СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОБОРОТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2005 года по МПК C22B7/00 

Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии меди, никеля и кобальта.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд, включающий агломерацию или брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в присутствии сульфидирующего реагента (гипса, пирита или маломедистого колчедана), конвертирование штейна и последующую гидрометаллургическую переработку обогащенной кобальтом массы [2, 3, 4].

Недостатком этого способа является низкое извлечение кобальта из руды, большие материальные затраты при плавке.

Известен способ переработки вторичных материалов, в том числе оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, совместно с первичными, включающий их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в присутствии сульфидирующего реагента и последующую гидрометаллургическую переработку штейна с разделением содержащихся в нем металлов и получением из них солей или чистых металлов. При этом в качестве сульфидирующего реагента используют пирит или гипс [1].

Недостатком этого способа является введение в шихту в составе сульфидирующего реагента железа или кальция и необходимость их удаления со шлаками или кеками, что существенно снижает извлечение полезных металлов.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд, включающий их восстановительно-сульфидирующий обжиг с применением в качестве сульфидизатора сульфата натрия с последующей шахтной плавкой на штейн [6].

Недостатком этого способа является относительно низкая степень сульфидирования никеля и железа. Способ не применялся в промышленных масштабах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ перерабтки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку с введением в качестве сульфидирующего реагента элементарной серы [5].

Недостатком способа-прототипа является повышенная вязкость шлака при плавке, что приводит к снижению извлечения полезных металлов, а также относительно высокая цена сульфидирующего реагента.

Техническим результатом изобретения является повышение извлечения металлов за счет снижения вязкости шлака и снижение материальных затрат на переработку сырья.

Технический результат достигается при использовании способа переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, смешение для получения шихты, содержащей тяжелые цветные металлы, кальций и магний с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком и ее восстановительно-сульфидирующую плавку.

В качестве сульфидирующего реагента используют сульфат натрия, являющийся отходом гидрометаллургического производства никелевых солей, солей хрома и других металлов. Сульфат натрия в 3 раза дешевле элементарной серы.

Соотношение массы сульфата натрия к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте составляет (1,3-1,7):1.

Уменьшение загрузки сульфата натрия ниже 1,3:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов приводит к образованию металлизированной фракции в штейне, что затрудняет последующую гидрометаллургическую переработку его.

Увеличение загрузки сульфата натрия более 1,7:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов приводит к увеличению массовой доли железа в штейне и увеличению затрат.

В шихту вводят кварцевый песок из расчета от 1,25:1 до 1,60:1 к сумме масс кальция и магния в шихте.

Снижение загрузки кварцевого песка ниже 1,25:1 и увеличение ее выше 1,60:1 к сумме масс кальция и магния в шихте приводит к увеличению вязкости шлака и снижению извлечения полезных металлов.

Третьим элементом шихты является углеродсодержащий восстановитель (например, графитовая мелочь), который вводят в количестве от 20,8 до 30,8% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте.

Снижение загрузки восстановителя ниже 20,8% приводит к уменьшению извлечения металлов в штейн.

Повышение загрузки восстановителя выше 30,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов ведет к увеличению затрат.

После плавки получают штейн с суммой массовых долей тяжелых цветных металлов не менее 55% и массовой долей серы от 20,9 до 25,5%. Извлечение полезных металлов в штейн от 90 до 99,5% (в способе-прототипе от 88,1 до 99,3%).

Пример 1. Гидратно-карбонатный осадок из отстойника засоленных стоков гидрометаллургического никелевого производства смешивали с осадком, полученным при очистке никелевых растворов от железа, и с осадком, полученным при автоклавном выщелачивании сульфидной никель-кобальтовой массы, и сушили в трубчатой печи до остаточной влажности 0,5%. Химический состав смеси в пересчете на сухой вес, %:

никель 22,0кальций 5,0кобальт 2,2магний 0,5медь 0,5кремний 0,6железо 3,5сера 1,5Исходная влажность65%

Высушенный осадок смешивали в смесителе с сульфатом натрия, мелким речным песком и графитовой стружкой. Количество сульфата натрия в шихте варьировали в соотношении от 1,3:1 до 1,8:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте, а количество речного песка и восстановителя поддерживали постоянным соответственно в соотношении 1,6:1 к сумме масс кальция и магния в шихте и 20% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте. Шихту плавили в отапливаемом природным газом конвертере на штейн при температуре от 1350 до 1400°С. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1№ п/пПОКАЗАТЕЛИОтношение массы сульфата нитрия в шихте к сумме масс тяжелых цветных металлов1,2:11,30:11,40:11,55:11,70:11,80:11.Извлечение никеля в штейн, %93,295,097,097,997,097,02.Извлечение кобальта в штейн, %72,074,578,880,378,675,03.Извлечение меди в штейн, %95,096,498,098,598,3'98,04.Массовая доля никеля в штейне, %62,561,360,659,258,456,15.Массовая доля кобальта в штейне, %5,95,85,55,44,64,26.Массовая доля меди в штейне, %1,271,251,211,181,111,067.Массовая доля железа в штейне, %6,36,67,58,78,78,38.Массовая доля серы в штейне, %16,017,021,022,524,024,5Выделения сернистого ангидрида в атмосферу не замечено.

