Kompleksowe wykorzystanie surowców powsta³ych w wyniku procesu pozyskiwania koncentratów cynku

Tom 24 2008 Zeszyt 4/4

ANDRZEJ JAROSIÑSKI*, LUCYNA MADEJSKA**

Kompleksowe wykorzystanie surowców powsta³ych w wyniku procesu pozyskiwania koncentratów cynku

Wprowadzenie

Wzrastaj¹ce zapotrzebowanie na surowce metalonoœne stwarza koniecznoœæ intensy- fikacji przeróbki surowców naturalnych oraz poszukiwania wtórnych ich Ÿróde³. Z tych te¿

wzglêdów d¹¿y siê do doskonalenia technologii wzbogacania kopalin maj¹cych na celu pozyskiwanie koncentratów wysokojakoœciowych oraz obni¿enia energoch³onnoœci pro- cesów gospodarczego wykorzystania produktów ubocznych i odpadowych powstaj¹cych w toku pozyskiwania koncentratów.

Zagadnienie to jest szczególnie istotne, gdy¿ iloœæ odpadów generowanych przez prze- mys³ metali nie¿elaznych w stosunku do wielkoœci wydobywanych kopalin jest najwy¿sza w ca³ym przemyœle wydobywczym.

W ostatnich latach poœród œwiatowych metod przeróbki rud coraz powszechniej stosuje siê kombinowane metody wzbogacania, wzglêdnie procesy uzupe³niaj¹ce, maj¹ce za zadanie poprawê jakoœci produktu. Obok ogólnie przyjêtych fizycznych metod rozdzia³u, opartych zasadniczo na w³aœciwoœciach minera³ów, stosuje siê metody chemiczne b¹dŸ biochemiczne.

Zainteresowanie takimi metodami wynika z niewystarczaj¹cej ró¿nicy we w³aœciwoœciach fizycznych lub fizykochemicznych rozdzielanych minera³ów, z faktu wystêpowania sk³ad- nika u¿ytecznego w postaci podstawieñ izomorficznych w sieci krystalicznej, z obni¿aj¹cej siê zawartoœci sk³adnika u¿ytecznego w nadawie itp. Taki tok postêpowania jest zgodny z podstawow¹ zasad¹ okreœlon¹ prawem ochrony œrodowiska Unii Europejskiej. Zasada ta sprowadza siê do:

* Dr hab. in¿., prof. PK, ** Dr in¿., Politechnika Krakowska, Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej, Kraków.

— ³agodzenia dysproporcji pomiêdzy zapotrzebowaniem na surowce mineralne a ogra- niczonymi mo¿liwoœciami ich pozyskiwania bez degradacji œrodowiska,

— ograniczenia powstawania odpadów przez optymalne przetwórstwo surowców i paliw,

— zwiêkszenia stopnia wykorzystania odpadów, których powstawania na obecnym poziomie techniki i technologii nie da siê unikn¹æ.

Zastosowanie najlepszych dostêpnych technik – BAT, jak i LCA – a wiêc narzêdzi gwarantuj¹cych op³acalnoœæ ekonomiczn¹ produkcji przy jednoczesnym minimalnym za- gro¿eniu dla œrodowiska przez dany proces technologiczny, jest kluczem do rozwi¹zania rozwa¿anych problemów. Rozwi¹zania te dotycz¹ wiêc takiej formy rozwoju gospodar- czego, w którym zarówno eksploatacja zasobów naturalnych, jak i kierunki rozwoju techno- logii przeróbki kopalin przebiegaj¹ w pe³nej harmonii uwzglêdniaj¹cej wszechstronn¹ wizjê przysz³oœci ludzkoœci, a wiêc podlegaj¹ procesowi zrównowa¿onego rozwoju.

W pracy tej skoncentrowano siê na kompleksowej przeróbce rud cynku i o³owiu w wa- runkach krajowych uwzglêdniaj¹cej takie elementy, jak:

— ocena szansy sukcesu (œwiatowe kierunki sposobu rozwi¹zañ, modyfikacja procesu technologicznego pozyskiwania koncentratów cynku itp.),

— ocena ekologiczna uwzglêdniaj¹ca redukcjê odpadów u Ÿród³a ich powstawania, mo¿liwoœci ich utylizacji, itp.

