SKŁAD CHEMICZNY PIRYTU W MIESZANCE WSADOWEJ DO PIROMETALURGICZNEGO PROCESU OTRZYMYWANIA CYNKU I OŁOWIU

Podobne dokumenty
ZDZISŁAW ADAMCZYK, KATARZYNA NOWIŃSKA *

KATARZYNA NOWIŃSKA * ODPADY Z PROCESU SZYBOWEGO PIROMETALURGICZNEGO OTRZYMYWANIA CYNKU I OŁOWIU ORAZ ICH MOBILNOŚĆ W ŚRODOWISKU GRUNTOWO-WODNYM

GRUPA KAPITAŁOWA ZGH SZANSE I ZAGROŻENIA - Huta Cynku Miasteczko Śląskie Spółka Akcyjna. Wojanów - Wrzesień 2012

SZACOWANIE ILOŚCI METALI CIĘŻKICH W SKŁADOWISKU ODPADÓW NIEBEZPIECZNYCH HUTY CYNKU MIASTECZKO ŚLĄSKIE

BADANIA ZRÓŻNICOWANIA RYZYKA WYPADKÓW PRZY PRACY NA PRZYKŁADZIE ANALIZY STATYSTYKI WYPADKÓW DLA BRANŻY GÓRNICTWA I POLSKI

HUTA CYNKU MIASTECZKO ŚLĄSKIE SPÓŁKA AKCYJNA HUTA CYNKU MIASTECZKO ŚLĄSKIE S.A.

INIERACTION SPARKS - MINERALS Interakcje wyładowania elektryczne - minerały

BADANIE WYNIKÓW NAUCZANIA Z CHEMII KLASA I GIMNAZJUM. PYTANIA ZAMKNIĘTE.

SZACOWANIE STOPNIA ZANIECZYSZCZENIA GLEB NA PODSTAWIE POMIARÓW ICH PODATNOŚCI MAGNETYCZNEJ

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

Badania nad zastosowaniem kondycjonowania spalin do obniżenia emisji pyłu z Huty Katowice S.A w Dąbrowie Górniczej

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

Średni współczynnik toksyczności spalin emitowanych z procesów spopielania odpadów niebezpiecznych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1050

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 975

LABORATORIUM ANALITYCZNEJ MIKROSKOPII ELEKTRONOWEJ (L - 2)

Konsolidacja producentów cynku w Polsce

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1357

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

MOBILNOŚĆ PIERWIASTKÓW TOWARZYSZĄCYCH ODPADOM HUTNICTWA CYNKU I OŁOWIU W ŚRODOWISKU

Dystrybucja wybranych pierwiastków towarzysz¹cych w procesie technologicznym ISP w HC Miasteczko Œl¹skie w aspekcie ich odzysku i wp³ywu na œrodowisko

KRYSTALIZACJA I MIKROSTRUKTURA BRĄZU CuAl10Fe5Ni5 PO RAFINACJI

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Bezpieczeństwo ekologiczne współspalania odpadów w piecach cementowych. Dyrektor ds. Produkcji Paweł Zajd

Wtrącenia niemetaliczne w staliwie topionym w małym piecu indukcyjnym

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

Zawartoœæ pierwiastków towarzysz¹cych w materia³ach procesu technologicznego ISP Huty Cynku Miasteczko Œl¹skie

Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1525

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

Właściwości tworzyw autoklawizowanych otrzymanych z udziałem popiołów dennych

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

Podstawy krystalochemii pierwiastki

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Wtórne odpady ze spalania odpadów komunalnych. Bariery i perspektywy ich wykorzystania

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

Instytut Maszyn Cieplnych

Wpływ popiołów lotnych krzemionkowych kategorii S na wybrane właściwości kompozytów cementowych

JAKOŚĆ POWIETRZA W WARSZAWIE

CHARAKTERYSTYKA CHEMICZNA I MINERALOGICZNA WYBRANYCH ŁUPKÓW POCHODZĄCYCH Z LEGNICKO-GŁOGOWSKIEGO OKRĘGU MIEDZIOWEGO

Lista badań prowadzonych w ramach zakresu elastycznego nr AB 550

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

TECHNOLOGIA RECYKLINGU KINESKOPÓW CRT

Proszki metalowe. PRODUCENT VMP Research & Production Holding JSC (VMP Holding) Ekaterinburg,Russia

