Сульфидизатор для переработки окисленных руд и концентратов цветных металлов Советский патент 1984 года по МПК C22B23/02 C22B5/02 

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к утилизации фосфогипса - отхода производства минеральных удобуний, и может быть использовано в цветной металлургии при переработке окисленных руд и концентратов цветных металлов, преимущественно при плавке окисленных никелевых руд, а также в химической и строительной промьшшенности.

Известен сульфидизатор для шахтной плавки окисленных никелевых руд, содержащий фосфогипс (основа), восстановитель,окись железа и пирит (2-15% от веса фосфогипса) 1.

Недостатком указанного сульфидизтора является то, что он характеризуется длительным сроком схватьшания и твердения, вследствие чего пр окусковании сульфидизатора снижается выход годной продукции.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сульфидизатор, содержащий окись кальция (1,5-50%) твердый углеродистый восстановитель (8-50%) и фосфогипс. Последний представляет собой тонко дисперсный влажный материал (общая влажность v 30%), в связи с чем дл доставки его потребителю и использования в качестве сульфидизатора, например, при шахтной плавке окисленных никелевых руд требуется его окускование 2 .

Недостатком известного сульфидизатора является то, что в окускован ном состоянии он характеризуется длительным сроком схватывания и твердения (20-26 ч) и в значительной мере разрушается при изготовлении и транспортировке. При окусковании сульфидизатора методом брикетирования наблюдается значительный выход возврата брикетирования (бой, мелочь, прьсшть) до 10-20% и снижается производительность брикетных процессов. Для придания брикетам, изготовленным из сульфидизатора известного состава, достаточной прочности, требуется дополнительное подсушивание при в течение . 2 ч. Повьшение давления при брикетировании, а также применение других методов окускования, например . окомкования, не позволяет снизить

ВБпсод возврата окускования. Это обусловлено тем, что скорость схватывания и твердения окускованного продукта определяется химизмом процесса: фосфогипс, составляющий основу указанного сульфидизатора, содержит полугидрат сульфата кальци в малоактивной форме, а также значительные количества примесей (алюмофтористые комплексы, пятиокись фо фора и др.), которые в значительной мере затрудняют осуществление реакций растворения полугидрата сульфат кальция и дегидратации.

Цель изобретения - сокращение сроков схватывания и твердения при окусковании сульфидизатора.

Поставленная цель достигается тем, что сульфидизатор для переработки окисленных руд и концентратов цветных металлов, содержащий окись кальция, твердый углеродистый восстановитель и фосфогипс, дополнительно содержит фосфоангидрит и фосфодигидрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись кальция 4-10 Твердый углеродистый восстановитель15-30Фосфоакгидрит 3-15 Фосфодигидрат 5-25 Фосфогипс Остальное Процесс твердения сульфидизатора на основе фосфогипса осуществляется стадийно, при этом стадиями, лимитирукищми скорость схватьтания и твердения, являются растворение полугцдрата сульфата кальция при растворении фосфогипса водсЛ и дегидратация сульфата кальция. Совмесное введение в состав сульфидизатор фосфоангидрита и фосфодигидрата оказывает положительное влияние на физико-химические свойства фосфогипса Растворимый фосфоангидрит выполняет роль добавки, активирующей процесс растворения фосфополугидрата сульфата кальция, содержащегося в фосфогипсе, а частицы добавляемого фосфодигидрата являются зародьш1ами образования новой ф)3зы из раствора г двуводного сульфата кальция. Это обусловливает р езкое сокращение сроков схватывания и ускорение твердения окускованного сульфидизатора.

