Wybrane projekty ( 2007)

Opracowano i uruchomiono technologię otrzymywania niskomagnezowego wysokojakościowego koncentratu cynkowego, zawierającego <0,1% Mg i >57,5% Zn wraz ze sposobem sterowania procesem.

Opracowana technologia jest dostosowana do warunków panujących w ZGH Bolesław i pozwala na produkcję 140 000-150 000 ton koncentratu rocznie.

Nowa technologia składa się z trzech podstawowych bloków technologicznych:

• ługowania (wykwaszanie zawiesiny koncentratu blendowego za pomocą kwasu siarkowego),
• flotacji odgipsowującej (oddzielenie „świeżo” powstałego gipsu od siarczkowych minerałów cynku), oraz
• oczyszczania roztworów poługowniczych, głównie z jonów siarczanowych i magnezu, z wykorzystaniem własnych odpadów poflotacyjnych.

Zawiesina koncentratu blendowego w sposób ciągły jest wprowadzana do jednego z reaktorów odmagnezowania. Proces odmagnezowania przebiega w sposób cykliczny, zaś ponowne uciąglenie procesu następuje w procesie flotacji odgipsowującej. Cykliczny proces ługowania blendy podzielony jest na kilka etapów różniących się: czasem trwania, progowymi wartościami pH i maksymalną, możliwą do wprowadzenia ilością kwasu siarkowego. Proces odmagnezowania koncentratu blendowego jest procesem w pełni automatyzowanym i sterowanym wyłącznie z pulpitu komputera.

System sterowania obejmuje wszystkie etapy techniczne procesu: od rozładunku kwasu siarkowego (dostawa kolejowa), czy wapna hydratyzowanego (dostawa samochodowa), jak i etapy technologiczne procesu obejmujące sterowanie podzielone na etapy/ kroki czasowe, w których zmienne są wartości pH (wartość dolna i górna), ilość kwasu siarkowego i jego przepływ, jak również w etapie neutralizacji ilość świeżej porcji zawiesiny koncentratu blendowego.

W trakcie trwania projektu opracowano wspólnie z ZGH „Bolesław” i zastosowano dwa nowe rozwiązania chronione zgłoszeniami patentowymi tj.

• do gaszenia piany w ługowniku pozwalający na wykorzystanie ok. 75% objętości czynnej reaktora poprzez zastosowanie dwóch współpracujących ze sobą systemów, a mianowicie mieszadła uspakajającego oraz 12 dysz zasilanych zawiesina z reaktora, oraz
• system sterowania procesem odmagnezowania pozwalający, poprzez wprowadzenie etapów ługowania różniących się progowymi wartościami pH i przepływem kwasu, tak sterować procesem, aby otrzymywać niską zawartość magnezu w odługowanej blendzie, przy wartości pH korzystnej dla procesu flotacji (pH ok. 5,5 – 6).

Flotacja odgipsowująca prowadzona jest w nowej generacji maszynach flotacyjnych IF 20 charakteryzujących się wysoką sprawnością technologiczną (uzysk operacyjny 99,7%) i niskimi kosztami eksploatacyjnymi w tym szczególnie niskimi kosztami energii elektrycznej. Oczyszczanie roztworów po ługowaniu z zastosowaniem własnych odpadów poflotacyjnych skutecznie usuwa jony magnezowe i siarczanowe. Taki sposób oczyszczania umożliwia zawrót wód po procesie ze stawu osadowego ponownie do procesu flotacji i następnie ługowania koncentratu blendowego, czyniąc proces odmagnezowania procesem prowadzonym w zamkniętych obiegach.

Opracowana technologia jest procesem przyjaznym dla środowiska wynikającym z jej prowadzenia w zamkniętych obiegach roztworów i nie produkuje ścieków.