Paweł Kapusta Barbara Godzik Grażyna Szarek-Łukaszewska Małgorzata Stanek. Instytut Botaniki im. W. Szafera Polska Akademia Nauk Kraków

Kontrolowane spalanie odpadów komunalnych

(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1. (51) IntCl6: PL B1 C22B 7/00 C01G 5/00. (54) Sposób odzyskiwania srebra z surowców wtórnych

Mapa obszarów zdegradowanych i podwyższonego zagrożenia naturalnego

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

SILUMIN OKOŁOEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

Lp. STANDARD PODSTAWA PRAWNA

Magdalena Jabłońska-Czapla Eligiusz Kowalski Jerzy Mazierski

BADANIA WTRĄCEŃ TLENKOWYCH W BRĄZIE KRZEMOWYM CUSI3ZN3MNFE METODĄ MIKROANALIZY RENTGENOWSKIEJ

Zgłoszenie ogłoszono:

Najlepsze dostępne praktyki i technologie w metalurgii. dr hab. inż. M. Czaplicka, Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (badania przemysłowe)

Scenariusz lekcji z przedmiotu chemia dla klas I zakres podstawowy; czas trwania lekcji 45 min.

WIZUALIZACJA PROCESU PRODUKCJI CYNKU I OŁOWIU ORAZ RAPORTOWANIE PRODUKCJI BIEŻĄCEJ

SYSTEMY WSPOMAGANIA w INŻYNIERII PRODUKCJI Rozpoznawanie Złóż i Budownictwo Podziemne Volume 6 issue 3

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

METODY ZAGOSPODAROWANIA PYŁÓW Z ELEKTROSTALOWNI

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Badania uwalniania rtęci w procesie spalania węgla i biomasy w gospodarstwach domowych

Chemia Grudzień Styczeń

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (badania przemysłowe)

Sabina Dołęgowska, Zdzisław M. Migaszewski Instytut Chemii, Uniwersytet Humanistyczno- Przyrodniczy Jana Kochanowskiego w Kielcach

Procesy biotransformacji

uczeń opanował wszystkie wymagania podstawowe i ponadpodstawowe

Wpływ niektórych czynników na skład chemiczny ziarna pszenicy jarej

Tabela 1. Zakres badań fizykochemicznych odpadu o kodzie w 2015 roku

BUDOWA STOPÓW METALI

WPŁYW TEMPERATURY WYŻARZANIA NA WIELKOŚĆ ZIARNA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 888

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (badania przemysłowe)

Warszawa, dnia 18 września 2012 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 24 sierpnia 2012 r.

Stan odżywienia drzewostanów na obszarze Sudetów i Beskidu Zachodniego

OPIS PATENTOWY C22B 7/00 ( ) C22B 15/02 ( ) Sposób przetwarzania złomów i surowców miedzionośnych

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 700 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 10 próbkach gleby,

Ocena kruszywa hutniczego sezonowanego i kruszywa hutniczego niesezonowanego w aspekcie ekologicznym dla Tube City IMS Poland Sp. z o.o.

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 274

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

PRZEDMIOT ZLECENIA. Odebrano z terenu powiatu Raciborskiego próbki gleby i wykonano w Gminie Kornowac:

Wyjaśnienie treści Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1008

a. ph, zawartości makroskładników (P, K, Mg) w 899 próbkach gleby, b. zawartości metali ciężkich (Pb, Cd, Zn, Cu, Ni i Cr ) w 12 próbkach gleby,

OCENA WYNIKÓW BADAŃ W GMINIE KUŹNIA RACIBORSKA. gleba lekka szt./ % 455/2200 0/0 119/26 53/12 280/61 3/1

Rozdział 28 - Inne galeny

SILUMIN NADEUTEKTYCZNY Z DODATKAMI Cr, Mo, W i Co

PRZEDMIOT ZLECENIA :

Transkrypt:

