proiect gd

7/30/2019 Proiect GD

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-gd 1/25

Universitatea „Vasile Alecsandri” din Bacău

Facultatea de Inginerie

Programul de studiu IPMI

PROIECT LA GESTONAREA DEŞEURILOR

Coordonatori: Student:

-2012-



1

IDENTIFICAREA DEŞEURILOR ÎN URMA

PROCESULUI DE TOPIRE A PLUMBULUI



2

Cuprins

Etapa 1 - Introducere privind industria din care provine deşeul.................................................... 3

Etapa 2 - Prezentarea procesului tehnologic de obţinere a plumbului ........................................... 4

Etapa 3 - Schema de generare a deşeurilor ................................................................................. 14

Etapa 4 - Prezentarea deşeurilor rezultate din procesul tehnologic ............................................. 15

4.1 Deşeuri rezultate în urma operaţiei de flotaţie ...................................................................... 15

4.2 Deşeuri rezultate în urma operaţiei de prăjire aglomerată..................................................... 15

4.3 Deşeuri rezultate în urma procesului de topire ..................................................................... 16

4.4 Deşeuri rezultate în urma procesului de rafinare .................................................................. 16

Etapa 5 - Gestionarea deşeului de zgură .................................................................................... 17

5.1. Identificarea provenienţei ................................................................................................... 17

5.2. Modul de colectare ............................................................................................................. 19

5.3. Modul de depozitare ........................................................................................................... 19

5.4. Transportul zgurii ............................................................................................................... 19

5.5. Modul de valorificare ......................................................................................................... 21

Etapa 6 - Schema de valorificare a zgurii .................................................................................. 23

Bibliografie ............................................................................................................................... 24



3

Etapa 1 - Introducere privind industria din care provine deşeul

Plumbul era cunoscut de vechii egipteni, dar primii utilizatori pe scară largă ai acestui metal au fost

romanii, care l-au folosit la fabricarea conductelor de apă. Principala sursă de plumb este galena (sulfură

de plumb). Pentru obţinerea metalului se încălzeşte sulfura la aer, pentru a se transforma în oxid de

plumb. Acesta se reduce la plumb prin încălzirea cu cocs (carbon) într -un cuptor, iar apoi se înlătură

impurităţile. Acestea includ arseniul, staniul, cupru şi aurul [8].

Mai demult, plumbul era folosit la plumbuire şi la acoperişuri, dar în aceste aplilicaţii a a fost înlocuit

de materiale mai uşuare. Cantităţi mari de plumb se folosesc la fabricarea bateriilor de maşini, şi rezistenţa

sa la acţiunea acidului sulfuric îl face util în industria chimică. Plumbul se foloseşte pentru mantale de

cabluri,blindaje contra radiaţiei în laboratoare de cercetări nucleare şi în centaralele electrice, la obţinerea

unor alije ca aliajul alb, aliajul de lipit şi bronzuri de plumb.

Plumbul a fost obţinut din minereuri şi prelucrat fără mari dificultăţi, încă de foarte mult timp.

Cel mai important mineral de plumb şi aproape singurul exploatat pentru obţinerea acestui metal este

galena (PbS). Alte minerale conţinând plumb sunt: anglezita (PbSO4), ceruzita (PbCO3), crocoita

(PbCrO4), etc.

Minereurile de plumb din ţara noastră sunt minereuri complexe în care galena se afla asociată cualte minerale: blenda, pirita, calcopirita, stibina, etc.

Minereurile se supun operaţiilor de preparare în vederea obţinerii concentratelor selective sau

colective, în funcţie de geneza zăcământului şi de posibilităţile de prelucrare ulterioară.

Minereurile sulfuroase de plumb se concasează, se macină şi apoi se supun flotării, rezultând

concentrate cu compoziţii variate, care trebuie prelucrate pentru valorificarea elementelor utile. P rin

flotaţia minereurilor se cauta să se obţină concentrate de plumb cât mai curate, fără zinc şi fără cupru, dat

fiind faptul că prezenţa acestor elemente în cantităţi mari (zinc peste 5-7%, cupru peste 1%) produce

greutăţi la prelucrarea concentratelor plumbuoase pe cale pirometalurgica [8].



4

Plumbul, material foarte ductil, fiind cel mai moale dinte metalele uzuale poate fii laminat în foi

subţiri. Are o bună rezistenţă de rupere la tracţiune. Temperatura de topire a plumbului este de 327 oC, iar

cea de fierbere 1740 oC. Greutatea specifică este 11,34 gf/cm3. În stare lichidă greutatea specifică variază

între 10,686 gf/cm3 la 327 oC şi 10,078 gf/cm3 la 850oC. La 500-550 oC începe volatilizarea plumbului;

tensiunea de vapori este 0,5 mm Hg la 920

o

C şi de 40 mm Hg la 1250

o

C. Căldura specifică a plumbuluisolid la 18oC este 0,0299 cal/oC.g, iar a plumbului lichid este 0,034 cal/oC.g.

În prezent, plumbul se extrage prin metode pirometalurgice şi hidrometalurgice. Metodele

pirometalurgice sunt cele mai extinse şi rămân actuale pentru că asigură productivităţi mari, cu investiţii

mici şi permit mecanizarea şi automatizarea avansată a proceselor. Metodele hidrometalurgice sunt

răspândite mai puţin, din cauza solubilităţii slabe a sărurilor de plumb în reactivi (reactivii sunt puternic

corozivi) şi a investiţiilor mari [8].