В качестве фосфоангидрита может быть использован фосфогипс после j его термообработки (при 200-400 с). Минимальное содержание (3%) фосфоангидрита в шихте сульфидизатора определяется его количеством, необходимым для устранения пассивирующе го влияния вредных примесей и осуществления реакции растворения полу гидрата сульфата кальция со скорост обусловливающей низкие сроки схваты вания окускованного сульфидизатора не более 6-10,мин. Максимальное содеря ание фосфоангидрита в сульфидизаторё составляет 15%. При этом срок схватьюаняя окусковаиного суль Фндизатора 2-3 tmn. Дальнейшее сокращение сроков схватывания и технологически, и экономически не оправдано, в связи с чем расход фосфоан гидрята более 15% нецелесообразен. Фосфодигидрат - измельченная (до размера зерен менее 1 мм) смесь двух продуктов на основе фосфогипса первый получен на стадии ввделения фосфоангидрита с последующей дегидратацией в гфоцессе приготовления окускованного сульфидизатора второй - дигидратная модификация фосфо гипсового сульфидизатора, образующаяся в активной форме в процессе окусковання полугядратного или дигидратного фосфогипса. В качестве материала, содержащего фосфодигцдрат и ускорякщего процесс твердения сульфидизатора, может- служить измельченный возврат окускованного сульфидизатора (бой, мелочь, просыпь) . (Ьснимальное содержание фосфодигидрата в составе сульфидизатора определено экспериментально и составляет 5%. При таком расходе фосфрдигидрата наблюдается высокая скорость гидратации сульфата кальция, в связи с чем ркускованный сульфидизатор характеризуется достаточной прочностью (например брикет после прессования вьщерживает 1-2 сбрасывания), .предотвращающей его разрушение. Более низкие расходы фосфодигидрата обуслдвливают рез кое снижение прочности окускованного сульфидизатора. Максимальное содержание фосфодигидрата в составе сульфидизатора 25%, избыток его сверх указанного предела не повышает прочность окускованного сульфиди затора, а расходы на измельчение возврата снижают экономическую эффективность процесса. 26 Содержание твердого углеродистого восстановителя в составе сульфндизатора должно составлять не менее 15%, что при использовании этого сульфидизатора в пирометаллургических процессах, например в шахтной плавке окисленных никелевых руд, обеспечивает преимущественное восстановление сульфата кальция до сульфида (степень восстановления не ниже 75%). Более низкое содержание восстановителя в составе сульфидизатора обусловливает существенное ухудшение условий восстановления сульфата каль ция, в результате чего снижается выход сульфида кальция И повышаются потери серы в газовую фазу. Максимальное- содержание восстановителя, обеспечивающее полное восстановление сульфата кальция до сульфида, с минимальню образованием двуокиси серы составляет 30%. В качестве твердого углеродистогЬ восстановителя могут быть использованы каменноугольные, буроугольиые и нефтяные коксы и полукоксы, угли и др. Оптимальная крупность зерен восстановителя менее 1 мм. Оптимальное количество окиси кальция в составе сульфидизатора 4-10%. №{нимальное содержание ее (4%) обеспечивает образование прочных нелетучих соединений фтора, что исключает его токсичные выделения в атмосферу, а также нейтрализацию остатков фосфорной кислоты в фосфогипсе. Повьш1ение расхода .окиси калыщя сверх 10% экономически не оправдано ввиду снижения в шихте окускования доли фосфогипса - основы сульфидизатора.Часть окиси кальция может быть заменена необожженным известняком, цементон или другими материалами, обогащенными окисью кальция и разлагающимися при нагреве с выделением окиси кальции. При этом содержание окиси кальция в шихте сульфидизато ра должно оставаться не менее 1,5%. Для изготовления сульфидиэатора используют фосфогипс с общей влажностью 32%, содержащий в основном фосфополугидрат сульфата кальция (до 95%). К нему добавляют техническую окись кальция, измельченные до крупности 1 мм кокс и известняк, а также фосфоангидрит, полученный обезвоживанием фосфогипса путем

термообработки при 320°С,и фосфодигидрат в виде возврата окускования крупностью 1 ьм. Компоненты сульфидизатора перемешивают в бетономешалке и направляют на окускование, предварительно увлажняя до оптимальной консистенции.

ОкуСкование сульфидизатора проводят двумя способами: брикетированием на прессе валкового типа производительностью 4 т/ч и окомкованием на чашевом грануляторе производительностью 1 т/ч.

Качество сульфидизатора оценивают по выходу окускованного материала, а также по-сокращению сроко схватывания и повышению прочности в зависимости от продолжительности старения, при этом прочность брикетов характеризуют максимальным числом их сбрасывания с высоты 1 м,на бетонную плиту, а окатышей - пределом прочности при сжатии, кг, (диаметром 10 мм).

К пробе фосфогипса весом 84 кг (в расчете на сухой вес) добавляют 4,7 кг технической окиси кальция и перемешивают в бетономешалке в течение 1-1,5 мин, затем добавляют 30 кг коксовой мелочи, 9,5 кг фосфоангидрита и 19 кг фосфодигидрата (в виде измельченного возврата окускования в количестве 24,8 кг) и вновь перемешивают В бетономешалке в течение 1 мин. Полученную смесь - сульфидизатор загружают в бункер валкового пресса для окускования . Ячейки пресса предварително опрыскивают смазочным маслом. Выход целых брикетов 150 кг или 91,5% от веса загруженной смеси.

Точность брикетов оценивают по максимальному числу их сбрасывания с высоты 1 м на бетонную плиту. Через 5 и 10 мин брикеты вьщерживают одно-два сбрасывания,через 30 мин семь, через 1 ч - десять, а через 2 и более десяти.

Подготовку сульфидизатора для окомкования на грануляторе проводят аналогично.

В результате испытаний установлено, что введение в состав сульфидизатора фосфоангидрита в количестве 3-15% и фосфодигидрата в ко.личестве 5-25% обусловливает сокращение сроков схватывания окускованного продукта с 20 ч до 2-10 мин. В окускованном состоянии сульфидизатор приобретает прочность, достаточную для его транспортирования потребителю через 0,5-1 ч, в то время как без добавок фосфоангидрита и фосфодигидрата - через 1 сут.

Кроме того, сокращение сроков схватывания и ускорение твердения сульфидизатора, как результат введения в его состав фосфоангидрита и фосфодигидрата, позволяет в значительной мере сократить разрушение окускованного продукта и повысить выход годной продукции с 70-80 до 86-95%.

Результаты испытаний свидетельствуют о возможности окускования фосфогипса с минимальными сроками схватывания и твердения. Это обеспечивает также возможность утилизации фосфогипса с пЬлучением сульфидизатора, используемого при переработке руд и концентратов цветных металлов.

СУЛЬФИДИЗАТОР ,Т11Я ПЕРЕРАБОТКИ 01ШСЛЕННЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ, со 1 ржа1ций окись кальция, твердый углеродистый восстановитель и фосфогипс, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков схватывания и твердения при окусковании, он дополнительно содержит фосфоангвдрит и фосфодигидрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окись кальция4-10 Твердый углеродистый восстановитель15-30 Фосфоангидрит3-15 Фосфодигидрат 5-25 г Фосфогипс Остальное