1. Krajowe surowce cynkonoœne

Pierwotnym Ÿród³em cynku s¹ przewa¿nie siarczkowe rudy cynku o charakterze po- limetalicznym. Z rud siarczkowych wytwarza siê ponad 90% œwiatowej produkcji cynku.

£¹cznie zasoby szacuje siê na 190 mln ton cynku zawartego w rudzie (Ney, Smakowski, red.

2004). Rudy te wystêpuj¹ w takich typach z³ó¿, jak: masywnych siarczków, wulkani- czno-osadowe polimetalicznych rud pirytowych czy stratoidalne rudy Zn-Pb. Te ostatnie wystêpuj¹ w Polsce w 21 z³o¿ach w rejonach, bytomskim, chrzanowskim, olkuskim i za- wierciañskim. Zasoby krajowych z³ó¿ rud cynku i o³owiu ilustruje tabela 1.

Zasoby przemys³owe stanowi¹ ponad 14% ³¹cznych zasobów rud Zn-Pb. Obecnie eksploatowane s¹ z³o¿a olkuskie przez ZGH „Boles³aw” S.A., oraz chrzanowskie przez ZG

„Trzebionka” S.A. Zawartoœæ metali u¿ytecznych w rudach z³ó¿ eksploatowanych przez ZG „Trzebionka” S.A. jest niska i wynosi odpowiednio 3,0–3,3% Zn i 1,32–1,67% Pb, natomiast dla z³ó¿ wykorzystywanych przez ZGH „Boles³aw” S.A.: 4,0–4,2% Zn oraz 1,45–1,69% Pb. Rudy te nale¿¹ do trudnowzbogacalnych z uwagi na drobnoziarnistoœæ i wysoki stopieñ utlenienia – 15%. Stosunkowo wysok¹ zawartoœci¹ tych metali cechuj¹ siê rudy ze z³o¿a z rejonu Zawiercia: œrednio 4,92% Zn i 1,98% Pb. Jednak¿e z³o¿a te nie s¹ eksploatowane.

Za Ÿród³o surowców cynkonoœnych nale¿y uwa¿aæ tak¿e odpady cynkonoœne z rejonu Bytomia, w których œrednia zawartoœæ rozwa¿anych metali wynosi 3,1% Zn i 0,61% Pb.

Zasoby te szacuje siê na 24 mln ton.

Baza surowcowa cynku jest systematycznie powiêkszana przez surowce wtórne (py³y cynkowe, z³omy stopów cynkowych, itp.). Mo¿liwoœci i sposoby przetwarzania takich surowców omówiono w pracy Jarosiñskiego (2007). Nale¿y podkreœliæ, ¿e obecnie zwi¹zki chemiczne cynku wytwarza siê g³ównie z surowców wtórnych.

TABELA 1 Zasoby rud cynku i o³owiu w Polsce wg stanu na 31.12.2006 r.

TABLE 1 Zinc and lead resources in Poland (as of 31^stDec. 2006)

Wyszczególnienie Iloœæ

z³ó¿ Jednostka

Zasoby geologiczne

Zasoby przemy- s³owe

bilansowe poza-

bilansowe

razem A+B+C1 C2

Zasoby ogó³em 21

mln ton mln ton Pb mln ton Zn

168,58 3,01 6,54

88,64 1,77 3,96

79,94 1,23 2,58

148,89 1,25 3,67

22,38 0,37 0,96 w tym zasoby z³ó¿ zagospodarowanych

Z³o¿a zak³adów

czynnych 3

mln ton mln ton Pb mln ton Zn

29,47 0,45 1,22

29,47 0,45 1,22

– – –

10,50 0,17 0,33

22,38 0,37 0,96 w tym zasoby z³ó¿ nie zagospodarowanych

Razem 14

mln ton mln ton Pb mln ton Zn

139,11 2,56 5,32

59,17 1,32

2,74

79,94 1,23 2,58

95,00 0,70 1,87

– – – 1. Z³o¿a rozpoznane

szczegó³owo 6

mln ton mln ton Pb mln ton Zn

63,70 1,35 2,86

59,17 1,32 2,74

4,53 0,03 0,12

27,27 0,26 0,63

– – – 2. Z³o¿a rozpoznane

wstêpnie 8

mln ton mln ton Pb mln ton Zn

75,41 1,20 2,47

– – –

75,41 1,20 2,47

67,73 0,44 1,24

– – – w tym z³o¿a, których eksploatacji zaniechano

Razem 4

mln ton mln ton Pb mln ton Zn

– – –

– – –

– – –

43,38 0,37 1,48

– – –

ród³o: Bilans Zasobów Z³ó¿ Kopalin i Wód Podziemnych wg stanu na 31.12.2006

2. Aktualne i proponowane technologie w procesie pozyskiwania koncentratów cynku

Z technologicznego punktu widzenia o jakoœci rud cynku decyduj¹ takie czynniki, jak:

