СПОСОБ ОГНЕВОГО РАФИНИРОВАНИЯ БЕЛОГО МАТТА Российский патент 2005 года по МПК C22B15/14 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к металлургии меди, а именно к огневому рафинированию белого матта. Изобретение может быть использовано для рафинирования медно-никелевых и никелевых файнштейнов, содержащих золото, серебро, платину, палладий и другие благородные металлы.

Известен способ переработки белого матта путем его окисления с получением черновой меди [1]. Этот способ используется в настоящее время повсеместно в мировой практике. Очистку меди от благородных металлов и вредных примесей производят путем стандартного огневого рафинирования и электролиза черновой меди.

Наиболее близким по технической сущности заявленному изобретению (прототипом) является способ Каверса и Ли [2] по селективному бессемерованию белого матта, которое предусматривает выделение из белого матта части черновой меди (до 20-50% от массы ее в белом матте) с переводом в нее большей части золота (до 80-90%) и серебра (до 60-70%). Крупным недостатком прототипа, который не позволил внедрить его в металлургическую практику, является относительно низкое извлечение Аu и Ag в первичную черновую медь. А это означает, что электролиз как грязной, так и очищенной меди - неизбежен.

Задачей нашего изобретения является глубокая очистка белого матта как от золота, серебра и других благородных металлов, так и от всех других вредных примесей (Ni, Pb, Sn, Fe, Zn, As, Sb, Bi, Se, Те).

Поставленная задача решается тем, что в способе огневого рафинирования белого матта окислением, согласно изобретению, белый матт подвергается окислению окислительным газом, а черновая медь непрерывно удаляется из зоны взаимодействия в количестве 1-30% от массы белого матта, при этом расход кислорода на окисление равен 0,75-7,5 кг на каждые 100 кг белого матта.

При использовании предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат:

- извлечение Au, Ag, платины, палладия и других благородных металлов из белого матта в первичные порции черновой меди достигает величины, близкой к 100%;

- имеет место глубокая очистка белого матта от всех иных вредных примесей (Ni, Pb, Sn, Fe, As, Sb, Bi и др.);

- значительная часть черновой меди (до 95%) после минимального стандартного огневого рафинирования может быть переработана на медные слитки марок M1, МO, МOO и направлена на производство вайербарсов и катанки, минуя стадию электролиза.

Сущность заявляемого способа огневого рафинирования белого матта заключается в следующем. Белый матт подвергают очистке от примесей путем частичного окисления белого матта и перевода примесей в первые порции черновой меди. Черновая медь непрерывно удаляется из металлургического агрегата, и это удаление сопровождается выносом из агрегата всех примесей, в том числе и благородных металлов. Непрерывное удаление первых порций черновой меди равносильно обработке белого матта черновой медью с использованием принципа экстракции при числе экстракций sec;n". Применение принципа экстракции позволяет осуществить глубокое рафинирование белого матта. При этом удаление всех примесей из белого матта близко к 100%. Получаемая из рафинированного белого матта чистая медь уже не может быть названа черновой. Чистая медь может быть использована в промышленности, минуя стадию электролиза.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа.

Экспериментальная проверка изобретения была выполнена в лабораторных условиях. Продувку белого матта вели воздухом при температуре 1280°С. Образующуюся черновую медь непрерывно удаляли по мере ее образования. Одновременно были проведены опыты по прототипу. Наряду с этим были использованы промышленные данные Каверса и Ли по селективному бессемерованию белого матта на заводе Рио-Тинто [2]. Все эти данные сведены в табл. 1 и 2.

В опытах использовали заводской белый матт состава, %: 77,5 Сu; 20,2 S. Концентрации примесей в белом матте поддерживали путем присадки соответствующих металлов. Частичное окисление белого матта проводили с выделением и непрерывным удалением из зоны реагирования меди в количестве до 30% от массы исходного белого матта. Условия эксперимента были таковы, что в одном эксперименте можно было получить сведения по кинетике очистки меди от примесей в зависимости от доли выделения грязной меди.

Приведенные в табл.1 результаты опытов показывают, что при использовании нашего изобретения по огневому рафинированию белого матта обеспечивается полное удаление из рафинированного белого матта золота и серебра, а также таких вредных примесей, как Ni, Pb, Sn, As, Sb, Bi, Se, Те. При этом 80-95% меди от массы ее в исходном белом матте выделяют в виде слитков меди, по химсоставу отвечающей катодной меди. Все золото, серебро и примеси переводятся в грязную медь, выход которой составляет до 30% от массы белого матта.

Все данные табл.1 были сопоставлены с теоретическими расчетами. При выполнении последних были использованы экспериментальные величины значений коэффициента распределения Me (К_me=% Me в БМ/%Ме в ЧМ, где БМ - белый матт, ЧМ - черновая грязная медь), равные:

Me К_Mе

Аu 8,9·10^-2

Ag 36·10^-22

Ni 8,8·10^-2

As 5,0·10^-2

Sb 38·10^-2

Bi 2,0·10^-2

Se 16·10^-2

Те 24,0·10^-2

Из приведенного выше следует, что при рафинировании белого матта наиболее трудно вести очистку от селена и теллура.

Для сопоставления приведены химсоставы очищенной и загрязненной меди по промышленным данным завода Рио-Тинто [2], полученных при селективном бессемеровании белого матта, при котором белый матт продували воздухом с выделением грязной меди, количество которой составило 20% от массы меди в исходном белом матте.

Как видно из данных табл.2, очищенная медь по химсоставу качественнее анодной меди по содержанию всех элементов. К сожалению, авторы [2] опустили сведения по концентрации в меди очищенной и грязной таких элементов, как сера и кислород. Однако нужно заметить, что по данным прототипа [2] и очищенная медь нуждается в электролизе.

Минимальный выход черновой меди при рафинировании белого матта зависит от количества примесей в нем. В ряде случаев, особенно при тщательном непрерывном удалении первых порций черновой меди из зоны ее реагирования с белым маттом и низком содержании в белом матте благородных металлов и примесей (пример 2, табл.1), выход черновой меди может составить 1% от массы белого матта. Это отвечает условию минимального выхода черновой меди.

В целом приведенные результаты подтверждают возможность осуществления процесса и что поставленная задача решена.

Предложенный способ рафинирования белого матта является прорывным научно-техническим решением в области рафинирования меди, поскольку во многих случаях он позволяет избежать дорогостоящих стандартного огневого рафинирования и электролиза анодной меди с одновременным получением высокомарочных медных слитков. Наибольший практический интерес наш способ представляет для заводов Урала (например, на Кировоградском медеплавильном комбинате содержание никеля в черновой меди равно около 0,6%) и OАO “Норильский никель” (в белом матте последнего содержание Ni достигает 1,7%). Применение нашего способа предпочтительнее также из соображений извлечения других благородных металлов (платины, палладия и др.)

Таблица 1.
Примеры осуществления способа огневого рафинирования белого матта (БМ).Показатели№№ примеровПо прототипу 1234567[2]Расход кислорода, кг/100 кг Cu₂S0,751,02,03,86,27,57,8 Выход грязной черновой меди, т/100 т БМ0,9181525303116Выход чистой меди, т/100 т БМ7676696252474661Состав БМ (1), грязной меди (2), чистой меди (3), степень удаления примеси (4)        Сu 1,%77,577,577,577,577,577,577,577,52,%98,898,898,898,898,898,898,898,83,%99,099,299,499,899,999,999,999,4Аu 1,г/т70507080100100100522,г/т184015908494533992122121803,г/т2010310,50,30,3204,%7995,49799,299,799,8599,8569Ni 1,%0,010,0060,0080,0250,100,600,600,0312,%0,240,120,100,170,392,001,580,1093,г/т502010101020201204,%98,098,399,099,099,899,999,970As 1,%0,020,020,020,030,040,040,040,00382,%0,590,460,240,20,160,130,130,0153,г/т3020107544104,%88,992,796,698,699,399,599,579Se 1,г/т50 50 100100100762,г/т1600 590 3963323312843,г/т10 2 211504,%85,2 94,5 9999,599,560Ag 3,г/т   10    Pb 1,%   0,05    3,г/т   20    Sb 1,%   0,04    3,г/т   10   50Bi 1,%   3    3,г/т   2   10Zn 3,г/т   10    Fe 1,%   0,076    3,г/т   10   60

Таблица 2.
Хим. составы очищенной и загрязненной меди по данным завода Рио - Тинто. Концентрация Ме,%Распределение Ме,% Очищенная CuГрязная CuОчищенная CuГрязная CuСu99,498,88020Аu0,0020,0183169Ag0,0340,3063169Ni0,0120,1093070As0,0010,0152179Sb0,0050,0136040Bi0,0010,004991Se0,0050,0302179Те0,0070,0255347Fe0,0060,0364060

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Смирнов В.И.., Цейдлер А.А., Худяков И.Ф., Тихонов А.И. Металлургия меди и никеля. Том 1. М.: Металлургия, 1965.

2. Cavers T.W, Lee G.M. Can.Min.Met.Bull, v.40, 297, 1937, p.5-10.

Изобретение относится к цветной металлургии (металлургии меди), в частности к технологии рафинирования белого матта. Способ включает окисление белого матта при непрерывном удалении выделяемой черновой меди из зоны взаимодействия черновой меди и белого матта в количестве 1-30% от массы белого матта. Содержание кислорода в окислительном газе поддерживают в пределах 0,75-7,5 кг на каждые 100 кг белого матта. Огневое рафинирование загрязненного белого матта при непрерывном выпуске черновой меди обеспечивает извлечение Au, Ag и платиновых металлов в первые порции черновой меди, а также очистку его от примесей, в частности от Ni, Pb, Sn, Fe, Zn, As, Sb, Bi, Se, Te. 2 табл.

Способ огневого рафинирования белого матта, включающий его окисление окислительным газом с частичным удалением черновой меди, отличающийся тем, что в процессе окисления черновую медь непрерывно удаляют из зоны ее взаимодействия с белым маттом в количестве 1-30% от массы белого матта, а содержание кислорода в окислительном газе поддерживают в пределах 0,75-7,5 кг на каждые 100 кг белого матта.