СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ


RU (11) 2156315 (13) C1

(51) 7 C22B7/04 

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

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

(21) Заявка: 2000100830/02 
(22) Дата подачи заявки: 2000.01.17 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.01.17 
(45) Опубликовано: 2000.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: ЕЖОВ Е.И. и др. Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологических процессов в никель-кобальтовом производстве. Сб. Научных трудов, Гипроникель. - Л., 1988, с.62. МЕЧЕВ В.В. Конвертирование никельсодержащих медных штейнов. - М.: Металлургия, 1973, с.9. SU 1171549 А, 07.08.1985. SU 1723162 А1, 30.03.1992. RU 2117059 С1, 10.08.1998. WO 99/47715 А1, 23.09.1999. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Кольская горно- металлургическая компания" 
(72) Автор(ы): Мироевский Г.П.; Попов И.О.; Козырев В.Ф.; Демидов К.А.; Голов А.Н.; Шкондин М.А.; Шаньгин О.В.; Хомченко О.А.; Белова Т.С. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Кольская горно- металлургическая компания" 
Адрес для переписки: 184500, Мурманская обл., г. Мончегорск-7, ОАО "Кольская ГМК", БРИЗ 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНЫХ НИКЕЛЬСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ 

Изобретение относится к области металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к переработке свернутых медных никельсодержащих шлаков. Способ переработки медных никельсодержащих шлаков включает дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, классификацию немагнитного продукта по фракциям и дальнейшую их переработку. Полученный магнитный продукт подвергают двухстадиальному выщелачиванию с получением на первой стадии никель-кобальтовых растворов и нерастворимого остатка, который подвергают вторичному выщелачиванию совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм при интенсивной аэрации с получением медных растворов, выщелачивание проводят растворами, содержащими свободную серную кислоту, при рН не более 3,5 и температуре раствора 50-80°С. Аэрацию осуществляют при расходе воздуха 5-8 нм3/ч на 1 нм3 раствора, обеспечивается селективное отделение меди от никеля, кобальта и железа, а также получение никель-кобальтовых и медных растворов для гидрометаллургии никеля, кобальта и меди. 1 з. п.ф-лы, 2 ил., 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к переработке свернутых медных никельсодержащих шлаков.

Свернутый шлак образуется при конвертировании медных никельсодержащих штейнов в период варки черновой меди.

Известен способ переработки сухого медного никельсодержащего конвертерного шлака (Мечев В.В., Конвертирование никельсодержащих медных штейновю - М. : Металлургия, 1973, с.9), включающий плавку шлака совместно медно-никелевым штейном в процессе его конвертирования на медно-никелевый файнштейн. По данному способу в результате сульфидирования из медного шлака в штейн извлекается медь, никель и кобальт, а железо переходит в конвертерные шлаки.

Известный способ не решает задачи отделения меди от никеля и кобальта с целью их раздельной переработки в медной и никелевой ветвях производства и приводит к ухудшению качества файнштейнов из-за увеличения содержания в них меди. Кроме того, способ характеризуется низкими показателями извлечения кобальта, высокими эксплуатационными затратами, многопередельностью технологической схемы и возвратом большого количества меди, никеля и кобальта для повторной переработки на никелевый и медный концентраты.

Известен способ переработки свернутого медного никельсодержащего конвертерного шлака (Сухарев С.В., Князев М.В. М.В., Альтерман Л.С. Промывка сухого свернутого шлака богатым медным никельсодержащим штейном на НГМК, Цветные металлы, 1989, N 1, c. 47), включающий плавку шлака совместно с медным никельсодержащим штейном в процессе его конвертирования на черновую медь. В результате сульфидорования из медного шлака в никельсодержащий медный штейн извлекается часть меди, а другая ее часть, а также никель, кобальт и железо переходят в медные конвертерные шлаки.

Известный способ только частично решает задачу отделения меди от никеля и кобальта с целью их раздельной переработки в медной и никелевой ветви производства. Способ характеризуется низкими показателями по извлечению никеля и кобальта, многопередельностью схемы, значительными затратами на переработку шлаков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ раздельной переработки свернутых медных никельсодержащих шлаков (Ежов Е.И., Огородникова Л.А., Сиркис А.Л., Желдыбин О.И., Емелина Л.Н. Разработка и внедрение ресурсосберегающих процессов в никель-кобальтовом производстве, сб. науч. трудов, Гипроникель, Ленинград, 1988, с.62), включающий крупное и среднее дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, извлечение меди в немагнитный продукт, а никеля, кобальта и железа в магнитный продукт, классификацию по крупности немагнитной фракции шлака, плавку крупной части (фракция +6 мм) и мелкой части (фракция -6 мм) после ее окомкования на черновую медь с медным штейном, и плавку магнитного продукта после окомкования с медно-никелевым штейном.

К недостаткам известного способа относится низкое извлечение кобальта и никеля, многопередельность схемы и высокие затраты на переработку, значительный объем возврата никеля, кобальта и меди с магнитной фракцией в медно-никелевый штейн на повторную переработку.

Предлагаемый нами способ решает следующую техническую задачу; повышение извлечения цветных металлов, селективное отделение меди от никеля и кобальта, получение никель-кобальтовых растворов для электроэкстракции меди, снижение затрат на переработку медных шлаков, упрощение технологической схемы.

В производстве меди из медных сульфидных концентратов от флотационного разделения медно-никелевых файнштейнов медные никельсодержащие шлаки образуются при конвертировании медных штейнов или сернистой меди (с содержанием серы 1,5 - 3%) на черновую медь. Медные шлаки содержат, %: никель 12 - 18, медь 31 - 36, кобальт 0,16 - 0,2, железо 16 - 25 (или 0,5 - 2,0% при конвертировании сернистой меди с содержанием серы 1,5 - 3,5%). Выход шлаков от черновой меди по массе составляет до 30%.

Способ раздельной переработки шлаков, выработанный в качестве прототипа, включает получение трех составляющих: немагнитного продукта фракции +6 мм, немагнитного продукта фракции 0 - 6 мм и магнитного продукта фракции -2 мм. Распределение меди в данные продукты соответственно: до 8%; 40 - 70%; 22 - 52%;. На распределение металлов влияет неоднородность состава шлака, скорость его охлаждения, крупность частиц шлака после измельчения, режимные параметры технологии конвертирования.

Медь в шлаке 78 - 85% находится в виде металлических сростков - "корольков" и на 14 - 20% в виде оксидных соединений, связанных с оксидами никеля, железа и кобальта, и 0,5 - 2,0% в виде сульфидных соединений.

Никель, кобальт и железо в шлаке на 95 - 98% находятся в виде сложных оксидных образований. Содержание сульфидных минералов в шлаке не более 2%, количество шлакообразующих оксидов SiO2, Al2O3, CaO и MgO обычно не превышает 6%.

В немагнитной части шлака медь находится преимущественно в виде металлических сростков - "корольков". Крупная немагнитная часть шлака фракции +6 мм по химическому составу приближения к черной меди. В немагнитной части шлака фракции 0 - 6 мм никеля содержится до 10%.

В магнитной части шлака медь находится в двух формах: металлической не менее 70% и оксидной до 30% и сульфидной не более 0,5 - 2,0%. Никель, кобальт, железо в форме оксидных соединений, растворимых и не растворимых в серной кислоте.

Предложенный нами способ переработки медных никельсодержащих шлаков, включает дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, классификацию немагнитного продукта по фракциям и дальнейшую их переработку, отличается тем, что магнитный продукт подвергают двухстадиальному выщелачиванию с получением на первой стадии никель-кобальтовых растворов и нерастворимого остатка, который подвергают вторичному выщелачиванию совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм при интенсивной аэрации с получением медных растворов, выщелачивание проводят растворами, содержащими свободную серную кислоту, при pH не более 3,5 и температуре раствора 50 - 80oC. Аэрацию осуществляют при расходе воздуха 5 - 8 нм3/ч на 1 нм3.

Рациональной температурой процесса выщелачивания определен диапазон температур 50 - 80oC, который по верхнему пределу обеспечивает в кислотой среде удовлетворительный износ реактора, ограничивает испарение растворов и образование аэрозолей. Снижение температуры ниже 50oC вызывает замедление процесса выщелачивания, причем как растворимых в серной кислоте соединений никеля, кобальта и железа, так и меди при аэрации раствора воздухом.

Кислотность процесса выщелачивания должна быть не более 3,5, т.к. при снижении кислотности происходит образование взвесей гидрозакиси никеля и железа, которые плохо фильтруются.

Процесс осуществляют следующим образом. Выщелачивание магнитного и немагнитного продуктов фракции -6 мм ведут в реакторе с подогревом, при атмосфере давлении и работающей вытяжной вентиляции, при постоянном перемешивании пульпы. Сернокислый раствор, содержащий свободную серную кислоту, закачивают в реактор, подогревают до 50 - 80oC, включают мешалку и загружают магнитную фракцию шлака в количестве, достаточном для нейтрализации серной кислоты из расчета перевода в раствор 30 - 45% никеля, кобальта, железа и 20 - 35% меди и завершении процесса при pH не более 3,5. Селективность отделения никеля, кобальта и железа от меди, содержащейся в магнитном продукте, обеспечивается тем, что в раствор переходят кислоторастворимые оксидные соединения никеля, кобальта, железа. Медь, находящаяся в магнитном продукте на 85 - 95% в виде металлической фазы, при отсутствии окислителя (аэрации) растворяется ограничено. Окончание процесса выщелачивания магнитного продукта определяется по уменьшению скорости срабатывания серной кислоты, измеряемой в граммах на литр раствора в единицу времени, которая по окончанию выщелачивания уменьшается в 8 - 10 раз по сравнению с началом выщелачивания.

Полученный никель-кобальтовый раствор отфильтровывают и обезмеживают известными способами, например, экстракцией или электроэкстракцией меди с нерастворимым анодом или цементацией никелевым порошком. Очищенный никель-кобальтовый раствор с содержанием меди до 3 г/л направляют в гидрометаллургическое никелевое производство.

Нерастворимый остаток, полученный после первой стадии растворения магнитного продукта, содержащий кислотонерастворимые соединения никеля, кобальта и железа и металлическую медь, загружают совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм в следующий реактор на вторую стадию растворения. Предварительно в реактор заливается сернокислый раствор, содержащий свободную серную кислоту, раствор подогревается до температуры 50 - 80oC. Загрузка продуктов ведется при интенсивной аэрации раствора при расходе воздуха 5 - 8 нм3/ч на нм3 раствора. В ходе выщелачивания в раствор селективно переходит медь. Процесс ведут при pH не более 3,5 с переводом в раствор 95 - 98% меди из остатка первой стадии выщелачивания и из немагнитного продукта шлака. Окончание процесса контролируют по уменьшению скорости срабатывания серной кислоты. Полученный медный раствор с содержанием меди 45 - 55 г/л и примесей никеля, кобальта и железа суммарно не более 5 г/л направляют в гидрометаллургическое медное производство.

Нерастворимый остаток второй стадии выщелачивания, содержащий в основном оксидные соединения никеля, кобальта и железа и, как примесь, порядка 5% меди, направляют в никелевое рафинировочное производство на восстановление (или после сушки на плавку анодов для электролитического производства никеля).

Предлагаемый способ обеспечивает извлечение меди в растворы до 95 - 98%. Никель, кобальт, железо извлекаются на 25 - 45% в никель-кобальтовые растворы и на 55 - 75% в твердый остаток.

Таким образом, предлагаемый способ переработки медных никельсодержащих шлаков обеспечивает селективное отделение меди от никеля, кобальта и железа, а также получение никель-кобальтовых и медных растворов для гидрометаллургии никеля и кобальта и меди.

Способ отработан в лабораторном и полупромышленном масштабе.

Примеры выполнения способа.

Опыт 1. Переработан медный никельсодержащий шлак, предварительно разделенный на магнитный (МП) и немагнитный (НП) продукты в соотношении, вес.%: 80,5 и 19,5.

Состав МП, вес.%: никель 13,9, медь 27,5 кобальт 0,8, железо 20,8. Размер зерен МП: 78% (-0,2 мм), 14% (0,2 - 1 мм), 8% (1 - 2 мм).

Состав НП, вес.%: никель 4,2, медь 77,5, кобальт 0,3, железо 1,2. Размер зерен НП: 48% (-0,2 мм), 32% (0,2 - 1 мм), 20% (1 - 6 мм).