— zawartoœæ cynku,

— udzia³ tlenkowych minera³ów cynku,

— rodzaj ska³y p³onnej, w której rozproszone s¹ minera³y u¿yteczne,

— wielkoœæ i kszta³t minera³ów u¿ytecznych.

Krajowe z³o¿a rud Zn-Pb cechuje zmiennoœæ powy¿szych czynników, co powoduje, ¿e do procesu wzbogacania kierowana jest nadawa o zmiennej w czasie charakterystyce. Z tych te¿ powodów parametrami charakterystycznymi dla rud Zn-Pb, którymi mo¿na sterowaæ podczas eksploatacji z³o¿a jest zawartoœæ metalu w rudach.

Pozyskiwanie koncentratów cynku jest op³acalne przy cenie cynku powy¿ej 1000 USD/t, co jest stosunkowo proste, gdy zawartoœæ cynku w nadawie wynosi co najmniej 5%. W wielu zak³adach w œwiecie, w tym w Polsce, przetwarza siê rudy ubo¿sze, co w konsekwencji wymusza na producentach poprawê efektywnoœci procesów, szczególnie na drodze bezin- westycyjnej. Rozwój i rentownoœæ pozyskiwania koncentratów w warunkach krajowych jest wiêc uwarunkowana obni¿eniem kosztów jednostkowych produkcji oraz rozwi¹zaniem problemu zagospodarowania odpadów.

Uk³ady technologiczne w krajowych zak³adach przeróbki rud Zn-Pb s¹ rozbudowane i sk³adaj¹ siê ze wzbogacania grawitacyjnego i flotacyjnego (rys. 1 i 2). Wzglêdy techno- logiczno-ekonomiczne wymusi³y zastosowanie wstêpnego wzbogacania, które zezwala na wydzielenie dodatkowego produktu – dolomitu – oraz obni¿enie energoch³onnoœci procesu zwi¹zanego z przygotowaniem nadawy do flotacji. Produkowane s¹ zarówno koncentraty selektywne, jak i kolektywne. W ZGH „Boles³aw” S.A. otrzymuje siê koncentraty sfa- lerytowe o zawartoœci 54,5–55,0% Zn oraz koncentraty kolektywne sfalerytowo-galenowe o zawartoœci 47,5–49,5 % Zn i 8,1–10,3% Pb. Uzysk cynku kszta³tuje siê na poziomie 76%.

Nale¿y podkreœliæ, ¿e Zak³ady te uzyska³y certyfikat w zakresie zarz¹dzania jakoœci¹ ISO 9002 w zakresie pozyskiwania koncentratów cynku i o³owiu.

Podstawowymi produktami wytwarzanymi w ZG „Trzebionka” S.A. na drodze selektyw- nego wzbogacania flotacyjnego s¹ koncentraty galenowe oraz sfalerytowe. Ponadto otrzy- muje siê produkt uboczny – koncentrat kolektywny sfalerytowo-galenowo-markasytowy o zawartoœci 35–45% Zn, 15–20% Pb i 5–10% Fe. Nadawê do flotacji kolektywnej stanowi mieszanina miêdzyoperacyjnych pó³produktów flotacji (produkty pianowej flotacji kon- trolnej sfalerytu) oraz szlamów pierwotnych rudy wyjœciowej. Wprowadzenie systemu radiometrycznej analizy produktów flotacji przyczyni³o siê do usprawnienia kontroli pro- cesu technologicznego.

W ZG „Trzebionka” S.A. zastosowano filtry typu „LAROX” do odwadniania kon- centratu sfalerytowego oraz filtry ceramiczno-kapilarne CC-15 do filtracji koncentratu kolektywnego co przyczyni³o siê do podniesienia sprawnoœci tych procesów. Zawartoœæ wilgoci w koncentracie sfalerytowym (poni¿ej 6,5% H₂O) umo¿liwia jego transport morski.