În baza ultimelor cercetări (bazate pe combinarea procedeelor pirometalurgice cu cele

hidrometalurgice – prăjirile clorurante volatilizante urmate de operaţii hidrometalurgice), se intrvede

posibilitatea prelucrării minereurilor şi concentratelor complexe – polimetalice, cu valorificarea fierului

pentru industria metalurgică.

Dintre metodele pirometalurgice (topirea reducătoare, topirea cu reacţie, topirea cu precipitare,

topirea alcalină cu hidrat de sodiu, etc), cea mai răspândită este topirea reducătoare aplicată prelucrării

oricărui fel de concentrat.Prin urmare când se prelucrează un concentrat cupro – plumbos în afară de plumb se obţine şi mata,

care se tratează ulterior pentru obţinerea cuprului. [1]

Etapa 2 - Prezentarea procesului tehnologic de obţinere a

plumbului

A . Flotarea minereului pregătit în prealabil;

B . Prăjirea aglomerată;

C . Topirea reducătoare (topirea în ISP);

D . Rafinarea;



5

Fig.1. Schema generală a procesului tehnologic de obţinere a plumbului

Minereu

Aglomerat plumbos

Topire

Prajire aglomerata

Gaze

Filtrare

Concentrat

Gaze cu SO2

Flotare

Cu electrolitic

Prelucrare pentru

obtinerea Pb+Zn

Plumb brut

Zgura

Cocs

Gaze SO2 la

fabricarea H2SO2

Steril

Scoarte la

prelucrare

pentruvalorificarea Cu,

Au, Sb, Ag etc

Zgura halda

Pb moale

Rafinare

Fondanti(calcar, cuarţ)

Convertizare

Mata

Deseuri de plumb

Prafuri volatile

Cu rafinat termic

Cu negru de convertizor

Electroliza



6

A.Flotarea.

Flotarea reprezintă operaţia prin care se realizează separarea concentratului de plumb de restul

minereului. În urma acestei operaţii se doreşte obţinerea unui concentrat cât mai sărac în alte elemente,

cum ar fi Cu şi Zn şi mai bogat în Pb. Prin flotaţia minereurilor se cauta să se obţină concentrate de plumbcât mai curate, fără zinc şi fără cupru, dat fiind faptul că prezenţa acestor elemente în cantităţi mari (zinc

peste 5-7%, cupru peste 1%) produce greutăţi la prelucrarea concentratelor plumbuoase pe cale

pirometalurgica. În urma acestei operaţii, ca material rezidual se obţine sterilul.

B. Prăjirea aglomerată

Prăjirea reprezintă încălzirea minereurilor până la o temperatură sub punctul de topire, care

urmăreşte fie o concentrare sau o îmbunătăţire a calităţii minereurilor, fie o pregătire pentru a le face apte

pentru operaţiile ulterioare.

Concentratele sulfuroase de plumb obţinute în urma flotaţiei m ienereurilor complexe, de cele mai

multe ori, în afară de PbS, conţin şi alţi compuşi printre care şi sulfurile ZnS, CuFeS2, FeS2, Ag2S, As2S3,

Sb2S3, etc. În timpul prăjirii, sulful se transformă SO2 şi SO3 (care se elimină împreună cu alte gaze),

metalele sunt trecute sub formă de oxizi şi de sulfaţi, raportul dintre aceste combinaţii fiind în funcţie de

temperatura procesului, concentraţia oxigenului şi a bioxidului de sulf în gaze, viteza de oxidare şi

disociere etc. O parte din oxizii metalelor pot reacţiona reciproc sau cu oxizii din materialul steril şi dinfondanţii adăugaţi (înainte de aglomerare), formând compuşi complecşi de tipul ferişilor (xMeO . yFe2O3)

silicaţilor (xMeO . ySiO2), aluminatilor (xMeO . yAl2O3), arsenaşilor (xMeO . yAs2O5), antimoniaţilor

(xMeO . ySb2O5) etc.

Comportarea principalilor compuşi la prăjire

Prăjirea aglomerată are ca scop obţinerea unui material cu proprietăţi fizice şi chimice

cores punzătoare operaţiei de topire. Pentru a asigura, în cuptorul de topire, desfăşurarea normală a

proceselor termice şi chimice este necesar ca aglomeratul să se prezinte sub formă de bulgări, să fie

permeabil, rezistent (pentru ca presiunea coloanei de materiale din cuptor să nu-l strivească), să nu se

sinterizeze în timp ce coboară spre zona de topire. Principalii compuşi din concentratul de plumb în

procesul prăjirii aglomerate se comportă în mod cu totul diferit.



