СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ И ЖЕЛЕЗО

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ И ЖЕЛЕЗО


RU (11) 2057193 (13) C1

(51) 6 C22B11/00, C22B11/02 

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

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

(21) Заявка: 94018606/02 
(22) Дата подачи заявки: 1994.05.23 
(45) Опубликовано: 1996.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Масленицкий И.Н., Чугаев Л.В., Борбат В.Ф. и др. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургия, 1987, с.382-402. 2. Патент США N 4108639, кл.75-101R, 1978. 
(71) Заявитель(и): Геологический институт Кольского научного центра РАН 
(72) Автор(ы): Скиба В.И.; Макаров В.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Геологический институт Кольского научного центра РАН 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ И ЖЕЛЕЗО 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть эффективно использовано при переработке бедных сульфидных медно-никелевых руд, а также химического анализа благородных металлов. Сущность изобретения заключается в том, что флотационное обогащение измельченной руды ведут до обеспечения содержания в рудном концентрате сульфидов цветных металлов и железа 19 - 20 мас.% и металлов платиновой группы 55 - 60 г/т, а в качестве флюса, входящего наряду с рудным концентратом в состав шихты, используют карбонатит в количестве 30 - 32% от массы шихты. Плавку шихты на штейн ведут при 1300 - 1350oС в инертной атмосфере аргона или слабовосстановительной атмосфере азота с удержанием железа в штейне и последующим переводом его в раствор при выщелачивании штейна. Отделенный от штейна шлаковый расплав гранулируют, измельчают до удельной поверхности 2500 - 3000 см2/г и используют в качестве вяжущего портландцемента. Достигаемый технический результат заключается в снижении потерь цветных и благородных металлов и железа в шлаках, уменьшении расхода флотореагентов и исключении загрязнения уходящих газов диоксидом серы. 1 з. п. ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к металлургии и может быть наиболее эффективно использовать при переработке бедных сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы (МПГ) и железо, а также для химического анализа благородных металлов методом пробирного концентрирования.

Известен способ переработки сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы группы платины и железо [1] по которому исходную руду дробят, измельчают в шаровых мельницах, подвергают флотационному обогащению в комбинации с гравитационной или магнитной сепарацией с получением коллективного медно-никелевого или медного и никелевого концентратов. Полученный концентрат агломерируют. Коллективный концентрат содержит, мас. Ni 3,5-4,0; Cu 2,0-2,3; Fe до 15; S 8,5-10,0. Суммарное содержание платиновых металлов составляет 110-150 г/т концентрата. Никелевый концентрат после агломерации плавят в электротермических, реже отражательных печах с получением штейна и шлака. Штейн, концентрирующий основную массу платиновых металлов, подвергают конвертированию с получением шлаков, которые направляют на обеднительную плавку, и файнштейна. После медленного охлаждения файнштейн дробят, измельчают и направляют на флотационное разделение с получением медного и никелевого концентратов. Никелевый концентрат обжигают в печах кипящего слоя с получением закиси никеля, которую подвергают восстановительной плавке на аноды в дуговых электропечах. Затем аноды электрорафинируют, а осевший на них шлам, включающий основную массу платиноидов, обогащают с получением концентратов, содержащих до 60% платиновых металлов, которые направляют на аффинаж. Медный концентрат после обжига подвергают плавке в отражательной печи и конвертируют. Полученную черновую медь рафинируют огневым способом с формированием анодов, которые направляют на электрорафинирование. Шламы от электрорафинирования меди перерабатывают так же, как и шламы от электрорафинирования никеля.

Недостатком этого способа являются значительные потери цветных и благородных металлов, что делает его малоэффективным при переработке бедных руд. В частности, на стадии обогащения потери с отвальными хвостами составляют 15-18% на стадии электроплавки до 5% хотя при дополнительной переработке шлаков величину потерь удается снизить. В процессе конвертирования со шлаками теряется до 0,5 мас. Pt, 0,5 мас. Pd, 1 мас. Rh, 5 мас. Ru, 10 мас. Os. Кроме того, значительная (более 50%) часть Os и Ru может теряться в виде летучих оксидов. К недостаткам указанного способа следует отнести и то, что большая часть сульфидной серы при пирометаллургической переработке окисляется до диоксида, часть которого, несмотря на очистку, попадает в атмосферу, загрязняя ее.

