СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СУЛЬФИДЫ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СУЛЬФИДЫ


RU (11) 2308495 (13) C1

(51) МПК
C22B 11/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.10.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2006103923/02 
(22) Дата подачи заявки: 2006.02.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.02.09 
(45) Опубликовано: 2007.10.20 
(56) Аналоги изобретения: RU 2219264 С2, 20.12.2003. SU 1649815 A1, 09.01.1995. WO 03100412 A3, 04.12.2003. WO 9531577 A1, 23.11.1995. US 4695317 А, 22.09.1987. GB 1601450 А, 28.10.1981. JP 63111134 А1, 16.05.1988. 
(72) Имя изобретателя: Рыбкин Сергей Георгиевич (RU); Николаев Юрий Львович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Открытое акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов", ОАО "Иргиредмет" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 664025, г.Иркутск, ГСП-158, б. Гагарина, 38, ОАО "Иргиредмет", патентно-лицензионный отдел 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СУЛЬФИДЫ

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к переработке концентратов, содержащих благородные металлы и сульфиды. Способ заключается в том, что концентрат смешивают с карбонатом натрия, карбонатом кальция, сульфатом кальция и углеродистым восстановителем, смесь плавят и полученный штейн отделяют от других продуктов плавки. При этом в состав смеси на плавку дополнительно вводят продукт на основе оксида железа, полученный штейн выщелачивают в воде с последующим отделением нерастворимого осадка от раствора. Нерастворимый осадок сушат при доступе кислорода воздуха и смешивают с концентрированной серной кислотой, смесь выдерживают при температуре 300-400°С. Полученный спек выщелачивают в разбавленном растворе серной кислоты с последующим отделением сульфатного раствора от нерастворимого осадка. Техническим результатом является более полное извлечение благородных металлов в нерастворимый осадок выщелачивания сульфатного спека с высокой степенью обогащения, сокращение потерь благородных металлов со шлаком и сульфатным раствором. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к пирометаллургической переработке концентратов, содержащих благородные металлы.

Целевыми продуктами обогатительной переработки руд и песков, содержащих благородные металлы, являются гравитационные и флотационные концентраты. Основными составляющими компонентами концентратов являются: группа оксидов, слагающих минералы - кремния, алюминия, кальция, магния; группа сульфидных минералов - пирит (FeS2), халькопирит (CuFeS), сфалерит (ZnS), арсенопирит (FeAsS) и оксиды железа - в основном магнетит (Fe3O4). Благородные металлы - золото, серебро и металлы платиновой группы содержатся в концентратах, в среднем 0,01÷1,0%, в сумме.

Известен способ переработки сульфидных золотосодержащих концентратов, включающий окислительный обжиг материала при 500÷700°С и последующую плавку огарка в смеси с содой, кварцевым песком и углеродистым восстановителем с получением сплава золота лигатурного и шлака [1]. Недостатками способа являются существенные потери благородных металлов с пылевозгонами при окислительном обжиге и значительные, до 20%, потери серебра со шлаком при плавке огарка.

Известен способ переработки концентратов, содержащих благородные металлы и сульфиды, который принят за прототип как наиболее близкое к заявляемому техническое решение [2].

По известному способу исходный концентрат смешивают с карбонатом натрия, карбонатом кальция, сульфатом кальция и углеродистым восстановителем, смесь плавят с получением штейна и шлака. Штейн отделяют от шлака, смешивают с металлическим железом, сульфатом натрия и углеродистым восстановителем, смесь плавят с получением отвального вторичного штейна и металлического сплава на основе свинца, концентрирующего благородные металлы.