7

Sulfura de plumb (PbS) încălzită în prezenţa oxigenului din aer se oxidează conform

reacţiilor:

2PbS + 3O2 = 2PbO + 2So2 + 201700 cal

2PbO + 2So2 + O2 2PbSO4 + 192300cal

Sulfura de plumb se aprinde cu atât mai uşor, cu cât granulele sunt mai mici; până la 0,25 mm,

temperatura de aprindere variază între 300-380oC. PbS se topeşte la 1135oC şi începe să se volatilizeze

destul de intens peste 950oC. În timpul prăjirii, PbS nu se oxidează total (mai ales în cazul concentraţiilor

cu cupro – plumboase) şi din această cauză în aglomeratul de plumb se găsesc oxid, sulfat şi sulfură de

plumb, în cantităţi variabile,în funcţie de compoziţia materiei prime şi de condiţiile în care s-a desfăşurat

procesul de oxidare. La prăjirea unui concentrat selectiv plumbos este necesar ca toată cantitatea de sulfură

de plumb să fie transformată în oxid, în asemenea condiţii reducerea oxidului la topire este mai uşoară şi

mai completă [8].

Formarea sulfatului de plumb la prăjire este dăunătoare deoarece acesta în timpul topirii

aglomeratului se reduce la sulfura (care trece în mata) micşorând r andamentul de extragere a plumbului. Îngeneral, sulfatul se formează mai uşor când prăjirea se desfăşoară la temperaturi joase (sub 600oC), în

prezenţa unei concentraţii mari de SO3 (în gaze) şi a unor catalizatori cum ar fi unii oxizi ai metalelor

(Fe2O3, Cu2O etc.). La temperaturi mai mari de 600oC, reacţia de disociere a SO3 ( SO3 SO2 + ½O2 –

23450 cal.) se desf ăşoară de la stânga la dreapta, în aceste condiţii, formarea sulfatului de plumb nu mai

poate fi favorizată.

Pirita (FeS2), în timpul încălzirii (300 – 700oC), în prezenţa oxigenului din aer se oxidează cu

formarea trioxidului de fier şi a oxidului feroferic (Fe3O4) care de obicei sunt conţinuţi în aglomerat:

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 +8SO2 + 790600 cal.

3FeS2 +8O2 = Fe3O4 + 6So2 + 565400 cal.



8

La temperaturi joase (200 – 350oC) în prezenţa oxigenului din aer se mai poate oxida conform

reacţiei:

FeS2 + 3O2 = FeSO4 + ŞO2 + 249050 cal.

La încălzire, sulfatul de fier se descompune prin disocierea sa într-un curent de aer ce formează

Fe2O3.

Pirita (FeS2) ca şi pirotina (Fe7S8) se caracterizează printr -o tensiune de disociere mare, la

temperaturi joase aceste sulfuri se descompun fără mari dificultăţi

FeS2 => FeS + S – 19600 cal

Fe7S8 => 7FeS + S.

Sulfura de fier rezultată prin disociere se oxidează destul de uşor conform reacţiilor :

FeS + 3/2 O2 = FeO + ŞO2 + 111350 cal

3FeS + 5O2 = Fe2O4 + 3So2 + 411350 cal

2FeS + 7/2 O2 = Fe2O3 + 2SO2 + 292600 cal.

La dimensini mai mici ale grautilor (în jur de 0,1 mm) sulfură de fier se aprinde în jurul

temperaturii de 300oC.

Oxidul de fier (FeO) care se formează la oxidare, în prezenţa SiO2 se combină cu acesta formând un

silicat: 2FeO + SiO2 = 2FeO . SiO2 + 26400 cal (faialita).

Sulfurile de arsen şi stibiu se topesc la temperaturi relativ scăzute

(As2S3 se topeşte la 393oC, iar Sb2S3 la 550oC). Aceste sulfuri fiind uşor volatile, se pot volatiliza parţial

înainte de topire. Oxidarea lor se desfăşoară conform reacţiilor:

As2S3 + 9/2 O2 = As2O3 + 3SO2 + 339000 cal

Sb2S3 + 9/2 O2 = Sb2O3 + 3SO2 + 339350 cal.



9

As2S3 începe să se oxideze la 215oC, iar Sb2S3 la 190oC. În concentratul sulfuros, arsenul se poate

afla în stare combinată cu fierul şi sulful sub formă de arsenopirita (FeAsS), care, în atmosfer ă se oxidează

cu formarea trioxidului volatil:2FeAsS + 5O2 = Fe2O3 + Aş2O3 +2SO2 .

As2O3 şi Sb2O3 se volatilizează uşor, din această cauză o mare parte din aceşti trioxizi sunt

antrenaţi de către gaze, fiind regăsiţi în prafurile volatile. Sb2O3 (are o tensiune de vapori mai mică) se

topeşte înainte de a se vaporiza intens şi din această cauză contribuie într-o mare măsură la aglomerarea

particulelor de minereu sau concentrat. În prezenţa unui exces mare de aer (şi a unor oxizi Fe2O3, Cu2O etc.

care joacă rolul unor catalizatori), trioxizii de arsen şi stibiu trec în pentaoxizi care nu mai sunt volatili:

Aş2O3 + O2 = Aş2O5 + 62350 cal

Sb2O3 + O2 = Sb2O5 + 48000cal.

Pentaoxizii au proprietatea de a reacţiona cu unii oxizi ai metalelor, formând compuşi complecşi

stabili:

Aş2O5 + 3PbO = Pb3 (AsO4)2

Sb2O5 + 3PbO = Pb3 (SbO4)2.

Prezenţa acestor a în materialul aglomerat nu este de dorit deoarece după topire, As şi Sb trec în

mare parte în plumbul brut, provocând greutăţi la rafinarea termică. În practică, adăugarea cărbunelui sau a

piritei la încărcătura de prăjire aglomerată contribuie la îndepărtarea arsenului şi a stibiului. Prezenţa

calciului (în lipsa SiO2) contribuie la legarea pentaoxizilor sub formă de arsenaţi şi antimoniaţi de ca lciu

care rămân în materialul aglomerat.

C. Topirea reducătoare

Topirea reducătoare se realizează în cuptoare Watter -Jacket, încărcătura destinată topirii

reducătoare cuprinzând aglomerat plumbos, produse intermediare de retur (zgura bogată, mata săracă,

lipituri de cuptor), fondanţi care nu au fost adăugaţi la aglomerare şi cocs.



10

Alimentarea cuptorului se face în ordinea următoarelor: cocs, zgură şi mată, aglomerat, eventual

adaosuri de fondanţi şi în cele din urmă celelalte materiale cu conţinut de plumb. Gazele circulă în

contracurent cu aceste materiale şi se cedează căldură. Datorită atmosferei puternic reducătoare vor fireacţii de reducere.

Agenţii reducători sunt mai ales oxidul de carbon din cocs. În acest cuptor se deosebesc şi zone

termice diferite:

1 – zona de preîncălzire 100 – 400oC în care au loc procese endoterme, se evaporă apa

hidroscopica şi de constituţie;

2 – zona de reducere superioară în care au loc procese la temperatura de 400 – 700 oC. Se

continuă procesele endoterme şi încep alte procese cum ar fi: disocierea unor sulfaţi şi carbonaţi,

reducerea oxizilor mai puţin stabili:

PbO + CO Pb + CO2 + Q (1)

PbO + C Pb + CO – Q (2)

Mai pot avea loc o serie de reacţii între PbS, PbO şi PbSO 4 cu formare de plumb metalic şi bioxid

de sulf (SO2).

PbSO4 + 4 CO PbS + 4 CO2 (3)

PbSO4 + 4 C PbS + 4 CO (4)

Reacţiile (3) şi (4) trec în mata micşorând randamentul de extracţie a plumbului.

3 – zona de reducere inferioară 700 – 900 oC asigur ă accelerarea r eacţiilor şi proceselor începute în

zone de reducere superioară. Carbonul solid începe să devină un reducător activ, capacitatea sa de

reducere creşte pe măsură ce temperatura e mai ridicată. Tot în această zonă reacţiile de reducere a oxizilor

de fier se desfăşoară mai intens.

3 Fe2O3 + CO 2 Fe3O4 + CO2 (5)

Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2 (6)

FeO + CO Fe + CO2 (7)

Fe3O4 + 4 CO 3 Fe + CO2 (8)



11

De obicei în timpul topirii se urmăreşte zgurificarea FeO cu SiO2 sub formă de fayalita.

2 FeO + SiO2 2 FeO . SiO2 (9)

În acest fel se evita formarea fierului metalic.

4 – zona de topire şi de formare a zgurii 900 – 1200oC este zona în care reacţiile şi procesele

începute în zonele superioare ale cuptorului se termină. Plumbul redus în celelalte zone se scurge printreceilalţi componenţi ai încărcăturii dizolvând în calea sa o serie de alte componente (elemente) cum ar fi:

As, Sb, Ag şi alte metale. Silicaţii de plumb se reduc conform reacţiei:

2 PbO . SiO2 + 2 C 2 Pb + 2 SiO2 + 2 CO (10)

Procedeul de topire în I.S.P.

Reducerea aglomeratului zincos în cuptoarele cu cuvă este unul dintre cele mai moderne procedee

continue de extracţie a zincului şi plumbului care se aplică industrial într -un număr tot mai mare de tari.

În condiţii obişnuite reducerea oxidului de zinc (ZnO) din aglomeratul de zinc metalic cu ajutorul

carbonatului din încărcătură nu este posibilă deoarece zincul obţinut prin reducere la temperatura din

cuptor care este superioară punctului sau de fierbere se reoxideaza din nou datorită excesului de CO2 din

gazele arse. Pentru a se evita acest inconvenient în procesul I.S.P. condensarea vaporilor de zinc, antrenaţi

de gazele rare care conţin CO2 se realizează prin dizolvarea zincului şi plumbului lichid fie dispersat în

condensatoare anexe cu care este prevăzut cuptorul cu cuvă.

Amestecul de gaze format din 18% CO, 11% CO2 5 – 6% Zn, restul N2, din cuptor la 1000 oC

permite ca zincul ajuns în condensator să fie sub formă de vapori unde condensează pe suprafaţa particulei

fine de plumb şi se dizolvă în plumbul lichid. În felul acesta se obţine aliajul Pb – Zn care este supus unei

separări prin licuaţie în urma căreia rezultă două faze lichide plumb şi zinc. Procedeul I.S.P. permite

prelucrarea concentratelor zincoase şi a celor complexe plumb-zincoase deoarece în cuptoare sunt create

şi condiţii de reducere a PbO la plumb metalic.