Известен способ переработки сульфидных медно-никелевых руд, содержащих платиновые металлы и железо [2] согласно которому исходную руду, содержащую 0,05-0,2 мас. Cu, 0,1-0,25 мас. Ni и 4,25-28,35 г металлов платиновой группы на 1 т руды, измельчают и подвергают флотационному обогащению с получением концентрата (выход 1-5% от исходной руды) и силикатных хвостов. Из рудного концентрата и флюса, включающего известняк и гематит, приготавливают шихту, которую плавят в электропечи в окислительной среде при 1300-1350оС с получением шлакового расплава и штейна, содержащего цветные и платиновые металлы. Шлаковый расплав отделяют от штейна, последний гранулируют, измельчают до крупности менее 210 мкм и подвергают автоклавному сернокислотному выщелачиванию в атмосфере кислорода при расходе кислоты 0,8-2,0 г/г штейна, давлении кислорода 2,7-10,5 атм и температуре 100-140оС с получением твердого остатка платиновых металлов и раствора, содержащего цветные металлы, железо и сульфат-ион. После фильтрации твердый остаток подвергают сульфидирующему обжигу и дополнительному выщелачиванию серной кислотой с целью доизвлечения цветных металлов и железа. Из полученного отфильтрованного раствора в результате обработки его солью натрия извлекают железо в виде ярозита, а медь и никель в виде сульфидов, гидроксидов или оксидов. Платиновые металлы концентрируются в результирующем твердом остатке.

Несмотря на то, что по известному способу извлекается около 80% платины и палладия при содержании этих металлов в руде 4-28 г/т, потери благородных металлов остаются значительными и достигают 20% Потери цветных металлов также высоки, причем около 3/4 потерь имеют место на стадии обогащения. Поскольку процесс плавки шихты ведется в окислительной среде, в отходящих газах содержится диоксид серы, несмотря на применение улавливающих средств. Кроме того образующиеся шлаки требуют дополнительной обработки для их утилизации, например при производстве вяжущих веществ, из-за высокого содержания в них железа вследствие перехода в силикаты некоторой части сульфидного железа и привнесения его с гематитом флюсов.

Цель изобретения эффективная переработка бедных (1-3% сульфидов) сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы и железо, за счет увеличения степени извлечения полезных компонентов, обеспечения прямой утилизации шлаков без их дополнительной переработки и повышения экологической безопасности, снижение потерь цветных и благородных металлов и железа в шлаках, уменьшение расхода флотореагентов и исключение загрязнения уходящих газов диоксидом серы.

Цель достигается тем, что в способе, включающем измельчение руды, ее флотационное обогащение, приготовление шихты из рудного концентрата и флюса, плавку шихты при 1300- 1350оС с получением шлакового расплава и штейна, содержащего цветные и платиновые металлы, отделение шлакового расплава и автоклавное окислительное выщелачивание штейна с получением твердого остатка платиновых металлов и раствора, содержащего цветные металлы и сульфат-ион, флотационное обогащение ведут до обеспечения содержания в концентрате сульфидов цветных металлов и железа 19-20 мас. и металлов платиновой группы 55-60 г/т, в качестве флюса используют карбонатит в количестве 30-32% от массы шихты, а плавку ведут в инертной или слабовосстановительной атмосфере с удержанием железа в штейне и последующим его переводом в раствор при выщелачивании штейна.

Цель достигается тем, что после отделения шлаковый расплав гранулируют и измельчают до удельной поверхности 2500-3000 см2/г.

Флотационное обогащение руды до обеспечения содержания в нем сульфидов цветных металлов и железа 19-20% и металлов платиновой группы 55-60 г/т концентрата позволяет осуществить эту операцию без перечистной флотации в одну стадию, сводя к минимуму расход реагентов и потери полезных компонентов. Обогащение до содержания в концентрате более 20% сульфидов и более 60 г/т платиноидов вызовет необходимость в проведении перечистных операций, в процессе которых значительная часть богатых сростков минералов с пирротином теряется с отвальными хвостами. При обогащении до содержания в концентрате сульфидов менее 19% и платиноидов менее 55 г/т в состав концентрата извлекаются бедные сростки, что существенно снижает его качество, но мало влияет на потери с отвальными хвостами. Ведение флотационного обогащения до обеспечения указанного качества концентрата позволяет снизить расход токсичных флотореагентов и повысить экологическую безопасность способа.

Использование в качестве флюса крабонатита обусловлено тем, что кальцийсодержащие силикатные расплавы, равновесные с сульфидными, содержат меньшее количество растворенных цветных металлов, что позволяет снизить их потери со шлаками. Предлагаемое соотношение концентрата и флюса (30-32% карбонатита от массы шихты) позволяет вести плавку шихты при 1300-1350оС и уменьшить вязкость шлакового расплава, что способствует хорошему отделению сульфидной фазы от силикатной. Кроме того силикатная фаза шлакового расплава с пониженным содержанием железа, измельченная до удельной поверхности 2500-3000 см2/г, может служить базой для производства вяжущих веществ, используемых в строительной промышленности.

Ведение плавки шихты при 1300-1350оС в инертной атмосфере (например, аргона) или слабовосстановительной атмосфере (например, азота) препятствует окислению серы до диоксида и переходу железа в шлак. Переход железа в шлак приводит к увеличению выхода последнего и резкому снижению выхода штейна, что затрудняет его отделение и значительно увеличивает потери ценных компонентов. С другой стороны, ведение плавки в инертной или слабо восстановительной атмосфере не допускает восстановления цветных металлов и железа, что облегчает получение концентратов МПГ на стадии автоклавного выщелачивания.