Intensyfikacja produkcji ołowiu surowego z półproduktów hutnictwa miedzi w piecach obrotowych IMN O/Legnica z zastosowaniem palnika gazowo-tlenowego wraz z ekologiczną utylizacją powstających półproduktów– żużla, pyłów Pb-Zn i gazów procesowych.

W celu intensyfikacji produkcji ołowiu surowego opracowano i wdrożono w IMN Oddział Legnica bezpieczną ekologicznie, wydajną technologię wytopu ołowiu w krótkich piecach obrotowych z użyciem palnika gazowo-tlenowego, zapewniającą wysoki uzysk ołowiu, odzysk miedzi w kamieniu, otrzymanie nieługowalnego krzemianowego żużla nadającego się do gospodarczego wykorzystania oraz niską emisję zanieczyszczeń gazowych.

Odpadowe pyły z wytopu ołowiu o wysokiej zawartości 7-25% Zn i 5-27% Cl poddawane są procesowi hydrometalurgicznego uzdatniania w celu odchlorowania i odcynkowania z odzyskiem Zn w postaci węglanu cynku i wytworzeniem koncentratu Pb, nadającego się do zawrotu w procesie wytopu ołowiu.

Opracowana technologia ługowania pyłów kwasem siarkowym w celu odchlorowania i odcynkowania może być prowadzona w dwóch wariantach technologicznych, dających stosownie do potrzeb lepszą czystość koncentratu Pb lub węglanu cynku to jest:

• Ługowanie lekko kwaśne – pH procesu: 3,5 – 3,2
  • Koncentrat Pb (% mas.): 41,0 Pb, 7,8 Zn, 3,0 As, 2,6 Cl
  • Węglan cynku (% mas.): 40,0 Zn, 0,8 Pb, 1,3 As, 2,6 Cl
• Ługowanie lekko kwaśne – pH procesu: 2,0 – 2,5
  • Koncentrat Pb (% mas.): 44,7 Pb, 4,5 Zn, 1,3 As, 1,5 Cl
  • Węglan cynku (% mas.): 39,3 Zn, 1,0 Pb, 2,9 As, 2,2 Cl

Odpadowe pyły PbZnCl z wytopu ołowiu przetwarzane są w procesie hydrometalurgicznym na wysokojakościowe produkty:

• Koncentrat ołowiu (szlam Pb), który jest zawracany do wytopu ołowiu w krótkich piecach obrotowych,
• Węglan cynku nadający się do produkcji cynku w procesie ISP w Hucie Cynku Miasteczko Śląskie,

Mieszanka pyłów ołowionośnych z hutnictwa miedzi, zgarów z rafinerii ołowiu oraz odchlorowanych i odcynkowanych pyłów zwrotnych przetapiana jest w krótkich piecach obrotowych z dodatkiem ok. 20% złomu żelaza, 5-6% koksiku i 4-5% piasku z zastosowaniem nowego systemu opalania palnikiem gazowo-tlenowym.

Zastosowanie palnika gaz - tlen do opalania krótkich pieców obrotowych pozwoliło na skrócenie cykli wytopów i zwiększenie wydajności przetopu o ok. 33% oraz zmniejszenie zużycia gazu ziemnego na 1 Mg produkcji ołowiu o ok. 25% oraz właściwe dopalenie wydzielających się z wsadu węglowodorów i uzyskanie poprawnych właściwości filtracyjnych pyłów trafiających do filtra.

Wdrożona technologia przetopu materiałów ołowionośnych z udziałem ługowanych pyłów zwrotnych w krótkich piecach obrotowych opalanych palnikami gazowo-tlenowymi pozwala na uzyskanie:

• ołowiu surowego nadającego się do procesu rafinacji na ołów gatunkowy w Rafinerii Ołowiu HM Legnica,
• kamienia Cu, zawracanego do procesu produkcji miedzi w piecu szybowym HM Legnica,
• bezpiecznego ekologicznie żużla krzemianowego o niskiej zawartości ok. 1,5% Pb, potencjalnie nadającego się do produkcji kruszywa,
• pyłów PbZnCl zawracanych do przetopu po hydrometalurgicznym odchorowaniu i odcynkowaniu,
• wyprowadzenie arsenu z obiegu technologicznego w postaci małej ilości metalicznego stopu Fe-As, przeznaczonego do składowania,