2016 Redakcja naukowa tomu: Pozzi Marek 3 SKŁAD CHEMICZNY PIRYTU W MIESZANCE WSADOWEJ DO PIROMETALURGICZNEGO PROCESU OTRZYMYWANIA CYNKU I OŁOWIU 3.1 WPROWADZENIE Surowcem wsadowym do pirometalurgicznego procesu otrzymywania cynku i ołowiu metodą Imperial Smelting Process (ISP) w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie S.A. jest mieszanka, głównie koncentratów blendy cynkowej i galeny. W tych koncentratach, obok składników użytecznych (siarczki cynku i siarczek ołowiu), znajdują się kruszce im towarzyszące, głównie piryt. Wszystkie te składniki zawierają pierwiastki towarzyszące, a w ziarnach pirytu zwykle występują As, Tl, Co, Ni, Cu, Ba, Sr, Mg [4, 7]. Wprowadzenie mieszanki wsadowej do procesu technologicznego ISP związane jest zatem z ryzykiem kumulacji pierwiastków towarzyszących poszczególnym kruszcom w materiałach powstających w poszczególnych odcinkach technologicznych procesu. W procesie ISP zabiega się bowiem o eliminację tych pierwiastków z produktów, tj. ołowiu rafinowanego i cynku rektyfikowanego [6]. Do tych odpadów, w których dochodzić może do kumulacji pierwiastków należą między innymi pyły. Emitowane do środowiska wraz z pyłami technologicznymi metaloidy, metale i ich związki o właściwościach toksycznych: As, Tl, Co, Cr, Cu, mogą negatywnie oddziaływać na środowisko naturalne [7]. Jednym z czynników decydujących o mobilności pierwiastków w środowisku jest ich forma występowania, dlatego też zasadnym było podjęcie badań mających na celu nie tylko określenie składu chemicznego, ale także identyfikację składu fazowego ziarn mineralnych (galena, sfaleryt, piryt), występujących zarówno w surowcach (mieszanka wsadowa), jak i odpadach (żużle, pyły) powstających w procesie pirometalurgicznego otrzymywania cynku i ołowiu. Celem badań jest wykazanie zróżnicowania zawartości pierwiastków towarzyszących w pirycie, który obok siarczku cynku i siarczku ołowiu, jest istotnym składnikiem mineralnym mieszanki wsadowej, w pirometalurgicznym procesie otrzymywania cynku rektyfikowanego i ołowiu rafinowanego. Przedstawiona praca stanowi kontynuację przeprowadzonych przez autorów wcześniejszych badań dotyczących galeny i sfalerytu [2, 5]. 38

SYSTEMY WSPOMAGANIA w INŻYNIERII PRODUKCJI Geochemia i Geologia Środowiska Terenów Uprzemysłowionych 2016 3.2 ROZKŁAD SIARCZKÓW MIESZANKI WSADOWEJ NA TLE CHARAKTERYSTYKI TECHNOLOGII ISP HUTY CYNKU MIASTECZKO ŚLĄSKIE S.A. Podstawowy ciąg technologiczny Huty Cynku Miasteczko Śląskie S.A. składa się z [9]: Wydziału Spiekalni gdzie w temperaturze 1200 C zachodzi proces prażenia spiekającego mieszanki wsadowej przy udziale powietrza i dwutlenku siarki (SO2) (rys. 3.1). Po zainicjowaniu procesu, mieszanka wsadowa spala się samoczynnie w warstwie grubości 25-30 cm. Cechą charakterystyczną prażenia spiekającego jest to, że materiał wsadowy przez cały czas trwania procesu pozostaje na miejscu spoczynku, a powietrze tłoczone jest przez niego. Produktami procesu spiekania są spiek cynkowo-ołowiowy i gazy poreakcyjne. Rys. 3.1 Schemat technologiczny Huty Cynku Miasteczko Śląskie S.A. Źródło: Opracowanie na podstawie [1]. Wydziału Pieca Szybowego w temperaturze 1000 C zachodzi proces redukcji, którego produktami są pary cynku oraz ciekły ołów. Pary cynku odprowadzane z pieca wraz z gazami poredukcyjnymi kierowane są do kondensatora, gdzie następuje ich kondensacja w rozbryzgiwanym ciekłym ołowiu cyrkulującym w obiegu zamkniętym. Ołów z rozpuszczonym cynkiem przepompowywany jest z kondensatora do układu separacyjnego, gdzie następuje jego schłodzenie z 39