Гранулирование шлакового расплава позволяет, с одной стороны, утилизировать тепло расплава, а с другой снизить содержание в шлаке кристаллической фазы, что облегчает последующее его измельчение. Измельчение гранулированного шлака до удельной поверхности 2500-3000 см2/г обеспечивает его эффективное использование в составе комплексных вяжущих или производстве строительных материалов.

П р и м е р 1. Осуществляют переработку 10 кг руды, содержащей, мас. Cu 0,252; Ni 0,159; Co 0,006; Fe 4,95; S 0,53 и 5,2 г/т платиноидов, которую дробят, измельчают на стандартном оборудовании до флотационной крупности и обогащают с использованием в качестве реагента-собирателя бутилового ксантогената калия, в качестве пенообразователя натриево-бутилового аэрофлота и в качестве активатора медного купороса. В результате получено 0,9 кг чернового концентрата с содержанием сульфидов 19,2 мас. (1,4 мас. Ni, 2,79 мас. Cu, 0,03 мас. Со, 9,28 мас. Fe, 5,7 мас. S) и платиноидов 57,5 г/т. Рудный концентрат смешивают с 0,405 кг (31 мас.) карбонатита. Полученную шихту плавят в плавильной печи в токе аргона при 1350оС. Шлаковый расплав отделяют от штейна, измеряют его вязкость, которая составила 15,5 пуаз, и закаляют литьем в воду. Содержание сульфидных включений в шлаке менее 0,1% Содержание никеля в шлаке составило 0,17 мас. меди 0,15 мас. серы 0,0 мас. Потери цветных металлов по отношению к их содержанию в концентрате составили, мас. никель 10,4; медь 4,5; сера менее 1; металлы платиновой группы менее 1. Общие потери на обогатительном и пирометаллургическом переделах от содержания в руде составили, мас. никель 29,0; медь 4,9; сульфиды 3,2; металлы платиновой группы 4,2. Отделенный от шлакового расплава штейн направляют на автоклавное окислительное выщелачивание с получением твердого остатка платиновых металлов и раствора, содержащего цветные металлы, сульфат-ион и железо. Твердый остаток и раствор подвергают химическому анализу для определения в них указанных компонентов. Гранулированный шлак разделяют пополам, одну часть измельчают до удельной поверхности 3000 см2/г, вторую до удельной поверхности 2500 см2/г и проверяют их на активность по методике, установленной ГОСТ 25094-82, после чего подвергают испытаниям в бетонах марки 300 в качестве комплексных вяжущих. В этих бетонах последовательно заменяют 3, 7, 15, 30 или 50 портландцемента на полученный измельченный шлак. Испытания бетонов проводятся в возрасте 7 и 28 сут при твердении в нормальных условиях. Результаты сопоставляются с эталонным бетоном, приготовленным на портландцементе марки 400 Пикалевского цементного завода.

П р и м е р 2. Процесс ведут аналогично примеру 1 при другом составе рудного концентрата, содержании карбонатита в шихте и составе атмосферы, при которой ведется плавка. Примеры 3-4 характеризуют процесс при запредельных значениях содержания карбонитата в шихте. Пример 5 характеризует плавку богатого концентрата на воздухе, а пример 6 иллюстрирует способ-прототип. Условия и результаты опытов по переработке сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы и железо, приведены в табл.1. Результаты использования шлаков, полученных по примерам 1, 3, 4 в качестве компонентов комплексных вяжущих в бетонах, приведены в табл.2.

Анализ табл.1 и 2 показывает, что предлагаемый способ переработки сульфидных медно-никелевых руд, в том числе бедных по содержанию сульфидов, позволяет снизить потери цветных металлов и металлов платиновой группы в шлаках, исключить загрязнение окружающей среды выбросами диоксида серы, а также обеспечить эффективное использование образующихся шлаков в производстве строительных материалов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД, СОДЕРЖАЩИХ ПЛАТИНОВЫЕ МЕТАЛЛЫ И ЖЕЛЕЗО, включающий измельчение руды, ее флотационное обогащение, приготовление шихты из полученного рудного концентрата и флюса, плавку щихты при 1300 - 1350oС с получением шлакового расплава и штейна, содержащего цветные и платиновые металлы, отделение шлакового расплава и автоклавное окислительное выщелачивание штейна с получением твердого остатка платиновых металлов и раствора, содержащего цветные металлы и сульфат-ион, отличающийся тем, что флотационное обогащение руды ведут до обеспечения содержания в концентрате сульфидов цветных металлов и железа 19 - 20 мас.% и металлов платиновой группы 55 - 60 г/т, в качестве флюса используют карбонатит в количестве 30 - 32% от массы шихты, а плавку шихты ведут в инертной или слабовосстановительной атмосфере с концентрированием железа в штейне и последующим его переводом в раствор при выщелачивании штейна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отделения шлаковый расплав гранулируют и измельчают до удельной поверхности 2500 - 3000 см2/г.


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