Wybrane projekty (2006)

• Nowy schemat technologiczny flotacji galeny w ZGH Bolesław S.A. z wykorzystaniem nowoczesnych maszyn flotacyjnych konstrukcji IMN
  W oparciu o jedne z najnowocześniejszych w chwili obecnej maszyny flotacyjne typu IF-57 i opracowaną nową technologię flotacji zmodernizowano dotychczasowy schemat flotacji galeny w DPM Olkusz – Pomorzany.
  W miejsce istniejącej 18- komorowej maszyny typu IZ-12 zastosowano cztery indywidualnie sterowane komory flotacyjne IF-57, wyposażone w nowe oryginalne zespoły aeracyjne typu WD. Rozwiązanie tego typu aeratora otrzymało złoty medal na 50-tych jubileuszowych Światowych Targach Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik „Brussels Eureka 2001”, medal na Targach Innowacji Gospodarczych i Naukowych INTARG 2002 w Katowicach oraz Dyplom Uznania Komitetu Badań Naukowych. Zastosowanie tych maszyn do flotacji galeny jest pierwszym przypadkiem zastosowania tak dużej jednostki do flotacji tego minerału, pozwalającym na uzyskiwanie – już na samym początku flotacji – gotowego koncentratu galenowego, bez konieczności kierowania go do flotacji czyszczącej, co jest głównym czynnikiem wzrostu uzysku ołowiu.
  W okresie pierwszych 9 miesięcy osiągnięto dodatkową produkcję ok. 500 Mg koncentratu o wartości ponad 700 tys. zł i obniżono zużycie energii o wartość ok. 365 tys. zł. W dalszym okresie eksploatacji przewiduje się również zmniejszenie kosztów obsługi ( z tytułu zastosowanych układów automatycznej regulacji) i remontów.
• Opracowanie i wdrożenie w Orzeł Biały S.A. procesu oczyszczania i niskotemperaturowego przetopu frakcji metalicznej złomu akumulatorowego.
  Zoptymalizowano pracę linii rozdziału mechanicznego złomu akumulatorowego oraz wdrożono nowe metody oczyszczania frakcji metalicznej wraz z odrębnym niskotemperaturowym przetopem tej frakcji na ołów surowy. Opracowane i zastosowane rozwiązania Instytutu doprowadziły technologię przerobu złomu w Orzeł Biały S.A. do poziomu uzyskiwanego w wiodących na świecie zakładach.
  W wyniku wdrożenia wytwarzane będzie ok. 10 000 Mg wysokiej jakości ołowiu surowego, przerabianego następnie w całości we własnej rafinerii na ołów rafinowany oraz stopy ołowiu, których odbiorcami są zarówno firmy krajowe, jak i światowe ( w tym największe koncerny produkujące akumulatory jak Exide). Efekt z tytułu poprawy efektywności ekonomicznej produkcji ołowiu surowego wyniesie ok. 3,1 mln zł/r.
• Opracowanie i wdrożenie w Baterpol Sp. z o.o. technologii odsiarczania pasty z zużytych akumulatorów wraz z ekologicznym przetopem nisko siarczanowego produktu.
  W oparciu o wybudowane 2 nowe linie technologiczne opracowano nową, zintegrowaną technologię umożliwiającą kompleksowy i realizowany w jednym miejscu przerób akumulatorów (dotychczas przetop pasty metodą tradycyjną z dodatkiem sody realizowany był poza zakładem). Wdrożenie objęło zintegrowany proces odsiarczania pasty akumulatorowej (za pomocą węglanu sodu) wraz z ekologicznym przetopem niskosiarczanowego produktu na ołów surowy i bezpieczny ekologicznie żużel odpadowy oraz wytworzenie handlowego siarczanu sodowego o wysokiej czystości.
  Opracowana technologia charakteryzuje się wysokim poziomem automatyzacji poszczególnych etapów procesu technologicznego, brakiem odpadów w procesie odsiarczania i krystalizacji wraz z minimalizacją ilości żużla i emisji SO2 do atmosfery w procesie pirometalurgicznym.
  Opracowanie i wdrożenie w ZGH Bolesław S.A. technologii wytwarzania typoszeregu nowych stopów cynkowniczych.
  Wdrożono technologię przygotowania zapraw i wytwarzania określonego typoszeregu nowych stopów cynku – WEGAL o zmodyfikowanym składzie chemicznym oraz WEGAL CK, przeznaczonych odpowiednio do cynkowania ogniowego wyrobów stalowych metodą jednostkową oraz ciągłą z wytworzeniem powłok kwiatowych. Opracowane rozwiązanie znacznie ułatwia dotrzymanie stabilności składu chemicznego kąpieli cynkowniczej i jej właściwości, pozwalając na otrzymanie prawidłowych i uniwersalnych powłok cynkowych, niezależnie od gatunku cynkowanej stali. Jednocześnie jakość powłok ulega podwyższeniu. Wprowadzenie do produkcji nowych stopów cynku wpłynęło na pozyskanie dodatkowych zleceń od klientów krajowych i zagranicznych.
  W roku 2006 wyprodukowano ok. 8 000 Mg stopów cynku, a średnia wartość produkcji wyniosła ok. 100 mln zł. Efekty ekonomiczne z tytułu uruchomienia produkcji nowego asortymentu stopów oblicza się na ok. 2,3 mln zł/r.