Rys. 1. Schemat wzbogacania rudy Zn–Pb w ZG „Trzebionka” S.A.

Fig. 1. Flowsheet of the Zn–Pb ore processing in ZG “Trzebionka” S.A.

Rys. 2. Uproszczony schemat wdro¿onego procesu pozyskiwania koncentratu sfalerytowego w ZGH

„Boles³aw” S.A. z uwzglêdnieniem odmagnezowania

Fig. 2. Flowsheet of the sphalerite concentrate obtaining in ZGH ”Boles³aw” including magnesium removal

Sk³ad chemiczny produktów otrzymywanych w procesie wzbogacania rud Zn-Pb przed- stawiono w tabeli 2.

Ró¿nicê w procesach technologicznych przeróbki rud Zn-Pb w powy¿szych Zak³adach przedstawiono w pracy Jarosiñskiego i W³odarczyka (2005).

W ostatnim dziesiêcioleciu wprowadzono szereg innowacyjnych rozwi¹zañ technolo- gicznych. Generalnie podjêto dzia³ania zmierzaj¹ce do obni¿enia strat cynku, zmniejszenia zawartoœci o³owiu w koncentracie sfalerytowym, obni¿enia energoch³onnoœci procesów przeróbczych, poprawy stopnia wykorzystania odpadów itp. Przyk³adowo w ZGH „Bo- les³aw” S.A. wprowadzono modyfikacjê w procesie pozyskiwania koncentratów sfaleryto- wych i galenowych. Rozwi¹zanie to pozwoli³o na otrzymanie dodatkowego produktu tj.

kolektywnego koncentratu sfalerytowo-galenowo-markasytowego. Wed³ug Cichego i in.

(2007) cech¹ charakterystyczn¹ tego procesu jest utrzymany stosunkowo wysoki udzia³ zawrotów technologicznych (z finalnych etapów flotacji kolektywnej i procesu oczyszczania koncentratu kolektywnego) w odniesieniu do strumienia mu³ów pierwotnych. Taki tok postêpowania stwarza korzystne warunki do flotacji aglomeracyjnej oraz obni¿enia materia-

³och³onnoœci przeróbki rud Zn-Pb. Szczegó³owe informacje na temat nowych rozwi¹zañ technologicznych wdro¿onych w ostatnim okresie oraz perspektywicznych trendów w tech- nologii przeróbki rud Zn-Pb w ZGH „Boles³aw” S.A. przedstawiono w pracy Cichego i in.

(2007). Autorzy tego artyku³u wypowiedzieli siê na temat zastosowania wielkogabary-

TABELA 2 Zawartoœæ wa¿niejszych sk³adników w nadawie, koncentratach galenowych, koncentratach sfalerytowych,

odpadach flotacyjnych i ze wzbogacania w cieczy ciê¿kiej

TABLE 2 Content of the major components in feed, galena and sphalerite concentrates, enriched flotation tailings and

post heavy media separation

Lp. Sk³adnik

Ruda

Koncentrat galenowy Koncentrat sfalerytowy flotacyjny

Odpady

osadowy flotacyjny flotacyjne z cieczy ciê¿kiej

%

1 Zn 3,29 2,52 2,16 61,5 0,57 0,71

2 ZnO 0,34 – – 0,48 0,35 0,35

3 Pb 1,67 79,7 67,6 1,23 2,10 0,16

4 PbO 0,32 – – 0,95 1,30 0,10

5 S 2,3 13,5 17,9 31,2 0,75 0,70

6 Fe 1,9 0,9 6,8 1,2 3,24 1,7

7 CaO 27,7 0,22 0,6 0,3 29,8 30,9

8 MgO 16,8 0,15 0,39 0,2 17,9 17,7

9 SiO₂ 1,4 0,35 0,26 0,4 1,6 0,7

towych maszyn flotacyjnych w procesie wzbogacania galeny. Istotn¹ zalet¹ realizacji tego procesu w takich aparatach jest obni¿enie energoch³onnoœci. Szacuje siê, ¿e w skali roku oszczêdnoœci energii wynosz¹ ponad 2000 MWh.