Procedeul I.S.P. are avantajele:

asigur ă prelucrarea concentraţiilor colective plumb-zincoase sau a amestecului de

concentrate selective de plumb şi zinc obţinându-se în acelaşi cuptor plumb şi zinc

conţinute în încărcătură;

permite înlocuirea flotaţiei selective cu flotaţia colectivă ceea ce asigură mărimea



12

extracţiei în metal;

permite prelucrarea unor concentrate zincoase cu conţinut redus de zinc 20 – 30% şi

maxim de fier 15 – 30%.

Cuptorul I.S.P. este asemănător cuptorului Watter -Jacket cu deosebirea că temperatura este mai

înaltă şi se realizează prin preîncălzirea încărcăturii la 700

o

C. Preîncălzirea aerului se face înrecuperatoare metalice cu funcţionare în contracurent. Zgura şi plumbul brut se elimină la partea

inferioară a cuptorului prin intermediul cuvei anticreuzet ca şi la cuptoarele cu cuva obişnuită.

Încărcătura este constituită din aglomerat, autofondant, şi cocs. Aglomeratul obţinut pe bandă este

supus măcinarii şi sortării, fiind trimis la sortare. Încărcătura se introduce pe la partea superioară a

cuptorului utilizând sistemul de alimentare cu dublu clopot pentru evitarea pătrunderii aerului care ar

putea reoxida vaporii de zinc formaţi în cuptor. Gazele şi vaporii de zinc formaţi se evacuează prin două

conducte amplasate la partea superioară pe ambele părţi ale cuptorului ce pătrund apoi în două

condensatoare.

Produsele topirii în cuptoarele I.S.P. sunt:

zinc brut, conţine 98% Zn; 1 – 2% Pb; 0,02 – 0,03% Fe; 0,05 – 0,08% Cu şi este

supus în continuare operaţiei de rafinare;

plumb brut, conţine As, Bi, Cu şi metale preţioase, având compoziţia chimică

asemănătoare celui obţinut în cuptoarele cu cuvă;

zgura, conţine 1% Pb; 5 – 8% Zn; 0,5% Cu după granulare se stochează pe bandă;

pulberi albastre, sunt prafuri volatile ce se colectează în sistemele de filtrare al

gazelor. Acolo se usca, se paletizează şi se recircula la aglomerare.

Zincul tehnic (97 – 98,5% Zn) obţinut se toarnă în lingouri cu greutate de 20 kg.

Plumbul brut se decuprează prin licuaţie şi se toarnă în anozi şi apoi se rafinează electrolitic.

Gazele sulfuroase au un conţinut de circa 5% SiO2 şi sunt utilizate la fabricarea acidului sulfuric.

Zgura după decantare în anticreuzet este granulată.

D. Rafinarea plumbului brut

Operaţia metalurgică efectuată în scopul obţinerii metalului principal în stare pură poartă numele

de rafinare.

Cu toate măsurile care se iau în practică industrială a elaborării aliajelor neferoase, acestea conţin o

anumită cantitate de impurităţi metalice, incluziuni, nemetalice şi gaze şi ca atare nu sunt corespunzătoare



13

pentru umplerea formelor de turnare, fiind necesar a se aplica o purificare prealabilă turnării şi anume

rafinarea.

Calitatea topiturii metalice, respectiv a semifabricatelor turnate, poate fi definit ca o corelaţie între

conţinutul de impurităţi metalice, conţinutul de gaze şi conţinutul de incluziuni nemetalice. Rafinarea topiturilor metalice se realizează în cele mai multe sectoare de elaborare a aliajelor

neferoase, prin folosirea fluxurilor.

În plumbul brut obţinut la topirea reducătoare se găsesc o serie de elemente însoţitoare ca Cu, Aş.

Mata plumbo-cuproasa este o topitură de Cu2S şi FeS precum şi alte sulfuri metalice şi conţine 10

– 30% Cu; 8 – 20% Pb; 3 – 8% Zn; 18 – 24% S; 20 – 40% Fe şi 500 – 600 g metale preţioase.

Zgura este un amestec de silicaţi de fier şi calciu, conţine oxizi de fier 25 – 40%, oxizi de calciu 14

– 28%, oxizi de siliciu 25 – 41%, oxizi de zinc 2 – 15%, oxizi de plumb 1,5 – 3%. Au temperatura de topire

1100 – 1200 oC.