Пример 2. Высушенный осадок из примера 1 смешивали в смесителе с сульфатом натрия в соотношении 1,55:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов, речным песком в соотношении 1,6:1 к сумме масс кальция и магния в шихте. Добавку в шихту восстановителя варьировали от 15 до 30% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте. Шихту плавили на штейн в отапливаемом природным газом конвертере при температуре от 1350 до 1400°С. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2№ п/пПОКАЗАТЕЛИМассовая доля восстановителя, % к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте12,018,020,025,830,01.Извлечение никеля в штейн, %95,097,097,998,098,02.Извлечение кобальта в штейн, %72,576,280,380,280,13.Извлечение меди в штейн, %90,494,094,594,694,64.Массовая доля никеля в штейне, %58,359,159,260,460,05.Массовая доля кобальта в штейне, %4,85,45,55.65,66.Массовая доля меди в штейне, %1,251,201,181,111,117.Массовая доля железа в штейне, %6,76,88.68,68,68.Массовая доля серы в штейне, %20,721,024,524,024,5

Пример 3. Высушенный осадок из примера 1 смешивали в смесителе с сульфатом натрия в соотношении 1,55:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте, графитовой стружкой в количестве 20% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте.

Добавку в шихту речного песка вырьировали от соотношения 1:1 до 2,2:1 к сумме масс кальция и магния в шихте. Шихту плавили на штейн в отапливаемом природным газом конвертере при температуре от 1350 до 1400°С. Результаты плавки приведены в таблице 3.

Таблица 3№ п/пПОКАЗАТЕЛИСоотношение массы кварцевого песка к сумме масс кальция и магния в шихте1:11,25:11,6:11,9:12,2:11.Извлечение никеля в штейн, %94,996,997,497,395,02.Извлечение кобальта в штейн, %74,675,480,077,074,83.Извлечение меди в штейн, %90,093,594,093,590,64.Массовая доля никеля в штейне, %56,056,060,059,055,05.Массовая доля кобальта в штейне, %4,54,55,55,34,56.Массовая доля меди в штейне, %1,11,11,21,21.17.Массовая доля железа в штейне, %9,08,86,76,76,78.Массовая доля серы в штейне, %20,023,023,523,425,0

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Металлургия вторичных тяжелых цветных металлов. / И.Ф.Худяков, А.П.Дорошкевич, С.В.Карелов - М.: Металлургия, 1987, стр.257-260.

2. Металлургия меди, никеля и кобальта, часть II / В.И.Смирнов, А.А.Цейдлер, И.Ф.Худяков, А.И.Тихонов. - М.: Металлургия, 1966, стр.28-31, 44-47, 68.

3. Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд / И.Д.Резник. - М.: Металлургия, 1983, стр.106-130.

4. Технологическая инструкция по производству никеля из окисленных никелевых руд огневым способом. ТИ 00194547-173232-01-96. ОАО "Комбинат Южуралникель", г.Орск, 1996.

5. Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства / Патент №2186132 с приоритетом от 21.09.2000 г.

6. Восстановительно-сульфидирующий обжиг с применением сульфата натрия для переработки Буруктальской никелевой руды / С.П.Тациенко - Л.: ЛПИ им. М.И.Калинина, 1987, автореферат диссертации.

Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии меди, никеля и кобальта. Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов включает их сушку, смешение для получения шихты, содержащей тяжелые цветные металлы, кальций и магний, с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком и ее восстановительно-сульфидирующую плавку. Для снижения материальных затрат на переработку сырья в качестве сульфидирующего реагента используют сульфат натрия, соотношение которого к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте составляет (1,3-1,7):1. Соотношение кварцевого песка к сумме масс кальция и магния в шихте, составляющее (1,25-1,60):1, и количество взятого углеродсодержащего восстановителя от 20,8 до 30,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте обеспечивают повышение извлечения металлов за счет снижения вязкости шлака. 3 табл.

Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, смешение с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком для получения шихты, содержащей тяжелые цветные металлы, кальций и магний, и ее восстановительно-сульфидирующую плавку, отличающийся тем, что в качестве сульфидирующего реагента используют сульфат натрия, соотношение которого и суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте составляет (1,3-1,7):1, при этом соотношение кварцевого песка и суммы масс кальция и магния в шихте составляет (1,25-1,60):1, а углеродсодержащий восстановитель берут в количестве от 20,8 до 30,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте.