СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО ФАЙНШТЕЙНА К ФЛОТАЦИОННОМУ РАЗДЕЛЕНИЮ Советский патент 1973 года по МПК C22B23/02 

1

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к способам подготовки медно-никелевого файнштейна к последующему флотациолпому разделению на никелевый и медный концентраты.

В настоящее время на отечественных и зарубежных предприятиях медно-никелевый файнщтейн, получаемый в результате конвертирования медно-никелевых щтейнов, перед поступлением на флотационное разделение отливается в крупные слитки весом до 20 - 25 г. Слитки охлаждаются под слоем теплоизоляции в течение нескольких десятков часов для получения крупнокристаллической структуры сплава, после чего поступают на дробление, измельчение и флотацию. Эта практика связана с занятием больщих цеховых площадей под разливку и охлаждение файнштейна, сопровождается получением больщой структурной неоднородности слитков вследствие ликвационных явлений, не обеспечивает оптимального режима термической обработки файнштейна, усложяяет дробление и пр. Известен также способ подготовки медно-никелевого файнштейна к флотации, заключающийся в том, что расплавленный файнштейн сначала резко охлаждают, а затем нагревают до температуры отжига, лежащей ниже точки полного расплавления файнштейна, проводят отжиг при этой температуре, после чего охлаждают до обычной температуры. Этот способ в сочетании с разливкой файнштейна в слитки не нашел применения. При резком охлаждении слитков файнштейна, ввиду относительно

низкой теплопроиодпости последнего, не происходит закалки всей массы слитка. Вследствие этого внутренняя часть объема быстро охлажденного слитка файнштейна приобретает структуру, характеризующуюся наличием

древовидных кристаллов сульфида меди, которые с большим трудом и не полностью превращаются в округлые зерна при последующем отжиге. В итоге при измельчении файнштейна получается значительное количество кристаллических сростков, снил ающих извлечение меди и никеля в соответствующие концентраты при флотационном разделении. Резкое охлаждение (замораживание) слитков файнштейна требует применения разливочных мащин, что

усложняет аппаратурное оформление схемы подготовки файнштеййа к флотации.

Существенным моментом является также низкая стойкость к расплавленному файнштейну материала изложниц разливочных машин, что увеличивает эксплуатационные затраты на проведение разливки. Применение этого способа к слиткам файнштейна не исключает необходимости в двух- или трсхстадпйпом дроблении охлаладенного сплава, что обуславливает значительные общие затраты на измельчение файнштейна перед флотацией.

Для улучшения показателей разделения меди и никеля при флотации за счет получения более благоприятной структуры сплава, снижения расходов на измельчение материала перед флотацией, а также упрощения аппаратуры для разливки и замораживания расплава предлагается разлив-ку и замораживание файнщтейна производить при его диспергировании с получением по меньшей мере 80% материала, имеющего максимальный размер в поперечнике не более 30 мм.

При подготовке к разделению описываемым способом расплавленный медно-.никелевый файнщтейн при розливе из ковща, миксера или яепосредственно из конвертера диспергируется тем или иным методом и замораживается с получением отдельных частиц, кусков или пластин, имеющих в большей своей части {не менее 80% их общего количества) максимальный размер в поперечнике не более 30 мм. Закаленный материал указанной крупности направляется затем на термическую обработку в отжиговую печь, в которой при определенных продолжительности и температуре достигается получение оптимальной структуры твердого сплава. После отжига материал охлаждается и направляется на изм.ельчение и флотационное разделение.

Благодаря диспергированию файнштейна при его разливке и замораживании с получением материала, имеющего максимальный размер в поперечнике не более 30 мм, обеспечивается весьма равномерная структура замороженного сплава. Это является следствием практически одновременной закалки всей массы каждой частицы затвердевшего файнщтейна. В заморол енном сплаве указанной крупности не наблюдается древовидных кристаллов сульфида меди, характерных для центральной части замороженных слитков более значительных размеров. В диспергированном закаленном материале во всем объеме каждой частицы сульфид меди имеет форму округлых зерен крупностью порядка 3 - 5 мкм и менее. При последующем отжиге этого материала при оптимальных продолжительности и температуре происходит гьерекристаллизация твердого сплава с укрупнением зерен сульфида меди до размера 40 - 60 мкм. При этом сохраняется округлая форма частиц сульфида. Подобная структура термически обработанного сплава обеспечивает при последующем измельчении хорошее раскрытие зерен медной и никелевой сульфидных фаз и высокие показатели флотационного разделения.