Praful volatil antrenat cu gazele arse şi captat în filtre şi în canalul de fum deseori reprezintă 3 – 5%

din cantitatea încărcăturii, conţinând 25 – 60% Pb, 7 – 17% Zn, 1 – 3% Cu, 1 – 6% Fe, 1 – 5% SiO2, 4 –

10% S.[3]



14

Etapa 3 - Schema de generare a deşeurilor

Fig.2. Schema de generare a deşeurilor



15

Etapa 4 - Prezentarea deşeurilor rezultate din procesul tehnologic

4.1 Deşeuri rezultate în urma operaţiei de flotaţie

Aceste deşeuri sunt reprezentate prin:

A. STERILUL DE FLOTAŢIE;

B. APA INDUSTRIALĂ;

A. STERILUL DE FLOTAŢIE – este reprezentat prin resturile minereului supus operaţiei de

flotare. Acesta este alcătuit din minereuri sărace, resturi de roci şi pământ. Prezenţa sulfurilor şi în special

a piritei declanşează procesul de alterare cu formarea de H2SO4 şi care contribuie în bună măsură la

poluarea solului şi a apelor din zonele învecinate.

B. APA INDUSTRIALĂ – rezultată în urma procedeului de flotaţie a minereului este încărcată cu

diferiţi compuşi ai metalelor grele, cât şi ai sulfului.

Cantităţile de apă reziduală provenite de la diferite instalaţii de preparare a minereurilor se

apreciază a fi de ordinul:

- 1000 m3 de apă de la o flotaţie de 250 t minereu/zi;

- 2000 m3 de apă de la o cianuraţie de 250 t minereu/zi;

- 2500 m3 de apă de la o spălătorie de 250 t minereu/zi.

Apa industrială provenită din urma acestor operaţii este recirculata în proporţie de 70% - 80%,

restul fiind transportată către staţia de preepurare respectiv epurare înainte de a fi eliberată în circuitele de

canalizare.

4.2 Deşeuri rezultate în urma operaţiei de prăjire aglomerată


A. GAZE - (SO2, SO3, )

Gazele rezultate în urma procesului de prăjire aglomerată sunt gaze cu dioxid de sulf, trioxid de

sulf, şi vapori de acid sulfuric şi diferiţi oxizi ai Pb şi Cu.



16

Prin operaţii de filtrare succesivă şi descompunere chimică a acestor gaze nocive se reuşeşte

stoparea eliminării lor în atmosferă în măsură totuşi relativ mică.

4.3 Deşeuri rezultate în urma procesului de topire


A. ZGURĂ (cel mai reprezentativ d.p.d.v cantitativ);

B. GAZE;

C. PRAF;

D. PULBERI DE Zn, Cd, Pb;

A. ZGURA – prezentată pe larg în continuare;

B. GAZE - ca şi la operaţia de prăjire aglomerată gazele rezultate în urma proceselor de ardere şi

descompunere chimică ce au loc în cuptor sunt reprezentate prin monoxidul de carbon, dioxid şi trioxide

de sulf precum şi oxizi ai Pb şi Cu;

C. PRAFUL – reprezintă un reziduu ce rezultă în urma proceselor de ardere a concentratului de

plumb şi celorlalte materii prime. Cu ajutorul fitrelor de praf, acesta este colectat, depozitat şi valorificat

ulterior.

D. PULBERILE DE Zn, Cd, Pb – rezultă în urma procesului de topire. Acestea sunt colectate şidepozitate în spaţii special amenajate, urmând a fi valorificate ulterior.

4.4 Deşeuri rezultate în urma procesului de rafinare


A. SCOARŢE REZULTATE DIN PRELUCRARE;

B. GAZE;

A. SCOARŢELE – sunt produşi rezultanţi ai procesului de rafinare. Acestea prezintă în compoziţia

lor concentraţii destul de însemnate de metale rare. Sunt colectate şi transportate spre a fi valorificate,

metalele pe care le conţin cum ar fi Cu, Au, Ag, Sb, Bi, etc.



17

B. GAZELE –rezultante sunt în special alcătuite din monoxid şi dioxid de carbon, dioxid şi trioxid

de sulf, precum şi oxizi de plumb şi zinc [4].

Etapa 5 - Gestionarea deşeului de zgură

5.1. Identificarea provenienţei

Zgura metalurgică reprezintă un reziduu rezultat în urma procedeului de topire a aglomerantului

plumbos. Aceasta reprezintă un compus siderurgic alcătuit din oxizi şi aluminosilicaţi. Zgura este o

combinaţie de oxizi proveniţi din materiale din încărcătură, din fondanţi, din oxizi rezultaţi la oxidereaelementelor băii metalice, a erodării materialelor refractare.

Fig.3. Zgura industrială [7].

Zgura de furnal se formează la obţinerea plumbului în cuptoare, ca produs secundar al reacţiilor de

reducere a oxizilor de plumb cu monoxidul de carbon provenit de la arderea cocsului. În cuptor, alături de

minereul de plumb şi cocs, se introduc şi fondanţi pentru îndepărtarea impurităţilor (compuşi cu sulf,



18

aluminiu, siliciu, cupru etc.) prin reacţii în fază lichidă, cu oxidul de calciu. Topitura formată, prin reacţia

oxidului de calciu cu impurităţile din minereul de plumb, se separă în zgura la partea superioară, dat fiind

densitatea mult mai mică (aproximativ 2200 kg / m3) faţă de cea a plumbului topit (7800 kg / m3).

În procesul metalurgic, zgurile au un rol important, deoarece asigura separarea completă a

nemetalului de minereu. În plus au un rol afinant, prin solubilizarea impurităţilor din plumbul brut, înspecial a sulfurilor.

