СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ РУД С ПОЛУЧЕНИЕМ ШТЕЙНА Российский патент 2014 года по МПК C22B23/02 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке окисленных руд.

Существует ряд способов восстановления металлов из окисленных руд - твердым углеродом, газами (С.И.Попель и др. Теория металлургических процессов. 1986, с.55-93). Однако переработка окисленных низкосернистых руд этими способами практически невозможна из-за высоких потерь цветных металлов со шлаками.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является заявка на изобретение №99106180, опуб. 20.01.2001. Способ переработки окисленных никелевых руд с получением штейна, включающим плавку шихты, содержащую сульфат кальция с углеродистым восстановителем, флюсы.

Недостатком данного способа является высокий расход сульфата кальция, углеродистого восстановителя, высокий выход газов и расход электроэнергии.

Задачей изобретения является вовлечение в переработку низкосернистых и окисленных материалов, снижение расхода флюсов, потерь цветных металлов со шлаками, экономия энергоресурсов и ведение непрерывного процесса.

Достигается это тем, что согласно заявленному способу переработки окисленных руд с получением штейна, включающему плавку шихты, содержащую сульфат кальция, углеродистый восстановитель и флюсы, сульфидирование ведут в отдельной вращающейся печи, соединенной с печью ПЖВ, где происходит плавление шихты, а отходящие горячие газы, содержащие серу, проходят через вращающуюся печь, отдавая свое тепло шихте и нагревая ее не ниже 300-350°С.

Загрузку шихты, состоящую из низкосернистых или окисленных материалов, углеродистый восстановитель, сульфат кальция и флюсы осуществляют во вращающейся печи 1, через которую продувают горячие газы из ПЖВ 2, содержащие сернистый ангидрид (длина вращающейся печи будет зависеть от производительности агрегата). Температура отходящих газов из ПЖВ 1300-1400°С. Это достаточно для нагрева шихты до температур прохождения реакций в шихте:

SO₂+C=0,5S₂+CO₂ 1 CO₂+С=2СО 2 МеО+СО=Me+CO₂ 3 2Ме+S₂=2MeS 4 2MeO+3/2S₂=2MeS+SO₂ 5 CaSO₄+2C=CaS+2CO₂ 6 CaS+МеО=MeS+CaO 7

Т.е. во вращающейся печи идет процесс сульфидирования оксидов. Шихта попадает в печь через загрузочное устройство 4. Газы и пыль из печи удаляются через газоход 6.

Далее сульфидированный продукт через загрузочное устройство 5 попадает в печь ПЖВ 2, где идет, в основном, окисление сульфидов железа с образованием легкоплавкого шлака за счет продувки кислородосодержащим газом через фурмы 3 и удаляется через шлаковый сифон 7, а полученный штейн (металл) удаляется через штейновый сифон 8.

За счет нагрева шихты отходящими газами происходит снижение энергии на переработку материала (материал попадает в печь с температурой не ниже 300°С), а наличие дополнительной серы за счет восстановления сернистого ангидрида по реакции (1) позволяет снизить расход сульфата кальция. Температура 300°С требуется для того, чтобы основная часть оксидов и металла превратилась в сульфиды по реакциям (4, 5). Углерод в шихте требуется как восстановитель в реакциях (1, 2, 6). Обменная реакция (7) и реакция (1) идет в печи ПЖВ - 2. Количество добавляемого углерода определяется количеством окисленного железа в форме Fe₂O₃ и Fe₃O₄, а также количеством добавляемого CaSO₄, которое зависит от содержания серы в исходном продукте и для прохождения реакции (1, 2). Первоначально печь ПЖВ и вращающаяся печь нагреваются за счет длиннофокусных газовых или мазутных горелок. Далее процесс идет за счет сгорания сульфидов и углерода, а также за счет горячих газов проходящих через вращающуюся печь (см фиг.)

В данном способе можно осуществить непрерывную плавку материалов.