Wybrane projekty celowe (2002-2005)

• Produkcja wielkogabarytowych maszyn flotacyjnych dla wzbogacania rud metali nieżelaznych i innych surowców
  IMN opracował nowe konstrukcje maszyn flotacyjnych dla flotacji rud metali nieżelaznych i węgla wraz z układami automatycznej regulacji. Istotą rozwiązania jest zastosowanie w nich nowego typu aeratorów. Maszyny te odznaczają się wysokimi parametrami eksploatacyjnymi i technologicznymi. Szczególnie ważne jest zmniejszenie o ponad 30% zużycia energii elektrycznej, a tym samym obniżenie kosztów produkcji. Maszyny flotacyjne wyprodukowane przez Instytut pracują między innymi w KGHM Polska Miedź i KWK Anna.
• Produkcja trudno odkształcalnych spoiw twardych na bazie miedzi
  IMN razem z ZPM Inmet opracował technologie pozwalające na produkcję dotychczas nie wytwarzanych drutów ze spoiw twardych CP 203 (CuP6), CP 202 (CuP7), CP 105 (CuP6Ag2), CP 104 (CuP6Ag5), CP 101 (CuAg18P6) oraz Ag 102 (Ag56Cu22Zn17Sn5)– o składach chemicznych zgodnych z wymaganiami norm światowych oraz wymiarach geometrycznych i jakości powierzchni odpowiadających wymaganiom krajowych i zagranicznych odbiorców. Spoiwa te mają zastosowanie w przemyśle narzędziowym, elektronicznym i elektrotechnicznym. Osiągnięta zdolność produkcyjna wynosi 20 000 kg/rok spoiw w postaci drutów.
• Modernizacja technologii przetopu materiałów ołowionośnych z hutnictwa miedzi
  W Hucie Miedzi Głogów zmodernizowano technologię przetopu materiałów ołowionośnych z hutnictwa miedzi w piecach obrotowo-wahadłowych, umożliwiając produkcję ołowiu surowego docelowo w ilości 26 600 Mg rocznie. Otrzymywany ołów o dobrej czystości jest sprzedawany w kraju i zagranicą. Wprowadzenie modernizacji procesu spowodowało radykalne obniżenie emisji zanieczyszczeń gazowych SO2 i CO2, pyłu i metali ciężkich i całkowitą utylizację żużla poołowiowego.
• Uruchomienie produkcji wyrobów walcowanych z aluminium i stopów aluminium przeznaczonych do utleniania anodowego
  Dla potrzeb przemysłu opakowań, budownictwa i transportu w Hucie Aluminium “Konin” S.A. podjęto antyimportową produkcję wyrobów walcowanych przeznaczonych do utleniania anodowego, spełniających wymagania norm europejskich. Prace badawczo-rozwojowe nad opracowaniem technologii produkcji blach i taśm należą do prac z zakresu wysoko zaawansowanych technologii. Docelowo przewiduje się osiągnięcie zdolności produkcyjnej w wysokości 1000 ton/rok.