Основным недостатком известного способа является недостаточно высокое извлечение благородных металлов в свинцовый сплав - целевой продукт переработки первичного штейна, из-за их задолженности до 1,5÷2,0% в отвальном вторичном штейне.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение извлечения благородных металлов в целевой продукт металлургической переработки концентратов, полученных при обогащении руд и песков. Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключатся в снижении остаточного содержания благородных металлов в отвальных продуктах переработки штейна, полученного при плавке исходного концентрата благородных металлов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки концентратов, содержащих благородные металлы и сульфиды, включающем смешивание концентрата с карбонатом натрия, карбонатом кальция, сульфатом кальция и углеродистым восстановителем, плавку смеси с получением штейна и его отделение от других продуктов плавки, согласно изобретению в смесь дополнительно вводят продукт на основе оксида железа, полученный после плавки штейн выщелачивают в воде с отделением нерастворимого осадка от раствора, нерастворимый осадок сушат при доступе кислорода воздуха, смешивают с концентрированной серной кислотой, смесь выдерживают при температуре 300÷400°С и полученный спек выщелачивают в разбавленном растворе серной кислоты с последующим отделением сульфатного раствора от нерастворимого осадка, в котором концентрируются благородные металлы. При этом одну весовую часть высушенного нерастворимого осадка, отделенного после выщелачивания штейна, смешивают с 98%-ной серной кислотой, взятой в количестве 1,4÷1,8 весовых частей.

Отличием предлагаемого технического решения от прототипа является состав смеси на плавку исходного концентрата и введение операций выщелачивания штейна в воде, сушку и сульфатизацию нерастворимого осадка и выщелачивание сульфатного спека в растворе серной кислоты.

В заявляемом способе плавка исходного концентрата в смеси с флюсами и добавками ведется на получение относительно легкоплавкого шлака на основе системы Na2O-SiO2-CaO и троилитового штейна (FeS), который является эффективным коллектором благородных металлов. При этом механизм образования штейна зависит от содержания пирита в концентрате и количества вводимого в шихту сульфата кальция.

При плавке концентратов с низким содержанием пирита вводится повышенное (10÷15%) количество сульфата кальция (CaSO4), который работает как сульфидизатор. При нагреве и плавке шихты образование моносульфида железа протекает по результирующей реакции (1):



При переработке концентратов с высоким содержанием пирита в шихту вводится незначительное (1,0-1,5%) количество сульфата кальция, который работает как добавка, снижающая температуру плавления шлака. В процессе нагрева и плавки шихты образование троилита протекает по реакции (2):



В процессе плавки шихты при взаимодействии карбоната натрия с сульфидизатором или пиритом образуется сульфид натрия - Na2S (3):



Сульфид натрия благоприятно влияет на процесс плавки, поскольку растворяется в моносульфиде железа и существенно понижает температуру плавления троилитового штейна. По экспериментальным данным содержание Na2S в штейне составляет в среднем 3-5%.

В процессе нагрева при температуре 1100÷1200°С во всем объеме расплавляемой шихты происходит коалесценция и оседание капель сульфида железа, более тяжелых, чем шлак. При этом достигается высокая степень коллектирования благородных металлов в формирующуюся штейновую фазу. По результатам проведенных исследований благородные металлы в троилитовом штейне находятся в виде металлических включений размером от 1 до 10 мкм. По завершении процесса плавки шлак и штейн разделяются.

Охлажденный штейн в кусках выщелачивают в воде с целью перевода в раствор сульфида натрия и диспергирования штейна, который в процессе водного выщелачивания превращается в дисперсную массу крупностью частиц менее 0,5 мм. Получаемый нерастворимый осадок после отделения от раствора фильтрацией сушат при температуре до 90°С.

В процессе сушки влажный моносульфид железа окисляется на воздухе, превращаясь в гидроксид Fe(ОН)3 по реакции (4):



Высушенный нерастворимый осадок, представляющий смесь гидроксида железа, серы и до 10% неразложивщегося троилита, смешивают с концентрированной серной кислотой и смесь выдерживают при температуре 300÷400°С. В процессе термообработки смеси происходит образование сульфата железа по реакциям (5, 6):





Получаемый сульфатный спек выщелачивают в разбавленном растворе серной кислоты. При выщелачивании спека в раствор переходят сульфат железа и сульфаты некоторых цветных металлов - меди, цинка, никеля. Благородные металлы в процессе сульфатизации нерастворимого осадка не претерпевают изменений, при выщелачивании спека в раствор не переходят и концентрируются в целевом нерастворимом осадке, который затем перерабатывают известными способами.

Состав шихты в заявляемом способе рассчитывается в зависимости от содержания шлакообразующих компонентов, преимущественно оксида кремния и содержания сульфидов, в основном пирита, в перерабатываемом концентрате.

Количество карбоната натрия и карбоната кальция в шихте берется в расчете на получение шлака на основе системы Na 2О-Si2О-CaO, содержащей: 15÷25% Na2O; 50-65% SiO2 ; 15÷25% СаО. Шлаки подобного состава достаточно легкоплавки и жидкотекучи при температуре 1300÷1350°С.

При низком содержании сульфидов в концентрате количество сульфата кальция, оксида железа и углеродистого восстановителя в шихте берется в таком количестве, чтобы масса, образующаяся при плавке шихты троилитового штейна по реакции (1), составляла не менее 10÷15% от массы образующегося шлака. При этом, как показывают эксперименты, достигается высокое, на уровне 98÷99%, извлечение благородных металлов в штейн.

При переработке концентратов с высоким содержанием пирита (FeS2) количество оксида железа и углеродистого восстановителя в шихте берется в соответствии со стехиометрией реакции (2). В заявляемом способе в шихте на плавку исходного концентрата в качестве продукта на основе оксида железа используются доступные материалы - железорудный концентрат или пиритный огарок сернокислотного производства, в которых содержание оксида железа - Fe2 O3 составляет в среднем 85÷90%.

Расход концентрированной 98%-ной серной кислоты на сульфатизацию одной весовой части высушенного нерастворимого осадка, отделенного после выщелачивания штейна, по опытным данным составляет 1,4÷1,8 весовых частей. При расходе кислоты ниже указанного предела понижается степень сульфатизации железа, а при расходе выше верхнего предела показатели процесса не улучшаются. Температурный диапазон обработки смеси находится в пределах 300÷400°С. При обработке смеси ниже 300°С понижается степень сульфатизации железа, а при обработке выше 400°С происходит разложение сульфата железа. В итоге понижается степень перевода железа в раствор в процессе выщелачивания сульфатного спека и, соответственно, степень обогащения целевого продукта по благородным металлам.

Выщелачивание сульфатного спека в заявляемом способе осуществляется разбавленным ˜5÷15% раствором серной кислоты при температуре 50÷70°С и Т:Ж=1:(4÷5).

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного включением нового компонента в состав смеси на плавку исходного концентрата - продукта на основе оксида железа и введением новых операций - выщелачивание штейна в воде, сушку и сульфатизацию нерастворимого осадка и выщелачивание полученного спека. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Для доказательства соответствия заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень» проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными из источников, включенных в уровень техники.

Заявляемый способ переработки концентратов, содержащих благородные металлы, соответствует требованию «изобретательского уровня», так как обеспечивает более высокое извлечение благородных металлов в целевой продукт при переработке концентратов, что не следует явным образом из известного уровня техники.

Примеры использования заявляемого способа

Для экспериментальной проверки заявляемого способа использовали флюсы и добавки, измельченные до крупности менее 0,5 мм, и гравиоконцентраты, полученные при обогащении рудного (концентрат «А») и россыпного (концентрат «Б») месторождения благородных металлов. В качестве оксида железа использовали железорудный концентрат Коршуновского ГОКа и пиритный огарок сернокислотного производства. Составы гравиоконцентратов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Составы гравитационных концентратов 
Концентрат Содержание, г/т Массовая доля, % 
Au Ag Pt FeS 2 CuFeS ZnS SiO2 Al2O3, CaO, MgO 
«А» 4290 360 - 43,6 2,9 0,8 39,2 7,7 
«Б» 870 210 63 3,8 0,3 - 75,2 13,4 