Krajowe selektywne koncentraty sfalerytowe cechowa³y siê stosunkowo du¿¹ zawar- toœci¹ magnezu, dochodz¹c¹ nawet do 1%. Jego obecnoœæ w tych koncentratach jest niepo-

¿¹dana, poniewa¿ w hydrometalurgicznych metodach otrzymywania cynku, magnez w znacznej czêœci przechodzi do ostatniej fazy procesu technologicznego tj. do elektrolizy cynku. Obecnoœæ jonów magnezu prowadzi do pogorszenia wskaŸników technologiczno- -ekonomicznych procesu elektrolizy.

Z tych te¿ wzglêdów w kilku zak³adach na œwiecie (AMAX-USA, TARA-Irlandia, LISHEEN-Irlandia, ZG „Trzebionka” S.A.) wdro¿ono metodê usuwania magnezu na drodze chemicznej. Kolejnym zak³adem wdra¿aj¹cym technologiê odmagnezowania koncentratu sfalerytowego s¹ ZGH „Boles³aw” S.A. Proces eliminacji tego pierwiastka przebiega zgod- nie z sumarycznym równaniem:

CaMg(CO₃)₂+ 2H₂SO₄Þ MgSO4+ CaSO₄· 2H₂O + 2CO₂

W procesie tym wykorzystuje siê ró¿nicê w rozpuszczaniu miêdzy dolomitem a mine- ra³ami rudnymi w roztworach kwasu siarkowego. Szybkoœæ rozk³adu sfalerytu mo¿na zmniejszyæ obni¿aj¹c stê¿enie kwasu siarkowego oraz zwiêkszaj¹c stê¿enie jonów cynku w roztworze ³uguj¹cym. Dobre rezultaty uzyskuje siê w procesie odmagnezowania kon- centratu sfalerytowego, stosuj¹c wyprowadzany z obiegu elektrolizy zu¿yty roztwór. Na straty cynku istotnie wp³ywa zawartoœæ smitsonitu, poniewa¿ minera³ ten ³atwo roztwarza siê w roztworach kwasu siarkowego.

Badania nad usuwaniem magnezu z koncentratów sfalerytowych prowadzono miê- dzy innymi w Instytucie Metali Nie¿elaznych, w AGH oraz w Politechnice Krakowskiej (Szo³omicki i in. 2004; Sanak-Rydlewska, Ma³ysa 1996; Ma³ysa, Sanak-Rydlewska 1999;

Jarosiñski i in. 2007). Iloœciow¹ analizê omawianego procesu z doborem optymalnych parametrów usuwania magnezu przedstawiono w pracy Jarosiñskiego i Feli (2008).

W procesie tym powstaje gips, obecnoœæ którego w koncentracie pogarsza jego para- metry jakoœciowe. Zasadniczo istniej¹ dwie mo¿liwoœci techniczne usuwania gipsu z kon- centratu sfalerytowego: na drodze hydroseparacji lub flotacji odgipsowuj¹cej. W praktyce przemys³owej preferuje siê flotacjê odgipsowuj¹c¹, ze wzglêdu na jej prostotê, wysoki stopieñ czystoœci produktu i efektywnoœæ procesu oraz zasób doœwiadczeñ zebranych od szeregu lat w procesie flotacji.

Do neutralizacji koncentratu sfalerytowego i str¹cania metali ciê¿kich mo¿na stosowaæ wapno, ³ug sodowy lub odpady. Przedstawiona powy¿ej procedura pozwala na wzrost zawartoœci cynku w koncentracie, jak te¿ obni¿enie wilgotnoœci produktu koñcowego. Wad¹ takiego rozwi¹zania jest generowanie œcieków oraz odpadu gipsowego.

Wzrost efektywnoœci procesu usuwania magnezu, jak i otrzymywanie roztworów o pod- wy¿szonym stê¿eniu magnezu w stosunku do roztworów pochodz¹cych z opisanej pro- cedury s¹ efektem zastosowania ³ugowania w przeciwpr¹dzie materia³owym.

Z tych te¿ powodów podjêto badania nad usuwaniem magnezu z omawianego kon- centratu roztworami innych kwasów. Przyk³adowo stosowanie kwasu fosforowego zezwala na eliminacjê gipsu, obni¿enie strat metali u¿ytecznych oraz otrzymanie roztworów do produkcji nawozu fosforowego (Jarosiñski, Fela 2006). Niemniej wad¹ takiego postê- powania jest nieco ni¿sza zawartoœæ cynku, a wy¿sza zawartoœæ o³owiu w koncentracie koñcowym. Na rysunku 3 zamieszczono schemat oczyszczania koncentratu sfalerytowego po wstêpnej obróbce 10% roztworem kwasu fosforowego. Z danych tych wynika, ¿e metoda ta pozwala na wydzielenie dwóch produktów: koncentratu selektywnego i kolektywnego.