Диспергирование при разливке и замораживании файнштейна можно производить различными способами. В частности, одним из наиболее удобных и дешевых методов является водная, воздушная или водо-воздушная грануляция расплава. При водной грануляции, например, существенно упрощается аппаратурное оформление операции разливки и замораживания. Ее можно осуществить путем подачи струи расплавленного файнштейна из ковша, миксера или непосредственно из конвертора в грануляционный желоб, в котором поток воды дробит струю расплава на отдельные частицы и одновременно обеспечивает их быстрое замораж;ивание. Вы.бором соответствующих параметров водной грануляции (соотношением расходов воды и файнщтейна; скоростью и формой потоков и т. п.) можно обеспечить необходимую крупность диспергированного файнштейна.

В процессе диспергирования некоторая часть материала может получаться с максимальным размером в поперечнике более 30 мм. В материале такой повышенной крупности проявляется неоднородность структуры замороженного файнштейна, ухудшающая показатели его разделения, поэтому получающиеся

при диспергировании частицы (куски, гранулы и пр.) крупностью более 30 мм должны, как правило, отделяться от основной массы материала и пускаться в оборот, т. е. загружаться в конвертер, миксер, ковщ илИ другую

емкость для жидкого файнштейна. Целесообразно, чтобы отделение крупных частиц производилось сразу после диспергирования и замораживания, до поступления материала на отжиг, чтобы излишне не перегружать отжиговые печи.

В общей массе диспергированного файнштейна материал крупностью в поперечнике менее 30 мл1 должен составлять не менее 80%. В противном случае количество оборотного материала получается слишком большим, что приводит к появлению дополнительных затрат на расплавление крупного материала и значительно снижает эффективность предлагаемого способа. Не должен быть также большой выход пря диспергировании и замораживании материала крупностью менее 0,3 - 0,5 мл1. Паличие мелочи в диспергированном файнштейне обуславливает значительный выход пыли при отжиге. При этом затруднительно обеспечить

достаточное для необходимых структурных изменений время пребывания мелких частиц в отжиговой печи. Материал, выносимый при отжиге в виде пыли, имеет малую крупность зерен сульфида меди, и при его флотационном

разделении ухудшаются показатели последнего. Поэтому мелкий материал также следует направлять в оборот на расплавление. Для обеспечения эффективности предлагаемого способа диспергированный замороженный материал должен содержать не более 20% частиц с поперечным размером менее 0,3 мм.

Отжиг диспергированного файнштейна может производиться в печах разного типа - муфельных, тоннельных, с перегребанием, агломерационных машинах, барабанных и др. Удобно, в частности, проводить отжиг в барабанных вращающихся печах. В последнем случае подвергаемый материал благодаря пересыпанию в рабочем пространстве

печи имеет во всем объеме одинаковую температуру, что обеспечивает оптимальные условия его термообработки. Отжиг наиболее целесообразно осуществлять при температуре в п:ределах 700- 750°С. При повышении температуры файнштейна сверх указанных пределов «а 20 - 30° из сплава начинает выплавляться легкоплаВКая эвтектика и появляется жидкая фаза. При этом отжиг в барабанной вращающейся печи сопровождается окатыванием диспергированного материала до округлых частиц диаметром мм и выше. В умеренных пределах окатывание материала не ухудшает показателей дальнейшего разделения файнштейна, однако при значительном количестве жидкой фазы спекание материала приводит к ухудшению его :стуктуры и, кроме того, вызывает настылеобр-азование в печи.

При температурах отжига ниже 700°С процесс перекристаллизации файнштейна резко замедляется, и потребное В|ремя отжига для получения приемлемой структуры сплава сильно возрастает, что делает способ неэффективным. При отжиге при 700-750°С потребная продолжительность выдержки составляет 6- 10 час.