Приготовили две шихты, включающие гравиоконцентрат, флюсы и добавки. Каждую шихту загружали в графитошамотовый тигель, расплавляли и выдерживали при температуре 1300°С в течение 60 минут в тигельной печи с карбидокремниевыми электронагревателями. По окончании плавки тигли извлекали из печи и охлаждали. Продукты плавки - шлак и штейн выбивали из тигля, разделяли, взвешивали и анализировали на содержание элементов пробирным и химическим методами анализа.

Данные по составам шихт, выходам продуктов обогатительной плавки, содержанию в них благородных металлов, железа и серы приведены в таблице 2.

Полученные результаты и расчеты показывают, что обогатительная плавка концентратов в заявляемом способе позволяет эффективно коллектировать благородные металлы в троилитовый штейн с извлечением на 98,5÷99,1% и получать шлаки с низким, до 0,003%, остаточным содержанием благородных металлов.

Штейны, полученные в опытах 1 и 2, в кусках помещали в лабораторный реактор и заливали водой в соотношении Т:Ж=1:4. При этом в течение 30 минут куски штейна диспергировались, превращаясь в мелкодисперсный осадок черного цвета. После перемешивания при комнатной температуре в течение 10 минут пульпу фильтровали. Щелочные растворы, по данным атомно-абсорбционного анализа, благородных металлов содержали менее 0,1 мг/л.

Отфильтрованные нерастворимые осадки с остаточной влажностью около 15% загружали в противни из нержавеющей стали, помещали в сушильный шкаф и сушили при температуре 70÷80°С в течение 1,5-2 часов. В процессе сушки происходило окисление сульфида железа, материал изменил свой цвет с черного до красно-коричневого, масса высушенных осадков увеличилась на 10-12% по сравнению с массой исходных штейнов.

Высушенные нерастворимые осадки смешивали с концентрированной 98%-ной серной кислотой в массовом соотношении 1:1,5, полученную смесь в виде пасты загружали в противень из нержавеющей стали, помещали в муфельную печь и выдерживали при температуре 350°С в течение двух часов. По завершении термообработки спеки измельчали и выщелачивали в 10% растворе серной кислоты в лабораторном реакторе при температуре 60°С в течение 60 минут. По окончании выщелачивания пульпу фильтровали, нерастворимые осадки сушили и взвешивали. Продукты опытов - сульфатные растворы и нерастворимые осадки анализировали на содержание благородных металлов. Результаты переработки штейнов примеров 1 и 2 представлены в таблице 3.

Полученные результаты показывают, что переработка концентратов БМ заявляемым способом позволяет эффективно концентрировать благородные металлы в целевом нерастворимом осадке со сквозным извлечением 98,5÷99,1% и выводить сопутствующие примеси в шлак и сульфатный раствор.






ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ переработки концентратов, содержащих благородные металлы и сульфиды, включающий смешивание концентрата с карбонатом натрия, карбонатом кальция, сульфатом кальция и углеродистым восстановителем, плавку смеси с получением штейна и его отделение от других продуктов плавки, отличающийся тем, что при смешивании в смесь дополнительно вводят продукт на основе оксида железа, полученный после плавки штейн выщелачивают в воде с отделением нерастворимого осадка от раствора, нерастворимый осадок сушат при доступе кислорода воздуха, смешивают с концентрированной серной кислотой, смесь выдерживают при температуре 300-400°С, и полученный спек выщелачивают в разбавленном растворе серной кислоты с последующим отделением сульфатного раствора от нерастворимого осадка, в котором концентрируются благородные металлы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одну весовую часть высушенного нерастворимого осадка, отделенного после выщелачивания штейна, смешивают с 98%-ной серной кислотой, взятой в количестве 1,4-1,8 вес.ч.



ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru