СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЦВЕТНЫЕ И БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЦВЕТНЫЕ И БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ


RU (11) 2219264 (13) C2

(51) 7 C22B11/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

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

(21) Заявка: 2002106272/02 
(22) Дата подачи заявки: 2002.03.11 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2002.03.11 
(45) Опубликовано: 2003.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2162897 C1, 10.02.2001. RU 2114203 C1, 27.06.1998. US 4695317, 22.09.1987. GB 1601450, 23.01.1979. JP 63-111134A, 16.05.1988. 
(72) Автор(ы): Рыбкин С.Г.; Николаев Ю.Л.; Николаева Е.П.; Полонский С.Б. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Иргиредмет" 
Адрес для переписки: 664000, г.Иркутск, б-р Гагарина, 38, ОАО "Иргиредмет", пат. -лиценз. отдел 

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

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к пирометаллургической переработке концентратов, содержащих серебро и золото. Способ переработки концентратов, содержащих цветные и благородные металлы, заключается в том, что концентрат смешивают с карбонатом натрия и карбонатом кальция, смесь плавят и полученные - шлак и металлический сплав, коллектирующий благородные металлы, охлаждают и разделяют. Новым является то, что в состав смеси на плавку добавляют сульфат кальция и углеродистый восстановитель, плавку ведут на получение первичного штейна. Полученный штейн первичный затем смешивают с металлическим железом, сульфатом натрия и углеродистым восстановителем, смесь плавят и полученные целевые конденсированные продукты - штейн вторичный и металлический сплав - веркблей - охлаждают и разделяют. Технический результат заключается в снижении остаточного содержания металлов в отвальном шлаке и увеличении селекции благородных и цветных металлов. 2 з.п.ф-лы, 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области металлургии благородных металлов (БМ), в частности к пирометаллургической переработке концентратов, содержащих серебро и золото.

Целевым продуктом гравитационно-флотационной переработки серебросодержащих руд является флотационный концентрат. Получаемые флотационные концентраты содержат оксидные компоненты: 45-65% SiО2, 4-8% Аl2О3, 7-10% Fе2О3, 10-12% суммы CaO, MgO, K2O, Na2O, а также 6-18% железа и цветных металлов - свинца, меди и цинка, в форме сульфидов и сульфатов. Золота в концентратах в среднем содержится 5-50 г/т, серебра 6000-25000 г/т.

Известны способы переработки серебросодержащих концентратов в производстве меди и свинца, где концентраты используются в качестве кислого флюса при конвертировании медных штейнов или шахтной плавке свинцовых концентратов. В процессе переработки благородные металлы коллектируются в черновой меди или свинце и извлекаются при рафинировании цветных металлов [1]. Недостатками способов являются существенные потери благородных металлов в многооперационном производстве меди и свинца.

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

По известному способу исходный концентрат подвергают окислительно-восстановительному обжигу при температуре 600oС до достижения в огарке массового соотношения сульфидной и сульфатной серы на уровне 1:2-3. Полученный огарок смешивают с карбонатом кальция, смесь плавят при температуре 1200oС и полученные продукты - шлак и целевой металлический сплав, концентрирующий серебро и золото, после охлаждения разделяют по границе раздела.

Недостатками известного способа являются существенные потери благородных и цветных металлов со шлаками - 1,6-2,4% золота и серебра и до 70-90% меди, свинца и цинка.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение извлечения благородных и цветных металлов в целевые продукты при пирометаллургической переработке концентратов БМ, полученных при гравитационно-флотационном обогащении серебросодержащих руд. Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в снижении остаточного содержания данных металлов в отвальном шлаке и увеличении степени селекции благородных и цветных металлов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки концентратов, содержащих цветные и благородные металлы, включающем смешивание концентрата с карбонатом натрия и карбонатом кальция, плавку смеси с получением шлака и металлического сплава, охлаждение и разделение конденсированных продуктов плавки, согласно изобретению в смесь дополнительно вводят сульфат кальция и углеродистый восстановитель, смесь плавят с получением первичного штейна и отвального шлака, затем после отделения первичный штейн смешивают с металлическим железом, сульфатом натрия и углеродистым восстановителем и плавят смесь с получением вторичного штейна и металлической формы, содержащей благородные металлы. При этом концентрат, карбонат натрия, карбонат кальция, сульфат кальция и углеродистый восстановитель смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

Карбонат натрия - 20-30

Карбонат кальция - 15-25

Сульфат кальция - 2-5

Углеродистый восстановитель - 0,5-2,0

Концентрат, содержащий цветные и благородные металлы - Остальное

Первичный штейн, металлическое железо, сульфат натрия и углеродистый восстановитель смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %:

Железо металлическое - 4-6

Сульфат натрия - 10-12

Углеродистый восстановитель - 1-2

Штейн первичный - Остальное

Отличием предлагаемого технического решения от прототипа является состав смеси на обогатительную плавку концентрата и введение операции осадительной плавки первичного штейна.

Обогатительная плавка исходного концентрата с добавками шлакообразующих флюсов, сульфидизатора и углеродистого восстановителя обеспечивает высокую степень концентрирования цветных и благородных металлов в фазе первичного штейна и получение отвальных шлаков с низким остаточным содержанием цветных и благородных металлов. Последующая осадительная плавка первичного штейна в смеси с железом, сульфатом натрия и углеродистым восстановителем с получением вторичного штейна и металлического сплава позволяет произвести селекцию благородных и цветных металлов. Во вторичном штейне концентрируется железо, медь и цинк, а в металлическую фазу - веркблей - переходит основная доля свинца и благородных металлов.

Обогатительная плавка исходного концентрата в смеси с флюсами и добавками ведется на получение относительно легкоплавкого шлака на основе системы Na2О-SiО2-CaO и полиметаллического сульфидного сплава - первичного штейна. Образование штейновой фазы протекает за счет восстановления сульфатов и плавления сульфидов, присутствующих в исходном концентрате, а также вследствие дополнительного сульфидирования металлов по реакциям 1-4









В температурном диапазоне 1100-1200oС во всем объеме расплавляемой шихты происходит коалесценция и оседание более тяжелых, чем шлак, капель сульфидов металлов. При этом достигается высокая степень коллектирования благородных металлов в формирующуюся штейновую фазу.

Физико-химическая сущность процесса осадительной плавки первичного штейна в заявляемом способе основывается на более высоком сродстве железа к сере в сравнении с золотом, серебром и свинцом и на ограниченной взаимной растворимости в жидком и твердом состоянии благородных металлов и свинца и полисульфидной системы Na2S-MenSm, где Me - железо, медь, цинк.

При нагревании и плавке первичного штейна в смеси с металлическим железом, сульфатом натрия и углеродистым восстановителем протекает реакция образования сульфида натрия (Na2S) (5) и реакции замещения (6, 7)







Выделяющиеся благородные металлы и свинец образуют тяжелую металлическую фазу, которая отделяется от легкой штейновой фазы по границе ликвационного разделения. По окончании плавки и охлаждении расплава целевые продукты разделяются по границе ликвации. Веркблей в среднем содержит до 35% благородных металлов и около 60% свинца. Вторичный штейн содержит до 3% серебра и 25-30% меди и цинка в сумме. Полученные продукты перерабатываются на профильных предприятиях с извлечением всех ценных компонентов.

Верхние и нижние пределы содержания карбоната натрия и карбоната кальция в шихте на обогатительную плавку обеспечивают образование относительно легкоплавких шлаков соответственно при высоком и низком содержании шлакообразующих компонентов в исходном серебросодержащем концентрате.

Выход за пределы содержания карбоната натрия и кальция в шихте приводит к увеличению остаточного содержания благородных и цветных металлов в шлаке при расходе ниже заявляемого предела вследствие его тугоплавкости. Увеличение содержания карбоната натрия в смеси более 30% и карбоната кальция более 25% нецелесообразно, так как показатели плавки не улучшаются.