Cantitatea de zgură rezultată depinde, în mare măsură de performanţele procedeului. Astfel, cele

mai eficiente procedee de obţinere a plumbului pot pr oduce 250 – 300 kg de zgură per tonă de plumb, iar

raportul mediu, zgură / plumb este de 0,8.

Aşa cum s-a arătat anterior, în compoziţia zgurilor de cuptor intra totalitatea oxizilor nereductibili,

precum şi diferite combinaţii ale nemetalelor cu sulful. Sterilul minereurilor de plumb, precum şi cenuşa

cocsului conţin în principal SiO2 şi Al2O3. Siliciul, într-o oarecare măsură se reduce şi se va regăsi în

plumb. Al2O3 se va regăsi în totalitate în zgură.

Pentru creşterea stabilităţii SiO2 şi a celorlalţi compuşi nereductibili în cazul zgurilor, în procesul

din cuptor este introdus CaO fie prin calcar, direct în încărcătura cuptorului, fie prin intermediul

aglomeratului. În acest scop, dar şi pentru îmbunătăţirea proprietăţilor zgurii, se foloseşte şi MgO.

Introducerea CaO şi MgO în încărcătura cuptorului se face în raport bine determinat, corelat cu

conţinuturile de CaO şi Al2O3 adus de încărcătură formată din minereu şi cocs. Raţiuneaintroducerii fondanţilor se bazează pe formarea de combinaţii chimice complexe cu puncte de topire

scăzute, mai mici decât a fiecărui oxid din compoziţie luat separat. În zgurile de cuptor, aceşti patru

componenţi principali însumează circa 90 % din totalul constituientilor.

În afară de cei patru componenţi principali, în compoziţia zgurilor exista o serie de compuşi a căror

prezenţă este benefică pentru caracteristicile zgurii : temperatura de topire, vâscozitatea. În zgura se

regăsesc cantităţi mai mici de oxid feros (FeO) şi manganos (MnO), cantitatea acestora fiind dependentă în

primul rând de starea termică a creuzetului, deci de gradul lor de reducere. Pe parcursul formării şi

definitivării zgurilor în zguri primare şi intermediare, componenta acesteia în PbO are valori de la 10 – 20

% (în condiţii anormale, chiar mai mult). În zgurile finale, conţinutul de PbO scade simţitor, fiind regăsit

doar în proporţie de 1,5 % (de regulă , câteva zecimi de procent).



19

5.2. Modul de colectare

Colectarea zgurii se realizează imediat ce procesul de rafinare se încheie. Aceasta colectare se face

în oalele cu zgură.

5.3. Modul de depozitare

Depozitarea zgurii se realizează în bazine special amenajate din beton armat. Depozitarea, de la caz

la caz este una temporară, zgura urmând a fi valorificata ulterior [5].

5.4. Transportul zgurii

Vagoanele cu oale de zgură servesc pentru transportul zgurii de la furnal la instalaţiile de prelucrare

a acesteia – granulari, expandări etc. sau în haldele de zgură. Ca volum, în România, la furnalele cu

volum mic, s-au utilizat oale de 11 m3, iar la furnalele cu volum peste 1000 m3, se folosesc oale de 16,5 m3.

Diferenţa constructivă a acestora consta în faptul că oalele de 11 m3 aveau o secţiune circulară, iar cele de

16,5 m3 aveau formă ovală (fig.2).

Oalele de zgură sunt înzidite la interior cu cărămidă refractara din şamota sau aluminoasa,realizându-se la blindaj o izolaţie din azbest, apoi un strat de cărămidă refractară de rezistenţă şi un strat de

uzură. Atunci când, după un număr de descărcări, acest strat capăta un înalt grad de uzură, oala se

reintroduce la rezidirea completă a stratului de contact cu zgura lichidă.

Înzidirea oalelor este o înzidire foarte îngrijită şi se realizează cu cărămizi fasonate.

Înainte de a fi trimise la furnal şi încărcate cu zgura lichidă, oalele sunt trecute pe la secţia pregătire

oale zgură (POZ), unde sunt verificate, şi unde li se aplică un strat de var la interior, pentru a împiedica

aderenta zgurii lichide la căptuşeala refractara a oalelor.



20

Fig.4. Vagon cu oala de zgură [7]

Oala de zgură propriu-zisă este un recipient de formă conică în secţiune verticală, executată din oţel

turnat sau din fonta hematitica, având pereţii de grosimi cuprinse între 50 – 100 mm. Interiorul oalei este

neted pentru a uşura curgerea şi desprinderea scoarţelor de zgură. La exterior, oala are prevăzute nervuri

pentru consolidare şi răcire. În afară de aceste nervuri, la partea superioară pe exterior pe oală sunt realizaţi

4 umeri de sprijin la nivelul carului, iar mai jos, este dotată cu patru reazeme pentru împănare. Aceste

reazeme au rolul de a menţine oala pe carul de transport şi în timpul basculării. Pentru a evita

autobascularea în timpul umplerii şi transportului pe car, centrul de greutate al oalei şi al lichidului din

aceasta trebuie să se afle sub inelul de sprijin de pe vagon.