2016 Redakcja naukowa tomu: Pozzi Marek temperatury 560 C do 430 C (rys. 3.1). Powstające w procesie szybowym cynk surowy i ołów surowy kierowane są następnie odpowiednio do procesów rafinacji (Pb) i rektyfikacji (Zn). Wydziału Rafinacji Ołowiu gdzie zachodzi proces ogniowy, realizowany w 13- tu kotłach rafinacyjnych o pojemności 150 Mg każdy i krótkim piecu obrotowym. Celem rafinacji jest jak najbardziej efektywne wydzielenie metali szlachetnych stanowiących zanieczyszczenie ołowiu surowego i oczyszczenie go z domieszek. Wydziału Rektyfikacji Cynku gdzie zachodzi proces rektyfikacji cynku surowego w czterech kolumnach: ołowiowej, kadmowej, redestylacyjnej oraz tzw. kolumnie baby. Otrzymany w procesie rektyfikacji cynk jest praktycznie czysty i zawiera 99,99% Zn. Wysokie temperatury panujące podczas spiekania mieszanki wsadowej, jak również w Piecu Szybowym, sprzyjają uwalnianiu pierwiastków występujących w kruszcach mieszanki wsadowej, w tym rozkładowi pirytu, który zachodzi w znacznie niższych temperaturach, niż panujące w tych dwóch odcinkach technologicznych. W ten sposób w pyłach pochodzących z tych procesów, oprócz reliktów mineralnych mieszanki wsadowej, które nie uległy rozkładowi termicznemu, występują pierwiastki towarzyszące wchodzące w skład nowych faz, będących produktami rozkładu termicznego siarczków, w tym pirytu [2, 5]. 3.3 METODYKA BADAŃ Próbki mieszanki wsadowej (symbol MS 1) zostały pobrane z Magazynu Surowców 1 Huty Cynku Miasteczko Śląskie S.A. Preparaty do badań składu chemicznego w mikroobszarze na mikroanalizatorze rentgenowskim, zostały wykonane z importowanych siarczkowych koncentratów blendy cynkowej i galeny (pochodzących ze złóż MVT- Missisippi Valley-type), w skład których również wchodzą zawroty z procesu technologicznego ISP. Wykonano z nich preparaty do badań składu chemicznego w mikroobszarze na mikroanalizatorze rentgenowskim. Analizę składu chemicznego (jakościowy i ilościowy) poszczególnych ziarn pirytu wykonano przy użyciu mikroanalizatora rentgenowskiego JCXA 733 firmy Jeol. Mikroanalizator wyposażony był w spektrometr energodyspersyjny ISIS 300 firmy Oxford Instruments, a pomiarów dokonywano w następujących warunkach: wiązka zogniskowana (średnica 1 2 µm), napięcie przyspieszające 20 kv, natężenie 3 10-9 A [8]. Ziarna pirytu, których wielkość w koncentratach nie przekraczała 50 µm, zostały jednoznacznie zidentyfikowane w obserwacjach mikroskopowych w świetle odbitym. Dla każdego z badanych ziarn pirytu wykonano serię mikroanaliz, obejmujące do dziesięciu pomiarów składu chemicznego w celu ustalenia głównych składników chemicznych (siarka i żelazo) oraz pierwiastków towarzyszących (pozostałe pierwiastki). Wynik końcowy stanowi zatem średnia arytmetyczna z 10 pomiarów. 40

SYSTEMY WSPOMAGANIA w INŻYNIERII PRODUKCJI Geochemia i Geologia Środowiska Terenów Uprzemysłowionych 2016 3.4 WYNIKI BADAŃ Teoretycznie piryt zawiera 53,50% mas. S i 46,50% mas. Fe. Spośród 6 badanych ziaren żadne nie posiada składu chemicznego zbliżonego do stechiometrycznego. W każdym przypadku obserwuje się wysoki niedomiar udziału siarki z równoczesnym niedoborem żelaza, przy równoczesnych domieszkach dużych ilości cynku i stosunkowo wysokich udziałach ołowiu. To może wskazywać, iż cynk i ołów tworzą najprawdopodobniej własne fazy siarczkowe (tab. 3.1). Tabela 3.1 Skład chemiczny ziaren pirytu w próbce mieszanki wsadowej MS1 (% mas.) Pierwiastek Numer analizy ziarna Średnia 1 2 3 4 5 6 S 52.3460 52.6461 52.3075 52.0616 52.1435 51.9726 52.2462 Ca 0.1009 0.0100 0.1683 0.0000 0.0000 0.0799 0.0598 Mn 0.0000 0.1096 0.0000 0.0494 0.0693 0.0000 0.0380 Fe 45.0721 45.2469 45.0291 44.6107 44.7494 44.4235 44.8553 Cu 0.2824 0.0000 0.0000 0.2172 0.0495 0.3694 0.1531 Zn 1.1195 1.3396 0.7722 1.4022 0.9697 1.6772 1.2134 As 0.1109 0.0000 0.2674 0.4345 0.1880 0.4692 0.2450 Se 0.1815 0.4087 0.0891 0.0000 0.0000 0.0000 0.1132 Ag 0.0000 0.0100 0.0000 0.0889 0.0198 0.1098 0.0381 Cd 0.1109 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0185 Sn 0.0000 0.0000 0.0000 0.0889 0.0000 0.0000 0.0148 Sb 0.4337 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0723 Pb 0.2421 0.2292 1.3663 1.0467 1.8108 0.8985 0.9323 Total 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 Źródło: Opracowanie na podstawie [5]. Analiza wartości współczynników korelacji poszczególnych pierwiastków towarzyszących w ziarnach pirytu mieszanki wsadowej wskazuje (tab. 3.2), że występują między nimi korelacje istotne z p<0,05, przyjmujące wartości: dodatnie: S z Fe i Se; Fe z Se; Cu z Zn i Ag; Zn z Ag; As z Ag i Pb, ujemne: S z Cu, As i Ag; Ca z Mn; Fe z Cu, As i Ag; As z Se, Se z Ag i Pb. Wartości współczynnika korelacji pomiędzy pierwiastkami znajdują uzasadnienie geochemiczne, bowiem z jednej strony są to pierwiastki główne poszczególnych faz lub istnieje możliwość podstawień izomorficznych w strukturze, co związane jest z ich powinowactwem geochemicznym. Wysoka wartość współczynnika korelacji pomiędzy S z Se (0,95) oraz Fe z Se (0,85) mogą wskazywać na obecność Se w strukturze pirytu. Wysoka korelacja pomiędzy Fe i Se, wynika z faktu, iż są one głównymi składnikami pirytu. 41

2016 Redakcja naukowa tomu: Pozzi Marek Tabela 3.2 Wartości współczynników korelacji pomiędzy pierwiastkami towarzyszącymi w ziarnach pirytu mieszanki wsadowej (MS1) (pogrubionym tekstem zaznaczono współczynniki korelacji istotne z p < 0,05) S Ca 0.03 Ca Mn 0.50-0.80 Mn Fe 0.96 0.19 0.33 Fe Cu -0.62 0.06-0.57-0.63 Cu Zn -0.31-0.41 0.08-0.53 0.67 Zn As -0.96 0.00-0.44-0.95 0.51 0.34 As Se 0.95-0.06 0.51 0.85-0.41-0.02-0.91 Se Ag -0.82-0.19-0.26-0.92 0.67 0.74 0.88-0.64 Ag Pb -0.57-0.01-0.09-0.48-0.27-0.41 0.60-0.75 0.21 Jak wynika z zestawienia w tabeli 3.2, niektóre z korelacji są istotne (p < 0,05), i wykazują wysokie wartości R 2 (rys. 3.2-3.3). Rys. 3.2 Zależność zawartości As i Se od zawartości S w ziarnach pirytu mieszanki wsadowej (MS1) do procesu ISP Jak wskazują szczegółowe wyniki badań mieszanki wsadowej MS1, ziarna pirytowe nie są jednorodne pod względem fazowym. Zawierają one zawsze domieszki w postaci wrostków pozostałych siarczków mieszanki wsadowej, tj. sfalerytu i galeny, za czym przemawia skład chemiczny tych ziaren [7]. Zawartość cynku w pirycie waha się od 0,7722 do 1,6772% mas., co jest przyczyną najprawdopodobniej obecności wrostków siarczku cynku, jak obliczono, w zakresie od ok. 1,16 do ok. 2,53% mas. (tab. 3.3). Z kolei zawartość ołowiu waha się od 0,2292 do 1,8108% mas., co skutkuje najprawdopodobniej obecnością siarczku ołowiu, jak obliczono, w ilości od ok. 0,27 do 2,10% mas. 42

SYSTEMY WSPOMAGANIA w INŻYNIERII PRODUKCJI Geochemia i Geologia Środowiska Terenów Uprzemysłowionych 2016 Rys. 3.3 Zależność zawartości Ag od zawartości S oraz zawartości Ag od zawartości As w ziarnach pirytu mieszanki wsadowej (MS1) do procesu ISP Tabela 3.3. Skład fazowy ziaren pirytu w próbce mieszanki wsadowej MS1 (% mas.) Pierwiastek Numer analizy ziarna 1 2 3 4 5 6 Średnia FeS2 98.0279 97.7267 97.2568 96.6729 96.4522 96.4263 97.0938 ZnS 1.6891 2.0071 1.1570 2.1079 1.4499 2.5254 1.8227 PbS 0.2830 0.2661 1.5863 1.2192 2.0979 1.0483 1.0835 Total 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 100.0000 Zróżnicowanie zawartości pierwiastków głównych, a w szczególności towarzyszących, w ziarnach pirytu w mieszance wsadowej MS1 jest kłopotliwe do wyjaśnienia, bowiem ziarna te zawierają najprawdopodobniej wrostki siarczku cynku i siarczku ołowiu. Oba te siarczki również zawierają pierwiastki towarzyszące, stąd oznaczone zawartości pierwiastków w ziarnach pirytu są sumą udziałów tych pierwiastków obecnych we wszystkich fazach ziarna, tzn. w pirycie, sfalerycie i galenie. W celu wykazania związku poszczególnych pierwiastków towarzyszących oznaczonych w ziarnach pirytowych z fazami występującymi w badanych ziarnach w postaci wrostków mieszanki wsadowej MS1, ustalono wartości współczynnika korelacji pomiędzy nimi (tab. 3.4). Tabela 3.4 Wartości współczynnika korelacji pomiędzy udziałami fazowymi w ziarnach pirytu a pierwiastkami śladowymi w mieszance wsadowej (surowiec) (pogrubionym tekstem zaznaczono korelację istotną dla p < 0,05) Faza Ca Mn Cu As Se Ag Fe Zn Pb FeS2 0.31 0.04-0.22-0.88 0.80-0.77 0.89-0.32-0.73 ZnS -0.40 0.08 0.68 0.34-0.02 0.74-0.53 1.00-0.41 PbS -0.01-0.09-0.27 0.60-0.75 0.21-0.48-0.41 1.00 Wartości współczynników korelacji wskazują na dodatnią korelację pirytu z 43

2016 Redakcja naukowa tomu: Pozzi Marek takimi pierwiastkami jak Ca, Mn i Se, co może świadczyć, że wchodzą one w skład tej fazy. Z kolei pierwiastki takie jak Mn, Cu, As i Ag wykazują dodatnią korelację ze sfalerytem, natomiast As i Ag z galeną. Zastanawiający jest fakt bardzo niskiej wartości współczynnika korelacji pomiędzy S a Zn (-0,31) oraz S i Pb (-0,57) (tab. 3.2). W przypadku obecności wrostków tych siarczków (sfaleryt galena) w pirycie, można było spodziewać się wyższych wartości tego współczynnika. Dokonując jednak pewnych przeliczeń, polegających na: a) ustaleniu ilości siarki pozostałej po przeliczeniu ilości pirytu w ziarnie pirytowym mieszanki wsadowej (S1), b) ustaleniu ilości siarki pozostałej po przeliczeniu ilości sfalerytu w ziarnie pirytowym mieszanki wsadowej (S2), c) obliczeniu wartości współczynnika korelacji dla S i Zn po przeliczeniach z pkt. (a), d) obliczeniu wartości współczynnika korelacji dla S i Pb po przeliczeniach z pkt. (a) i (b), można, w przypadku wysokich wartości obliczonych w pkt c) i d), statystycznie uzasadnić obecność wrostków sfalerytu i galeny w ziarnach pirytowych. Wykonane obliczenia (tab. 3.5) jednoznacznie wskazują na znaczny wzrost wartości współczynnika korelacji pomiędzy rozważanymi pierwiastkami. W przypadku korelacji pomiędzy S i Pb po utworzeniu pirytu i sfalerytu wartość tego współczynnika wzrosła z -0,57 do 0,99. Podobne obliczenia wykonano dla As, Ag i Se w stosunku do siarki wyjściowej (całkowitej siarki w ziarnie pirytowym S0) i po utworzeniu pirytu (S1) oraz sfalerytu (S2). Współczynniki korelacji jednoznacznie wskazują (tab. 3.5), że zarówno As, jak i Ag obecne są głównie w sfalerycie (wzrost współczynników korelacji tych pierwiastków z -0,96 do 0,75 dla As i z -0,82 do 0,92 dla Ag w stosunku do S1), zaś Se, jak wspomniano wcześniej, obecny jest głównie w pirycie (spadek wartości współczynników korelacji Se z 0,95 dla S0 do -0,72 dla S2) [6]. Tabela 3.5 Wartości współczynników korelacji pomiędzy S z Zn oraz S z Pb ustalone ze składu chemicznego ziarn pirytu mieszanki wsadowej oraz po ustaleniu ilości siarki pozostałej po przeliczeniu ilości pirytu i sfalerytu w ziarnie pirytowym mieszanki wsadowej (opis w tekście) S0 S1 S2 Zn -0.31 0.79 - Pb -0.57 0.23 0.99 As -0.96 0.75 0.54 Ag -0.82 0.92 0.24 Se 0.95-0.52-0.72 Objaśnienia: S0 zawartość siarki w ziarnie pirytu, S1 zawartość siarki pozostała po utworzeniu pirytu, S2 zawartość siarki po utworzeniu sfalerytu 44