Верхний и нижний пределы содержания в смеси сульфата кальция и углеродистого восстановителя, по опытным данным, обеспечивают высокую степень коллектирования цветных и благородных металлов в первичном штейне, соответственно при высоком и низком содержании этих металлов в исходном концентрате. При содержании сульфата кальция ниже 2%, а углеродистого восстановителя менее 0,5% возрастает остаточное содержание благородных металлов в шлаке вследствие недостаточной степени коллектирования их сульфидами цветных металлов и железа. Превышение содержания сульфата кальция выше 5% и углеродистого восстановителя более 2% не увеличивает существенно извлечение благородных металлов в первичный штейн и является перерасходом реагентов.

При осадительной плавке первичного штейна верхний и нижний пределы содержания железа в смеси обеспечивают высокую степень извлечения благородных металлов в веркблей соответственно при высоком и низком суммарном содержании серебра и свинца в первичном штейне. При расходе железа менее 4% снижается извлечение благородных металлов в веркблей, при содержании более 6% возрастает температура плавления вторичного штейна и снижается степень селекции благородных и цветных металлов. В заявляемом способе в качестве металлического железа используются стальная и чугунная стружка или железный скрап, выделяемый магнитной сепарацией в схеме гравитационного обогащения руд, содержащих благородные металлы.

Верхний и нижний пределы содержания сульфата натрия и углеродистого восстановителя в смеси обеспечивают при плавке образование необходимого и достаточного количества сульфида натрия для его содержания в штейне на уровне 5-10%, которое способствует легкому отделению по границам ликвации вторичного штейна и веркблея после охлаждения. При содержании в смеси сульфата натрия и углерода ниже заявляемого предела затрудняется разделение охлажденного вторичного штейна и веркблея. Превышение содержания сульфата натрия за 12% и углерода более 2,0% не улучшает показатели операции.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного введением новых компонентов в состав смеси на обогатительную плавку исходного концентрата - сульфата кальция и углеродистого восстановителя - и введением новой операции - осадительной плавки получаемого первичного штейна. 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 цветные и благородные металлы, соответствует требованию "изобретательского уровня", так как обеспечивает более высокое извлечение благородных и цветных металлов в целевые продукты пирометаллургической переработки исходных 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 флотационные серебросодержащие концентраты Дукатского ГОКа. Составы концентратов с различным содержанием основных компонентов приведены в таблице 1.

Приготовили семь шихт, каждая массой 100,0 г, три из которых соответствовали заявленным, а четыре - запредельным составам. Каждую шихту загружали в шамотовый тигель, расплавляли и выдерживали при температуре 1250oС 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 и цветных металлов приведены в таблице 2.

Полученные данные показывают, что обогатительная плавка концентратов в заявленном способе позволяет эффективно коллектировать благородные и цветные металлы в первичный штейн и получать шлаки с низким остаточным содержанием металлов: серебра на уровне 0,012-0,018%, цветных металлов от 0,02 до 0,59%. Переход от заявляемых (опыты 1-3) к запредельным составам смесей на плавку концентратов приводит к ухудшению показателей процесса либо вследствие увеличения потерь благородных и цветных металлов со шлаками, либо по причине нерационального перерасхода реагентов.

Первичные штейны, полученные по условиям опытов 1, 2, 3, дробили до крупности менее 2 мм и смешивали с чугунной стружкой и порошком сульфата натрия и древесным углем. Приготовленные пять шихт, каждая массой 100,0 г, три из которых соответствовали заявленным, а две запредельным составам, загружали в графитошамотовые тигли ТГН-3. Поверх шихты в качестве защитной покрышки от окисления и возгонки сульфидных расплавов в каждый тигель насыпали 50 г шлаков, полученных в опытах обогатительной плавки концентратов. Тигли с шихтой выдерживали при температуре 1150oС в течение 60 минут в тигельной печи. По окончании плавки тигель извлекали из печи и сливали расплав в чугунную круглую коническую изложницу. Полученные целевые продукты - вторичный штейн и веркблей - после охлаждения разделяли по границам раздела, взвешивали и анализировали на содержание металлов пробирным и химическим методами анализа.