Reasumuj¹c nale¿y stwierdziæ, ¿e preferowanym rozwi¹zaniem jest usuwanie magnezu na drodze ³ugowania roztworami kwasu siarkowego, ze wzglêdu na stosowanie tego medium w dalszych procesach hydrometalurgicznych oraz niski koszt kwasu w stosunku do innych kwasów. Przyk³adowo, cena kwasu fosforowego jest o rz¹d wielkoœci wy¿sza od kwasu siarkowego. Nale¿y wyraŸnie podkreœliæ, ¿e sposób usuwania magnezu powinien byæ zde- terminowany prostot¹ i ³atwoœci¹ technicznej realizacji tego i nastêpnych procesów prze- twarzania koncentratów na cynk metaliczny.

3. Zagadnienie odpadów przeróbczych

W roku 2010 nast¹pi zakoñczenie wydobycia rud Zn-Pb w ZG „Trzebionka” S.A., natomiast w drugim ZG „Boles³aw” S.A. w roku 2015. Zasadniczym powodem jest suk- cesywne wyczerpywanie siê z³ó¿. Wed³ug Pajora (2005) w trakcie przeróbki rud Zn-Pb w ZGH „Boles³aw” S.A. powstaj¹ odpady zawieraj¹ce:

Rys. 3. Schemat ideowy otrzymywania koncentratu sfalerytowego z jednoczesnym usuwaniem magnezu roztworami kwasu fosforowego

Fig. 3. Flowsheet of sphalerite concentrate obtaining including magnesium removal by phosphoric acid leaching

— 8% surowców metalonoœnych w postaci koncentratów: galenowego i sfalerytowego oraz koncentratu kolektywnego,

— 35% dolomitu,

— 57% odpadów flotacyjnych, co w skali roku odpowiada 1,6 mln ton odpadów.

W ZG „Trzebionka” S.A. rocznie wytwarzanych jest oko³o 1,2 mln ton odpadów poflotacyjnych. Ponadto oko³o 16 tys. ton odpadów powstaje przy odmagnezowaniu kon- centratu sfalerytowego. Na zwa³owiskach zdeponowanych jest ponad 80 mln ton takich odpadów. Niewielkie iloœci odpadów flotacyjnych znalaz³y zastosowanie np. do niwelacji terenu i umacniania stawów osadowych. Przed³u¿enie okresu dzia³alnoœci omawianych Zak³adów by³o mo¿liwe przy jednoczesnym zagospodarowaniu odpadów.

Na uwagê zas³uguje fakt opracowania i wdro¿enie w ZG „Trzebionka” S.A. technologii wykorzystania odpadów flotacyjnych do podsadzania (Palarski i in. 2007). Podsadzki te spe³niaj¹ wymagania normowe. Obecnie 28% wytwarzanych odpadów jest wykorzystywane do otrzymywania podsadzki samozestalaj¹cej. Rozwi¹zanie takie pozwala na:

— zmniejszenie iloœci sk³adowanych odpadów, a perspektywicznie stopniow¹ likwi- dacjê stawu,

— substytucjê dotychczasowej technologii podsadzki hydraulicznej piaskowej.

Prowadzone s¹ badania nad wykorzystaniem odpadów flotacyjnych do produkcji cementu Sorela (¯elazny i in. 2005). Spoiwa takie mo¿na stosowaæ miêdzy innymi do uszczelniania wyrobisk w kopalniach.

Utylizacja gipsu odpadowego pochodz¹cego z technologii odmagnezowania koncentratu sfalerytowego jest mo¿liwa z technologicznego punktu widzenia, ale k³opotliwa. Zawartoœæ CaSO₄·2H₂O w tym odpadzie jest zmienna i wynosi od 75 do 95%. Odpad ten charakteryzuje siê wysokim stopniem rozdrobnienia, a pod wzglêdem sk³adu chemicznego jest materia³em niejednorodnym. We frakcjach drobnych (poni¿ej 0,07 mm) dominuje wy¿ej wymieniona faza. W³aœciwoœci spoiw gipsowych otrzymanych z tych odpadów s¹ zbli¿one do charak- terystyki spoiw z gipsu naturalnego w przypadku zastosowania opóŸniaczy czasu wi¹zania.