SYSTEMY WSPOMAGANIA w INŻYNIERII PRODUKCJI Geochemia i Geologia Środowiska Terenów Uprzemysłowionych 2016 3.5 PODSUMOWANIE I WNIOSKI Piryt, obok sfalerytu i galeny, jest jednym z głównych składników występujących w mieszance wsadowej, która stanowi surowiec do pirometalurgicznego procesu otrzymywania cynku i ołowiu Huty Cynku Miasteczko Śląskie S.A. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że ziarna pirytu nie posiadają składu chemicznego zbliżonego do stechiometrycznego, są one niejednorodne pod względem fazowym i zawsze zawierają domieszki w postaci wrostków innych siarczków, tj. sfalerytu i galeny oraz pierwiastki towarzyszące (Ca, Mn, Se, As, Ag, Cu). Obliczone współczynniki korelacji wskazują, że Ca, Mn, Se są obecne głównie w pirycie, zaś As, Ag, Cu w sfalerycie. Obecność selenu w pirycie wynika z faktu, iż pierwiastek ten, w minerałach o genezie hydrotermalnej, jest związany głównie z siarką. Arsen i srebro najprawdopodobniej gromadzą się w tych ziarnach pirytu, które charakteryzują się wysokim udziałem cynku (w formie mikrowrostków lub podstawień izomorficznych). Arsen i srebro należą do pierwiastków typochemicznych dla złóż MTV, przy czym rzadko tworzą one własne fazy, często stanowią podstawienia w sieci krystalicznej siarczków Zn-Pb-Fe [3, 10]. Należy podkreślić, że przy braku analizy obrazów powierzchni badanych ziaren metodami SEM, określenie obecności pierwiastków śladowych we wrostkach ZnS i PbS w pirycie jest czysto teoretyczne, gdyż trudno jednoznacznie wskazać, który z siarczków tworzących wrostki jest nośnikiem danego pierwiastka. Wprowadzone do technologii ISP wraz z mieszanką wsadową pierwiastki towarzyszące, uwalniane podczas rozkładu pirytu w wysokotemperaturowym procesie ISP, mogą kumulować się w materiałach powstających w poszczególnych węzłach technologicznych, między innymi w pyłach emitowanych do środowiska naturalnego. LITERATURA [1] Z. Adamczyk, E. Melaniuk-Wolny, K. Nowińska. The mineralogical and chemical study of feedstock mixtures and by-products from pyrometallurgical process of zinc and lead production. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2010, pp.78. [2] Z. Adamczyk, K. Nowińska, E. Melaniuk-Wolny, J. Szewczenko. Variation of the content of accompanying elements in galena in pyrometallurgical process of zinc and lead production. Acta Montanistica Slovaca, R. 18, nr 3, 2013, pp. 158-163. [3] J. Cabała. Koncentracje pierwiastków śladowych w rudach Zn-Pb i możliwość przechodzenia ich do odpadów. Prace Naukowe GIG, ser. Konferencje, 13, 1996, pp. 17-32. [4] B. Hanak, M. Kokowska-Pawłowska, J. Nowak. Pierwiastki śladowe w łupkach węglowych z pokładu 405. Górnictwo i Geologia, t. 6, z. 4, 2011, pp. 27-38. 45

2016 Redakcja naukowa tomu: Pozzi Marek [5] K. Nowińska, Z. Adamczyk, E. Melaniuk-Wolny. Accompanying elements in sphalerite in pyrometallurgical process of zinc and lead production. Materials and Manufacturing Processes, vol. 30, iss. 12, 2015, pp. 1457-1464. [6] M. Pozzi, K. Nowińska. Dystrybucja wybranych pierwiastków towarzyszących koncentratom ZN-Pb w technologii Imperial Smelting Process. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2006, pp. 172. [7] B.B. Rajchel. Geochemia Tl, As, Cd, Pb w rudach oraz odpadach hutniczych Zn- Pb Górnego Śląska. Rozprawa doktorska, Kraków, 2008. [8] A. Szummer (red.). Podstawy ilościowej mikroanalizy rentgenowskiej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 1994. [9] Technologia otrzymywania cynku i ołowiu w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie. Dokumentacja techniczna (niepublikowana), Miasteczko Śląskie, 2010. [10] J.G. Viets, D.L. Leach, F.E. Lichte, R.T. Hopkins, C.A. Gent, J.W. Powell. Paragenetic and minor-and trace-element studies of Mississippi Valley-type ore deposits of the Silesian-Cracow district, Poland. Prace Instytutu Geologicznego, 154, 1196, pp. 51-71. 46

SYSTEMY WSPOMAGANIA w INŻYNIERII PRODUKCJI Geochemia i Geologia Środowiska Terenów Uprzemysłowionych 2016 SKŁAD CHEMICZNY PIRYTU W MIESZANCE WSADOWEJ DO PIROMETALURGICZNEGO PROCESU OTRZYMYWANIA CYNKU I OŁOWIU Streszczenie: Piryt jest jednym z głównych składników mineralnych mieszanki wsadowej stanowiącej surowiec do procesu ISP pirometalurgicznego otrzymywania cynku i ołowiu w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie S.A. W pirycie zidentyfikowano, obok wrostków sfalerytu i galeny, pierwiastki towarzyszące (Ca, Mn, Se, As, Ag, Cu). Pierwiastki te mogą kumulować się w materiałach z poszczególnych węzłów technologicznych m.in. w pyłach. Emitowane wraz z pyłami składniki mineralne, ulegając rozkładowi w środowisku hipergenicznym, mogą uwalniać do tego środowiska, znajdujące się w nich pierwiastki towarzyszące. Słowa kluczowe: pirometalurgia, cynk, ołów, piryt, mieszanka wsadowa, środowisko hipergeniczne CHEMICAL COMPOSITION OF PYRITE IN THE FEED MIXTURE INTO ZINC AND LEAD PIROMETALLURGICAL PROCESS Abstract: Pyrite is one of the major mineral composition in feed mixture of ISP pyrometallurgical process of Zinc Plant Miasteczko Śląskie S.A. In piryte sphalerite and galena inclusions and accompanying elements were identified (Ca, Mn, Se, As, Ag, Cu). The accompanying elements may accumulate in the materials of ISP process, for example dust. The mineral components emitted with dust into environment, may decompose and release the accompanying elements into the hypergenic environment. Key words: pyrometallurgy, zinc, lead, piryte, feed mixture, hypergenic environment dr hab. Zdzisław Adamczyk, prof. Pol. Śl. Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii Instytut Geologii Stosowanej ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice e-mail: zdzislaw.adamczykpolsl.pl dr inż. Katarzyna Nowińska Politechnika Śląska, Wydział Górnictwa i Geologii Instytut Geologii Stosowanej ul. Akademicka 2, 44-100 Gliwice e-mail: katarzyna.nowinska@polsl.pl Data przesłania artykułu do Redakcji: 06.2016 Data akceptacji artykułu przez Redakcję: 09.2016 47