближается к 50 %. Постоянно увеличивается количество аккумуляторного лома, для переработки которого требуется своя технология.
    В-третьих, стали более строгими санитарные нормы, экологические требования ужесточились до крайней степени, увеличились штрафы за загрязнение окружающей среды.
    В-четвертых, появились концентраты, содержащие относительно высокий процент золота и серебра. Для этих концентратов необходима технология, обеспечивающая высокое извлечение благородных металлов.
    Для выбора технологии, удовлетворяющей требованиям экономической целесообразности и экологической безопасности, проведен анализ, в результате которого все сырье, поступающее на свинцовые заводы, условно разбито на три группы:
    I группа – сульфидные свинцовые концентраты, богатые по свинцу (55 – 65 %), содержащие в незначительном количестве вредные примеси;
    II группа – бедные или смешанные свинцовые концентраты с низким содержанием свинца, в которых содержание таких металлов, как цинк, медь, мышьяк, сурьма и др., составляет 10 – 15 % и более. В эту же группу отнесены свинцовые кеки от выщелачивания цинкового огарка, свинецсодержащие пыли свинцовых, медеплавильных и других заводов с содержанием свинца от 12 до 50 %, различные кеки ярозит-процесса и другие промпродукты, содержащие свинец;
    III группа – твердые свинцовые отходы, такие как аккумуляторный лом, свинецсодержащий мусор, вышедшие из строя изделия из свинца и т.д.
    В результате сравнительного анализа различных технологий, применяемых на свинцовых заводах в странах мира, мы старались найти наиболее приемлемую технологию, отвечающую требованиям сегодняшнего дня и приспособленную для переработки первых двух групп сырья, о которых сказано выше.
    Опыт эксплуатации КИВЦЭТных установок в Казахстане и Италии показал, что наиболее гибким процессом в отношении всех рассмотренных видов свинцового сырья (за исключением крупнокусковых фракций разделки аккумуляторного лома) является процесс КИВЦЭТ-ЦС с коксовым фильтром. Доказательством тому служит факт, что в последние 3 – 4 года на КИВЦЭТной установке в Усть-Каменогорске успешно перерабатывается сырье, содержащее до 75 % различных окисленных низкокачественных промпродуктов (пылей медеплавильного и свинцового заводов, кеков цинковых заводов, золото- и серебросодержащих материалов).
    Эта установка впервые была запущена в эксплуатацию в январе 1986 года. Разработчик технологии – ВНИИцветмет. За 11 лет эксплуатации процесс подвергся значительным усовершенствованиям в части технологии и конструкции агрегата. Цель этих изменений – придание процессу универсальности в отношении состава перерабатываемого сырья, повышение удельной производительности, увеличение извлечения ценных составляющих сырья в продукты плавки, снижение капиталоемкости.
    Благодаря высокой гибкости по отношению к качеству сырья КИВЦЭТ-процесс позволяет в короткий срок изменить состав сырья и внести соответствующие изменения в технологию производства без конструктивных изменений плавильного агрегата, а следовательно, без затрат на его реконструкцию. Подобная гибкость затруднена для других аналогичных процессов, по крайней мере в отношении зоны восстановления оксида свинца из расплава.
    КИВЦЭТная установка состоит из элементов, присущих любому современному плавильному комплексу: плавильной шахты, которая является одновременно окислительно-восстановительным реактором, электроотстойника, котла-утилизатора для охлаждения газов и электрофильтра для очистки газов от пыли. Существенное отличие от других технологических процессов состоит в том, что в КИВЦЭТном комплексе реактор для окисленных и восстановительных реакций не разделен на два агрегата. Расплавление шихты, окислительные и восстановительные реакции происходят в плавильной шахте, имеющей относительно небольшие размеры.
    С момента промышленного освоения в конструкцию агрегата внесены важные изменения, направленные на снижение капиталоемкости установки, энергоемкости процесса, повышение его универсальности:
    – сокращена почти вдвое площадь электротермической части;
    – увеличена высота плавильной шахты для увеличения времени пребывания материала в зоне высоких температур;
    – в своде плавильной шахты установлены две одинаковые горелки, которые имеют ресурс работы без ремонта 3400 ч при времени замены 15 – 20 мин;
    – в области коксового фильтра установлены фурмы для подачи кислорода, назначение которых заключается в дополнительной подаче кислорода для сжигания части материала коксового фильтра в случаях значительных затрат тепла на эндотермические реакции.
    Благодаря этим нововведениям КИВЦЭТ-процесс достиг высокой универсальности. Плавку отличает высокая устойчивость технологических показателей.
    В период плавок сложной окисленной шихты, содержащей ярозитные кеки и кеки от выщелачивания цинкового огарка, получены следующие показатели.

Состав сырья, %:
кеки ярозит-процесса	45
кеки от выщелачивания цинкового огарка	30
свинцовые сульфидные концентраты	25
Удельная производительность плавильной шахты по шихте, т/м2 в сутки	45 – 50
Прямое извлечение свинца в черновой свинец, %	93,45
Содержание в шлаке, %:
свинца	1,6
цинка	12,3
меди	0,4
Содержание в черновом свинце, %:
свинца	96,7
меди	2,02
серы	0,1
Расход технического кислорода, нм3/т шихты	208
Расход коксика в коксовый фильтр, кг/т шихты	25
Расход электродов, кг/т шихты	2,1
Расход электроэнергии, кВт . ч/т шихты	170

    Установлено также, что в черновой свинец золото извлекается на 97,7 %, серебро – на 97,1 %, висмут – на 92,6 %, сурьма – на 91,1 %.
    Следует сказать и о других научно-технических решениях, которые были разработаны и успешно применяются на Усть-Каменогорском свинцово-цинковом комбинате. Здесь накоплен богатейший опыт интенсификации металлургических процессов с использованием технического кислорода. Процессы агломерации, шахтной плавки, обжига, вельцевания ведутся с применением кислорода, что дает значительный экономический эффект.
    Длительная работа большого творческого коллектива предприятия привела к созданию новых агрегатов для обжига цинковых концентратов – печей кипящего слоя КС – ТС. Это печи котлы-утилизаторы тепла сгорания цинковых концентратов, работающие с высоким обогащением дутья по кислороду при площади пода около 30 м², которые способны обжигать в сутки до 600 т цинковых концентратов.
    В силу специфических условий по переработке материалов, содержащих значительное количество мышьяка и некоторых редких рассеянных элементов, была разработана и освоена технология комплексной переработки свинцовых пылей. Эта технология позволила в промышленном масштабе организовать выпуск таких элементов, как селен, таллий, теллур, индий. Для извлечения и разделения этих элементов была освоена жидкостная экстракция.
    Творческим коллективом работников комбината в кратчайшие сроки была разработана и освоена технология рафинирования драгметаллов. Технология позволяет получать золото и серебро с содержанием основного вещества 99,99 %. Отличительной особенностью разработанной технологии является то, что она позволяет за очень короткий по времени технологический цикл извлекать в виде металлов высокой чистоты золото, серебро, платину, палладий и возвращать цветные металлы в общий металлургический цикл.
    Творчески решаются и экологические проблемы. Так, например, разработанный на комбинате способ пуска и остановки печей КС с помощью элементарной серы осуществляется практически без выбросов газа в окружающую среду и нашел применение на многих родственных предприятиях.