• Wdrożenie technologii produkcji rur miedzianych dla budownictwa z zastosowaniem walcowania pielgrzymowego
  W Hutmen S.A. opracowano kompleksowe technologie oraz uruchomiono produkcję miedzianych rur instalacyjnych, ogólnego przeznaczenia, dla chłodnictwa, przemysłowych oraz rur na złączki z zastosowaniem walcowania pielgrzymowego. Podniesiono całkowity uzysk przy produkcji rur instalacyjnych ponad 73%. Rury produkowane wg opracowanych technologii spełniają wymagania PN-EN 1057 oraz kryteria stawiane przez uznane organizacje certyfikujące (np. RAL, DVGW).
• Wdrożenie nowej technologii odzysku renu z kwasów płuczących gazy pieca zawiesinowego HM Głogów
  Opracowano technologię oraz wybudowano i uruchomiono instalację do otrzymywania handlowego nadrenianu amonu z kwasów płuczących gazy pieca zawiesinowego o zdolności produkcyjnej ok. 1500 kg nadrenianu amonu rocznie. Dotychczas ren zawarty w kwasach płuczących gazy był bezpowrotnie tracony.
• Zapewnienie wymaganego poziomu produkcji katod najwyższej jakości w warunkach intensyfikacji procesu elektrorafinacji miedzi w HM Głogów I
  Opracowano i wdrożono parametry technologiczne oraz warunki prowadzenia procesu elektrorafinacji w HM Głogów I, umożliwiające intensyfikację produkcji katod miedzianych do ok. 240 tys. Mg/rok, tj. wzrost o 30 tys. Mg/rok. Unowocześnienie technologii elektrorafinacji, w wyniku wdrożenia, umożliwiło w warunkach intensyfikacji produkcji katod zachowanie ich dotychczasowej najwyższej jakości oraz czystości, a także uzyskiwanie korzystnych wskaźników technologicznych procesu. Wykonane badania wykazały pełną przydatność otrzymywanych katod miedzianych w technologii produkcji walcówki w HM Cedynia.
• Modernizacja technologii wytwarzania taśm ze stopów miedzi, w tym trudno odkształcalnych plastycznie w WM Dziedzice S.A.
  Zmodernizowano i opracowano nowe technologie produkcji taśm ze stopów miedzi, w tym trudno odkształcalnych plastycznie. Poszerzono asortyment wyrobów o nowe stopy takie, jak: C77000 (CuNi18Zn27), B8 (CuSn8), C544000 (CuSn4Zn4Pb4), C194000 (CuFe2P), zwiększono zakres szerokości oferowanych taśm ze 170 mm do max. 400 mm, podniesiono uzysk o 3,5 %, zawężono przedziały zmienności składników stopowych i zanieczyszczeń oraz przedziały oferowanych własności mechanicznych i tolerancji wymiarowych, poprawiono jakość powierzchni taśm oraz wprowadzono ich zabezpieczenie antykorozyjne. Zwiększono zdolność produkcyjną do 6 600 ton/rok.