Результаты опытов осадительной плавки первичных штейнов приведены в таблице 3.

Результаты примеров А-1-1, Б-1-1 и В-1-1 (таблица 3) показывают, что осадительная плавка штейна первичного позволяет эффективно разделять золото, серебро и свинец от меди, цинка и железа. При содержании добавок в смеси на плавку выше или ниже заявляемых пределов показатели селекции металлов снижаются, в штейне возрастает остаточное содержание серебра и свинца, уменьшается выход веркблея (примеры А-1-2, В-1-2).

Пример использования способа-прототипа.

Для сравнения показателей заявляемого способа и способа прототипа провели опыт переработки концентрата "Б" по технологии способа прототипа. Концентрат массой 100,0 г смешали с порошком древесного угля массой 5,0 г. Смесь усреднили, загрузили в керамический противень толщиной слоя до 10,0 мм и обжигали в муфельной электропечи при температуре 600oС в течение 40 минут. Полученный огарок массой 103,7 г смешали с карбонатом натрия - 60,0 г и карбонатом кальция - 52,0 г. Плавку, разделение и анализ продуктов провели по методике, изложенной в примерах переработки концентратов заявляемым способом.

В результате плавки получили 2,8 г целевого металлического сплава и 158,4 г шлака. Целевой сплав содержал 0,109 % золота, 61,26 % серебра, 8,41 % меди, 26,35 % свинца, 0,12 % цинка. В шлаке соответственно содержалось 0,4 г/т золота, 232,0 г/т серебра, 0,61 % меди, 1,78 % свинца, 3,09 % цинка.

Сравнение достигнутых показателей от использования заявленного и известного способов переработки концентрата "Б" представлено в таблице 4.

Данные таблицы 4 показывают, что использование заявленного способа позволяет повысить извлечение в целевые продукты - штейн вторичный плюс веркблей - золота и серебра на 0,76% и цветные металлы на 76,1 - 88,7%. За счет исключения весьма затратной и трудоемкой операции обжига примерно на 10-15% сокращаются общие затраты на переработку исходного концентрата.

Для доказательства критерия "промышленное применение" заявленный способ испытан в укрупненном масштабе, запланированы его полупромышленные испытания на базе ОАО "Иргиредмет".

Источники информации

1. Лодейщиков В.В. Рациональное использование серебросодержащих руд./ В. В.Лодейщиков, К.Д. Игнатьева. - М.: Недра, 1973. - С. 134-160.

2. Патент РФ 2162897 МКИ1 С 22 В 11/02. Способ извлечения благородных металлов из серебросодержащих концентратов./ С.Б.Полонский, В.И.Седых, И.М. Седых (Россия) 99125854/02; Заяв. 07.12.22, опубл. 10.02.2001 г., Бюл. 4 - прототип. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки концентратов, содержащих цветные и благородные металлы, включающий смешивание концентрата с карбонатом натрия и карбонатом кальция, плавку смеси, охлаждение и разделение продуктов плавки, отличающийся тем, что в смесь дополнительно вводят сульфат кальция и углеродистый восстановитель, смесь плавят с получением первичного штейна и отвального шлака, затем первичный штейн смешивают с металлическим железом, сульфатом натрия и углеродистым восстановителем и смесь плавят с получением вторичного штейна и металлической фазы, содержащей благородные металлы.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что концентрат, карбонат натрия, карбонат кальция, сульфат кальция и углеродистый восстановитель смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%:

Карбонат натрия 20,0-30,0

Карбонат кальция 15,0-25,0

Сульфат кальция 2,0-5,0

Углеродистый восстановитель 0,5-2,0

Концентрат, содержащий цветные и благородные металлы Остальное

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что первичный штейн, металлическое железо, сульфат натрия и углеродистый восстановитель смешивают при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. %:

Железо металлическое 4,0-6,0

Сульфат натрия 10,0-12,0

Углеродистый восстановитель 1,0-2,0

Штейн первичный Остальное


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