В реактор с мешалкой, подогревом, рабочим объемом 80 дм3 было закачано 60 дм3 раствора с содержанием серной кислоты 100 г/л, включен подогрев и, после нагрева раствора до 75 0,5oC, включена мешалка со скоростью вращения 55 об/мин. Затем был загружен МП в количестве 6 кг. Через 3 часа, после резкого замедления и при остаточном содержании серной кислоты 25 г/л, процесс первой стадии выщелачивания МП был прекращен, раствор отфильтрован, а остаток выщелачивания совместно с НП загружен в другой реактор, в который предварительно был залит и нагрет до 75 0,5oC раствор с содержанием серной кислоты 80 г/л. Загрузку остатка растворения и НП во второй реактор проводили при включенной мешалке с числом оборотов 55 об/мин и при интенсивной аэрации раствора воздухом в количестве 6 нм3/ч воздуха на 1 нм3 раствора. Через 3,5 часа после резкого замедления срабатывания кислоты и при остаточном содержании кислоты 30 г/л процесс второй стадии выщелачивания был прекращен, раствор отделен от нерастворимого остатка фильтрованием.

Раствор первой стадии выщелачивания 55 дм3 был залит в третий реактор с мешалкой и подогревом при температуре 75 0,5oC, в него был загружен никелевый порошок 1,5 кг для обезмеживания, через 1,5 часа обезмеженный раствор был отделен от остатка фильтрованием.

Аналогично были проведены опыты с другими параметрами процесса выщелачивания: при температуре 40, 50, 80 и 90oC и расходе воздуха на аэрацию во второй стадии выщелачивания 4, 5, 8 и 9 нм3 /ч на 1 нм3 раствора. В результате было установлено, что скорость выщелачивания в интервале температур 50 - 80oC на 25 - 40% выше, чем при температуре 40oC. При температуре 90oC раствор интенсивно испаряется, на 5 - 10% интенсивнее по сравнению с интервалом температуры 50 - 80oC. Соответственно предложенный в способе интервал температуры процесса выщелачивания 50 - 80oC является оптимальным.

При аэрации воздухом 4 нм3/ч на 1 нм3 раствора скорость окисления и соответственно выщелачивания меди снижалась на 18 - 34 отн.% по сравнению с режимом аэрации 5 - 8 нм3/ч на 1 нм3 раствора, а при аэрации 9 нм3/ч на 1 нм3 раствора наблюдалось вспенивание и брызгоунос раствора и частиц МП с образованием аэрозолей. Поэтому режим аэрации раствора воздухом, предлагаемый в данном изобретении, - 5 - 8 нм3/час на 1 нм3 раствора является оптимальным.

Усредненные экспериментальные данные для интервала режимных параметров, заявленных в предлагаемом способе, приведены на фиг. 1, 2 и в таблице.

Кинетические характеристики извлечения никеля, кобальта, железа и меди в растворы первой и второй стадий выщелачивания подтверждают возможность предварительного растворения и получения никель-кобальтовых растворов на первой стадии растворения МП и медных растворов на второй стадии растворения МП и НП.

Данные таблицы подтверждают возможность очистки известными способами обезмеживания никель-кобальтовых растворов первой стадии растворения МП с получением растворов пригодных для использования в гидрометаллургии никеля.

Таким образом, экспериментальные данные свидетельствуют, что совокупность заявленных признаков обеспечивает переработку медных никельсодержащих шлаков в соответствии с предложенной формулой изобретения.

Список использованной литературы

1. Мечев В. В., Конвертирование никельсодержащих медных штейнов. - М.: Металлургия, 1973, с.9.

2. Сухарев С.В., Князев М.В., Альтерман Л.С. - Промывка сухого свернутого шлака богатым медным никельсодержащим штейном на НГМК, Цветные металлы, 1989, N 1, c.47.

3. Ежов Е.И., Огородникова Л.А., Сиркис А.Л., Желдыбин О.И., Емелина Л. Н. , Разработка и внедрение ресурсосберегающих технологических процессов в никель-кобальтовом производстве, сб. науч. трудов. Гипроникель. - Л., 1988, с.62. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки медных никельсодержащих шлаков, включающий дробление, измельчение, магнитную сепарацию, получение магнитного и немагнитного продуктов, классификацию немагнитного продукта по классам и дальнейшую их переработку, отличающийся тем, что магнитный продукт подвергают двухстадиальному выщелачиванию с получением на первой стадии никель-кобальтовых растворов и нерастворимого остатка, который подвергают вторичному выщелачиванию совместно с немагнитным продуктом фракции -6 мм при интенсивной аэрации с получением медных растворов, выщелачивание проводят растворами, содержащими свободную серную кислоту, при pH не более 3,5 и температуре раствора 50 - 80oC.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что аэрацию осуществляют при расходе воздуха 5 - 8 нм3/ч на 1 нм3 раствора.


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