Zaokludowany roztwór siarczanu magnezu powoduje natychmiastowe wi¹zanie spoiwa (¯elazny, Jarosiñski 2008). Zastosowanie operacji mokrych, polegaj¹cych na p³ukaniu odpadów du¿ymi iloœciami wody, powoduje powstawanie rosn¹cych iloœci œcieków.

Proekologicznym rozwi¹zaniem technologicznym jest ponowne wykorzystanie mu³ów w technologicznych procesach pozyskiwania koncentratów.

Nale¿y zaznaczyæ, ¿e Autorzy wykazali mo¿liwoœæ otrzymywania nawozowego siar- czanu magnezu zarówno ze œcieków, jak i roztworów po procesie odmagnezowania kon- centratu sfalerytowego (Jarosiñski, Fela 2006). Oceny ekologiczno-ekonomicznych modeli zarz¹dzania produkcj¹ i odpadami w ZG „Trzebionka” S.A. przedstawiono w pracy Nowaka (2008).

Podsumowanie

Bior¹c pod uwagê sk³ad chemiczny i mineralny krajowych rud Zn-Pb, nale¿y traktowaæ je jako materia³ o zró¿nicowanych cechach. St¹d procesy przeróbcze winny uwzglêdniaæ du¿¹ zmiennoœæ w³aœciwoœci rud (w pe³ni zautomatyzowanie instalacji, dalsza optymalizacja procesu flotacji itp.).

Na szczególn¹ uwagê zas³uguje tak¿e znaczny postêp w zakresie ochrony œrodowiska (zagospodarowanie odpadów flotacyjnych). Zastosowanie odpowiedniej gospodarki wod- no-œciekowej powinno prowadziæ do otrzymywania soli znajduj¹cych praktyczne wyko- rzystanie i do wymiernych korzyœci w zakresie ochrony œrodowiska.

Wdro¿one rozwi¹zania technologiczne, zarówno w zakresie wzbogacania krajowych rud Zn-Pb, jak i wykorzystania odpadów, s¹ zgodne z kierunkami œwiatowymi.

Praca wykonana w ramach realizacji grantu badawczego KBN nr 1251/H03/2006/30

LITERATURA

Bilans Zasobów Z³ó¿ Kopalin i Wód Podziemnych wg stanu na 31.12.2006. Wyd. Pañstwowy Instytut Geolo- giczny, Warszawa 2008.

C i c h y K., S z o ³ o m i c k i Z., R e g u ³ a C., 2007 – Nowe technologie w procesie wzbogacania rud Zn-Pb w Zak³adach Górniczo-Hutniczych Boles³aw S.A. Rudy i Metale Nie¿elazne 10, s. 595–600.

J a r o s i ñ s k i A., F e l a K., 2008 – Acid leaching of zinc sulphide concentrate from Silesia-Cracow deposit of Poland. 12^th Conference on Environment and Mineral Processing, VSB-Technicka Univerzita Ostrava, Ostrava, s. 49–54.

J a r o s i ñ s k i A., F e l a K., 2006 – Possibility of obtaining fertilizer salts from the waste generated in process of magnesium removal from sphalerite. Chemistry for Agriculture. Red. H. Górecki, Z. Dobrzañski, P. Kafarski, T. 7, Wyd. Czech-Pol-Trade Praga, s. 736–741.

J a r o s i ñ s k i A., F e l a K., 2008 – The optimization of low-magnesium zinc concentrate production process.

Polish Journal of Chemical Technology (w druku).

J a r o s i ñ s k i A., M a d e j s k a L., N a t a n e k W., 2007 – Removal of some components from raw zinc concentrate by sulfuric acid countercurrent treatment. 11^thConference on Environment and Mineral Processing, VSB- -Technicka Univerzita Ostrava, Ostrava, s. 31–34.

J a r o s i ñ s k i A., M a d e j s k a L., 2007 – Assessment of possibilities of sphalerite concentrates quality impro- vement during phosphoric acid leaching. Recyklace odpadu XI, Kosice.

J a r o s i ñ s k i A., 2007 – Exemplary solutions of zinc raw materials processing. Recyklace odpadu XI, Kosice.

J a r o s i ñ s k i A., 2008 – Purification of sphalerite concentrate on the chemical and flotation way (w druku).