Vagonul pentru transportul oalei de zgură se compune din două parţi importante: Vagonul propriu-zis şi sasiul având la capete sisteme de ancorare la şină de cale ferată, în timpul

basculării ;

Inelul de sprijin, care are în componenţa inelul propriu-zis, fusurile de sprijin şi sistemul de rotire

(basculare).

Sistemul de basculare este format din :



21

Fusurile cu roţi dinţate pe care se sprijină inelul ;

Cremalierele pe care rulează rotile dinţate de pe fusuri ;

Reductorul care antrenează roata dinţată a fusului ;

Motorul electric de acţionare.

Rotirea de către reductor a rotii dinţate asigura atât bascularea oalei de zgură, cât şi o deplasare peorizontală a acesteia, îndepărtând astfel jetul de zgură de axă liniei ferate.

5.5. Modul de valorificare

Zgurile de furnal au căpătat o utilizare diversificată, atât în stare prelucrată direct în uzinele

metalurgice, cât şi în stare neprelucrată, răcită. Cel mai utilizat procedeu de prelucrare a zgurilor îl

constituie granularea, produsul având întrebuinţări îndeosebi în industria cimentului. Zgura cristalină poate fi folosită pentru fabricarea de pavele sau în construcţii rutiere, după ce a fost concasată. Zgurile care

au un conţinut ridicat de CaO pot fi utilizate în agricultură pentru tratarea solurilor acide. Zgura expandată

poate fi utilizată în construcţii ca termoizolator. Tot ca termoizolator poate fi folosită şi zgura sub formă de

vată de sticlă.

Exploatarea furnalelor de construcţie mai veche, dotate cu instalaţii de prelucrare amplasate în

afară furnalului, asigurau prelucrarea a circa 80 % din cantitatea de zgură produsă. Restul de 20 %, sub

forma scoarţelor ce se solidificau pe pereţii sau la suprafaţă lichidului din oală de transport, era basculată în

haldele special amenajate. Producţia mare de zgură a făcut ca aceste halde să ocupe şi să scoată din uz

suprafeţe mari de teren, în plus, în zona acestora echilibrul ecologic este serios afectat. Din această cauză,

s-a pus problema prelucrării în totalitate a zgurilor şi dezafectarea haldelor. Această dezafectare a însemnat

recuperarea fierului şi a plumbului, prelucrarea mecanică a zgurilor excavate.

Prelucrarea şi calitatea produselor rezultate în urma prelucrării are la baza proprietăţile zgurilor

evacuate din furnal. La o răcire suficient de lentă, zgura lichidă capăta o structură cristalină. Gradul de

cristalizare depinde în primul rând de structura mineralogică a componenţilor de bază ai zgurilor, structura

(în stare răcită), tabelul de mai jos.



22

Tabelul 1

Denumire mineral Formula chimică Temperatura de topireoC

Monosilicat de calciu CaOSiO2 1540

Silicat bicalcic 2CaOSiO2 2130

Silicat tricalcic 3CaOSiO2 1475Okermanit 2CaOMgOSiO2 1458

Helenit 2CaOAl2O3SiO2 1590

Anortit CaOAl2O32SiO2 1550

Diopsid 2CaOMgOSiO2 1391

Monticelit CaOMgOSiO2 1498

Spineli MgOAl2O3 2135

MelilitSol. solidă de helenit +

okermanit



23

Etapa 6 - Schema de valorificare a zgurii

Fig.5.Schema de valorificare a zgurii

Construcţii rutiere

Depozitare

Fabrică de pavele

Transport

Zgura

Agricultura



24

Bibliografie

[1] Metalurgia cuprului,plumbului şi zincului – Oprea Florea, editura tehnică Bucureşti, an 1965;

[2] Metalurgiile elementelor însoţitoare ale metalelor neferoase uzuale – Oprea Florea, Ilinescu Emil,

Segarceanu Teodor, editura tehnică Bucureşti, an 1968;

[3] Tehnologii metalurgice – Moldovan Petru, Brabie Voicu, Tocaci Lucia, Badea Sorin, Cazimirovici

Eugen. Florian Emil, editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti, an 1979;

[4] Utilaje şi instalaţii pentru depozitarea, prelucrarea şi valorificarea deşeurilor – Vlad Maria, Dragomir

Ştefan, Univ. “Dunărea de Jos” Galaţi, 2001;

[5]. Valorificarea deşeurilor şi subproduselor industriale în construcţii – Maria Gheorghe, editura

MatrixRom Bucureşti, an 1999;

[6] Utilaje pentru mărunţirea materialelor solide – îndrumar de proiectare – Gheorghe Ene, Gheorghiţă

Tomescu, editura Matrix, an 2005;

[7]*** https://www.google.ro/

[8]***

http://www.referatele.com/referate/chimie/online7/Referat-metale---metale-neferoase-si-metale-feroase-r

eferatele-com.php

https://www.google.ro/

http://www.referatele.com/referate/chimie/online7/Referat-metale---metale-neferoase-si-metale-feroase-referatele-com.php




https://www.google.ro/

proiect gd

Documents