Скорость нагрева диспергированного замороженного файнштейна до рабочей температуры отжига не влияет на показатели разделения. Не имеют значения также скорость охлаждения термообработанного сплава и температура жидкого файнштейна при его разливке и замораживании.

При отжиге диспергированного файнштейла при температуре лорядка 700 - 750°С возможно окисление материала за счет кислорода печ1ной атмосферы. По сравнению с термообработкой более крупных слитков, где вследствие 1малого отношения их поверхности к массе, поверхностное окисление сплава не играет существенной роли, в случае диспергированного материала окисление файнштейна при отжиге может ухудшить

условия последующего флотационного разделения. Поэтому отжиг диспергированного сплава следует проводить в нейтральной или восстановительной атмосфере, которая может быть получена цри отоплении отжиговой печи сжиганием, углеродистого топлива при коэффициенте избытка воздуха, равном или меньшем единицы. Содержание свободного кислорода в пеЧ|Ной атмосфере не должно, во всяком случае, превышать 1 - 1,5%.

Предлагаемый способ подготовки медно-никелевого файнштейна « флотационному разделению был опробован в лабораторном и укрупненно-лабораторном масштабах. Разливку и замораживание файнштейна проводили при его диспергировании путем водной грануляции в грануляционном желобе. Расплавленный файнштейн при 1100-1300°С разливался из

дуговой электропечи непосредственно в желоб. Расход файнштейна при разливке составлял 20 - 50 кг/мин, средний расход воды на 1 т файнштейна равнялся 5-10 м. Крупность полученных гранул в среднем составляла

5 - 20 мм. Выход фракций крупностью менее 0,3 мм не превышал 3%, крупностью более 30 мм - 6,%. Отжиг полученных гранул осуществлялся в слабовосстановительной атмосфере при 730 - 750°С в течение 6-10 час.

В этих условиях, как показал микро:скопический анализ аншлифов, происходило укрупнение зерен сульфида меди в диспергированном материале от средней крупности порядка 2 - 3 мкм до 40 - 50 мкм (при отжиге, например, в

течение 8 час крупность зерен сульфида меди в аншлифе составила по классам: О-10 мкм -0,3; 10-20 Л1КЛ1 -5,3%; 20-40 .,7%; более 40 мкм - 71,7%).

Флотационное разделение отожженного диспергированного файнштейна производилось в реагентных режимах.

Результаты одного из опытов флотации приведены в табл. 1.

Таблица 1

Как видно из приведенных данных, показатели флотационного разделения.диспергированного замороженного материала достаточно высоки.. ,

Разливка и замораживание медно-никелевого файнштейна без его диспергирования, как это предусмотрено известным способом, дает при прочих равных условиях заметно более

ни31кие показатели разделения, что вызвано значительной структурной неоднородностью

слитков файнштейна. Для иллюстрации сказанного в табл. 2 приводятся результаты флотационного разделения файштейпа, весьма близкого по составу к сплаву, результаты обработки которого представлены в табл. 1. Упомянутый файнштейн разливался и замораживался (охлаждался водой) в слитках толщиной 100-120 мм. Отжиг этих слитков производился при 750°С в течение 12 час, т. е. более

Предмет изобретения

Способ подготовки медно-никелевого файНштейиа к флотационному разделению, включающий разливку и замораживаиие расплавленного файнщтейна с последующим нагревом его до температуры отжига, лежащей ниже температуры полного расплавления файнщтейна, отжиг при этой температуре и охлаждение до нормальной температуры, отличающийся

длительное время, чем отжиг диспергированного файнштейна в приведенном выше примере.

Таблица 2

тем, что, с целью улучшения показателей разделения меди и никеля, снижения расходов на измельчение материала перед флотацией, а также упрощения аппаратуры для разливки и замораживания расплава, разливку и замораживание файнштейна производят при его диспергировании с получением не менее 80% файнщтейна с максимальным размером в поперечнике не более 30 мм.