Проведенный анализ показал, что отличительные признаки с целью вовлечения в переработку низкосернистых окисленных материалов, снижение потерь цветных металлов со шлаками в известных аналогах не обнаружены, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень".

Достоинством предлагаемого способа является вовлечение в переработку на ПЖВ окисленных материалов, содержащих цветные металлы, например, огарок медного производства.

Пример 1. Лабораторные испытания проводили на огарке медного производства состава % масс.: Cu - 23,1; Ni - 1,6; Со - 0,09 Fe - 46,3; S - 0,3. Шихту состава % масс.: медный огарок - 68; CaSO₄ - 8,16; С - 6,8; SiO₂ - 17,6 тщательно перемешивали, помещали в тигель под графитовую крышку и нагревали в печи до 300°С. По истечению 30 мин. шихту с тиглем нагревали до 1350°С (рабочая температура печи ПЖВ) и продували воздухом обогащенным на 30% кислородом через введенную заранее через крышку тигля алундовую трубку до получения шлака и штейна. Полученный медный штейн имел следующий химический состав % масс.: Cu - 82,2; Ni - 5,7; Co - 0,32; Fe - 6; S - 5,77.

Медь в штейне металлизирована на 65%. Потери меди со шлаком составили не более 0,6%.

Пример 2. Лабораторные испытания проводили на огарке медного производства состава % масс.: Cu - 23,1; Ni - 1,6; Со - 0,09 Fe - 46,3; S - 0,3. Шихту состава % масс.: медный огарок - 68; CaSO₄ - 8,16; С - 6,8; SiO₂ - 17,6 тщательно перемешивали, помещали в тигель под графитовую крышку и нагревали в печи до 325°С. Остальные параметры опыта такие же, как и в предыдущем. Полученный медный штейн имел следующий химический состав % масс.: Cu - 82,8; Ni - 5,7; Co - 0,29; Fe - 5,5; S - 5,7. Медь в штейне металлизирована на 65%. Потери меди со шлаком составили не более 0,5%.

Пример 3. Лабораторные испытания проводили на огарке медного производства состава % масс.: Cu - 23,1; Ni - 1,6; Со - 0,09 Fe - 46,3; S - 0,3. Шихту состава % масс.: медный огарок - 68; CaSO₄ - 8,16; С - 6,8; SiO₂ - 17,6 тщательно перемешивали, помещали в тигель под графитовую крышку и нагревали в печи до 350°С. Остальные параметры опыта такие же, как и в предыдущем. Полученный медный штейн имел следующий химический состав % масс.: Cu - 83,2; Ni - 5,7; Co - 0,3; Fe - 4,9; S - 5,3.

Медь в штейне металлизирована на 65%. Потери меди со шлаком составили не более 0,5%.

В дальнейшем доводку штейна до черновой меди можно проделать в конверторе.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способу переработки окисленных руд с получением штейна. Способ включает плавку в печи ПЖВ шихты, содержащей сульфат кальция, углеродистый восстановитель и флюсы, и сульфидирование во вращающейся печи, соединенной с печью ПЖВ, при этом осуществляют нагрев шихты до температуры не ниже 300-350°C проходящими через вращающуюся печь отходящими горячими газами, содержащими серу. Обеспечивается возможность переработки низкосернистых и окисленных материалов, снижение расхода флюсов, потерь цветных металлов со шлаками, экономия энергоресурсов и ведение непрерывного процесса. 1 ил.

Способ переработки окисленных руд с получением штейна, включающий плавку в печи шихты, содержащую сульфат кальция, углеродистый восстановитель и флюсы, и сульфидирование, отличающийся тем, что плавку шихты ведут в печи ПЖВ, сульфидирование ведут во вращающейся печи, соединенной с печью ПЖВ, при этом осуществляют нагрев шихты до температуры не ниже 300-350°C проходящими через вращающуюся печь отходящими горячими газами, содержащими серу.