СПОСОБ СУЛЬФАТИЗАЦИИ КОБАЛЬТА Российский патент 2006 года по МПК C22B1/04 C22B1/06 C22B23/00 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению кобальта, меди, никеля и других металлов и их соединений путем сульфатизации цветных металлов.

Известны способы сульфатизации металлов в сульфидных материалах:

1) Способ сульфатизации железорудных материалов, которые содержат металлы, образующие легко растворимые сульфаты. Предусматривает на первой стадии окислительный обжиг исходного материала в печи кипящего слоя. На второй стадии обожженный материал сульфатизируют при 750-800°С в реакторе до превращения цветных металлов в сульфаты (Заявка ФРГ №1940559, 1978 г.).

2) Способ переработки пиритных концентратов, включающий сульфатизирующий обжиг при температуре 250-300°С в атмосфере сернистого газа и последующую гидрометаллургическую операцию, включающую выщелачивание огарка водой и подготовку раствора к дальнейшей переработке (А.С. СССР №273429, 1970 г.).

3) Способ извлечения цветных металлов из сульфидных материалов, по которому цветные металлы извлекают из сульфидного сырья, обжигая его в печи до состояния, в котором оно не содержит серу, и сульфатизируют огарок в отдельной реакционной камере. При выщелачивании огарка сульфатизации серной кислотой извлекают более 50% цветных металлов. Часть раствора от выщелачивания рециркулируют на стадию выщелачивания, а часть возвращается в обжиговую печь, где присутствующая в нем сера превращается в двуокись серы. Обжиг проводится в печи кипящего слоя и в качестве сульфатизирующего агента используют серную кислоту, двуокись серы и воздух или трехокись серы (Патент Великобритании №1515779, 1978 г.).

Недостатком вышеперечисленных способов является невысокая производительность из-за низкой скорости обжига.

Прототипом заявляемого изобретения выбран способ сульфатизации цветных металлов (Е.В.Маргулис, И.М.Чередник "Исследование кинетики сульфатизирующего обжига пиритно-кобальтового концентрата в кипящем слое." "Цветные металлы", №8, 1967 г., стр.51-55), по которому сульфидный материал обжигают в печи кипящего слоя при температуре 700°С на дутье, содержащем 67% SO₂ и 33% О₂. Степень сульфатизации кобальта достигает 90% за 120 мин. Однако указанный способ обладает недостатком, заключающимся в низкой скорости обжига и невысокой степени извлечения кобальта.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение скорости обжига и увеличение степени извлечения кобальта.

Технический результат достигается тем, что в способе сульфатизации кобальта путем окислительно-сульфатизирующего обжига смесью сернистого газа и кислорода, согласно изобретению, перед обжигом смесью сернистого газа и кислорода осуществляют дополнительный окислительный обжиг пиритного концентрата кислородосодержащим дутьем, при соотношении 0,42-0,98 нм³ О₂/кг серы, в течение 2-68 секунд.

Оптимальность выбранного временного диапазона обуславливается следующим: при обжиге в кислородсодержащем газовом потоке менее 2 секунд не достигается значение содержания серы 10 и менее %, в огарке развиваются температуры, при которых не обеспечивается на второй стадии обжига извлечение кобальта выше 83%. При обжиге в кислородсодержащем газовом потоке более 68 секунд обеспечивается остаточное содержание серы менее 0,15%, при этом степень сульфатизации кобальта на второй стадии обжига не превышает 85%. Изменение расхода воздуха меньше 0,42 и больше 0,98 нм³О₂/кг серы приводит к резкому снижению степени сульфатизации.

Положительный эффект достигается за счет того, что при обжиге в кислородсодержащем газовом потоке в течение 2-68 секунд, при расходе кислорода 0,42-0,98 нм³/кг происходит предпочтительное окисление сульфидов железа. Окисление сульфидов кобальта за данный промежуток времени происходит незначительно. Это позволяет на второй стадии обжига проводить сульфатизацию кобальта в условиях, обеспечивающих термическую стабильность процесса, сохранить кобальт в виде сульфида, что препятствует образованию ферритов кобальта, для сульфатизации которых требуется повышенное давления воздуха (SO₂, SO₃), и обеспечить высокую степень сульфатизации.

Изложенное иллюстрируется следующими примерами.

Опыты проводились с пиритным концентратом, %: кобальт - 0,16; сера - 50,0; железо 44,7.

Пример 1. Пиритный концентрат обжигался в кислородсодержащем газовом потоке потоке при соотношении 0,6 нм³ О₂/кг серы в течение 2 секунд до содержания серы 10%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 91,46%.

Пример 2. Пиритный концентрат обжигался в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,48 нм³ О₂/кг серы в течение 68 секунд до содержания серы 0,15%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 96,87%.

Пример 3. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,6 нм³ О₂/кг серы в течение 40 секунд до содержания серы 5,0%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 95,6%.

Пример 4. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,55 нм³ О₂/кг серы в течение 1 секунды до содержания серы 20,0%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 82,12%

Пример 5. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,7 нм³ О₂/кг серы в течение 80 секунд до содержания серы 0,15%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 74,8%.

Пример 6. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 1,3 нм³ О₂/кг серы в течение 32 секунд до содержания серы 7,3%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 73,2%.

Пример 7. Пиритный концентрат обжигался в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,3 нм³ О₂/кг серы в течение 25 секунд до содержания серы 11,4%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 80,3%.

Способ позволяет значительно повысить скорость обжига и увеличить степень сульфатизации кобальта примерно на 8%.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению кобальта, меди, никеля и других металлов и их соединений путем сульфатизации цветных металлов. В предложенном способе перед обжигом смесью сернистого газа и кислорода осуществляют предварительную стадию окислительного обжига пиритного концентрата кислородосодержащим дутьем при соотношении 0,42-0,98 нм³ О₂/кг серы в течение 2-68 секунд, обеспечивается значительное повышение скорости обжига и увеличение степени сульфатизации кобальта примерно на 8%.

Способ сульфатизации кобальта путем окислительно-сульфатизирующего обжига смесью сернистого газа и кислорода, отличающийся тем, что перед обжигом смесью сернистого газа и кислорода осуществляют дополнительный окислительный обжиг пиритного концентрата кислородосодержащим дутьем при соотношении 0,42-0,98 нм³ О₂/кг серы в течение 2-68 с.