J a r o s i ñ s k i A., W ³ o d a r c z y k B., 2005 – Aktualne kierunki pozyskiwania koncentratów cynku i o³owiu w warunkach krajowych. Z. Nauk. Pol. Œl. S. Górnictwo z. 266, s. 45–55.

M a ³ y s a E., S a n a k -R y d l e w s k a S., 1999 – Application of chemical method in processing of zinc-lead ores.

In: New trends in mineral processing III, VSB-Technicka Univerzita Ostrava, Ostrava.

N e y R., S m a k o w s k i T. (red.), 2004 – Bilans gospodarki surowcami mineralnymi Polski i œwiata 1998–2002.

Pracownia Polityki Surowcowej, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energii PAN, Kraków.

N o w a k A.K., 2008 – Dysertacja naukowa. Politechnika Krakowska, Kraków.

P a j o r G., 2005 – Gospodarka odpadami poflotacyjnymi w ZGH „Boles³aw” S.A. w Bukownie. [W:] Zrówno- wa¿one zarz¹dzanie obszarami poprzemys³owymi. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.

P a l a r s k i J., P l e w a F. i in., 2007 – Projekt celowy nr 6T12 2004 C/06378 nt. Nowe technologie wykorzystania odpadów poflotacyjnych do podsadzki z uwzglêdnieniem najlepszych dostêpnych technik BAT. Poli- technika Œl¹ska (praca niepublik.).

S a n a k -R y d l e w s k a S., M a ³ y s a E., 1996 – Purification of zinc blende concentrate by chemical/flotation treatment to remove magnesium. Archives of Metallurgy 4, s. 435–440.

S z o ³ o m i c k i Z., 1995 – Obróbka chemiczna koncentratu cynku. I Miêdzynarodowa Konferencja Przeróbki Kopalin, Zakopane 14–17.11.1995.

S z o ³ o m i c k i Z., C i c h y K., W e n z e l H., 2004 – Zastosowanie metody chemiczno-flotacyjnej do poprawy jakoœci koncentratu blendowego z ZGH „Boles³aw”. Miêdzynarodowa Konferencja Przeróbki Rud Metali Nie¿elaznych i Ochrony Œrodowiska, Ustroñ 2004.

¯ e l a z n y S., J a r o s i ñ s k i A., L a s e k B., 2005 – Research on Sorel cement obtaining from postflotation tailings. [In:] Waste Recycling. Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.

¯ e l a z n y S., J a r o s i ñ s k i A., 2008 – Effect of graining on strength of anhydrite cement. 12^thConference on Environment and Mineral Processing, VSB-Technicka Univerzita Ostrava, Ostrava, s. 375–378.

KOMPLEKSOWE WYKORZYSTANIE SUROWCÓW POWSTA£YCH W WYNIKU PROCESU POZYSKIWANIA KONCENTRATÓW CYNKU

S ³ o w a k l u c z o w e Koncentraty rud cynku, rudy Zn-Pb, ³ugowanie, flotacja

S t r e s z c z e n i e

Przedstawiono aktualne kierunki pozyskiwania koncentratów cynku z krajowych siarczkowych rud Zn-Pb.

Omówiono stosowane i proponowane sposoby pozyskiwania wysokojakoœciowych koncentratów cynku, uw- zglêdniaj¹ce ich chemiczn¹ obróbkê. Wypowiedziano siê na temat zalet i wad poszczególnych rozwi¹zañ techno- logicznych usuwania magnezu z koncentratów w warunkach krajowych. Ustosunkowano siê do mo¿liwoœci gospodarczego wykorzystania produktów ubocznych i odpadowych, powstaj¹cych w procesach przeróbki siarcz- kowych rud Zn-Pb.

COMPLEX UTILIZATION OF RAW MATERIALS OBTAINED DURING PRODUCTION OF ZINC CONCENTRATES

K e y w o r d s Zinc ores concentrates, Zn-Pb ores, leaching, flotation

A b s t r a c t

The current trends in zinc concentrates processing, based on domestic Zn-Pb sulphide ores, are presented in the work. Actual methods of production of high quality zinc concentrates, including chemical processing, are described. Advantages and disadvantages of the technological process of magnesium removal from the concentrates are shown in the paper. Possibilities of the economic utilization of by products and wastes, deriving in Zn-Pb ores processing, are proposed.