4.3.1. Цветная металлургия

Наибольшее количество диоксида серы (после выбросов от сгорания топлива, составляющих более 10 % общего количества выделяющегося SO2) выделяется в процессах обжига и перера­ботки сульфидных руд меди, свинца и цинка. Имеются произ­водства, которые выбрасывают в атмосферу газы, содержащие около 4 – 10 % SO2, что является достаточным для организации производства серной кислоты. Этому мешает лишь удаленность предприятия по первичной обработке руд цветных металлов от районов, где серная кислота могла бы применяться для произ­водства удобрений или в химических процессах.

Отмечено, например, что Австралия, импортирующая серу для производства сельскохозяйственных удобрений, могла бы обес­печить себя собственным сырьем, используя серосодержащие от­ходы, образующиеся в металлургическом производстве.

Выходящие из плавильных печей (особенно медных) газы, содержащие SО2, оказывают опасное воздействие на растительность. Гибель растительности, сопровож­дающаяся эрозией почв, привела к появлению пустынных райо­нов, типичных для Дактауна, Теннеси, Квинстоуна, Тасмании и др., где из печей для выплавки меди и других цветных ме­таллов в атмосферу выбрасывали газы без очистки.

В процессе выплавки меди (рис. 4.2), руда подвергается пер­вичному окислительному обжигу для частичного удаления серы; при этом концентрация ее в отходящих газах составляет около 8 %. Продукт обжига представляет собой смесь сульфидов и ок­сидов меди и железа. Его направляют одновременно с известня­ком или кремнеземом в качестве флюса в отражательную печь, где он взаимодействует с оксидами металлов и другими приме­сями.


При этом на поверхность расплава всплывают сульфиды меди и железа, образуя штейн. Отходящие газы содержат 1 – 2 % SO2. Для поглощения SO2 требуются специальные методы.

Штейн затем нагревают в конверторе, где одновременно с окислением железа происходит окисление оставшейся серы до диоксида, концентрация которого в отходящих газах составляет около 3 – 5 %. В целом получение меди можно описать следующими химическими реакциями:

2 Cu2S + 3 O22 Cu2O + 2 SO2

2 Cu2O + Cu2S 6 Cu + S O2

Свинец и цинк чаще всего получают из сульфидных минера­лов галенита (PbS) и цинковой обманки (ZnS), которые обыч­но присутствуют вместе.

Руду подвергают обжигу в печи с движущейся решеткой, либо в печи с псевдоожиженным слоем. Отходящие газы, содержащие до 6 % SO2, используют, когда это возможно, для производства серной кислоты. В этом случае главной проб­лемой является содержание в выходящих из обжиговых печей га­зах триоксида мышьяка (As2O3), хлористого водорода (HCl), фтористого водо­рода (HF) и других примесей, являющихся катализаторными ядами.

Они мешают протеканию стадии каталитического окисления, по­этому их необходимо удалять из газового потока вместе с приме­сями твердых частиц. При получении цинка, кроме SO2, выделяется и угарный газ:

ZnS + 3/2 O2 > ZnO + SO2

ZnO + C > Zn + CO