СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ НИКЕЛЬ, КОБАЛЬТ И ЖЕЛЕЗО

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ НИКЕЛЬ, КОБАЛЬТ И ЖЕЛЕЗО


RU (11) 2171856 (13) C1

(51) 7 C22B15/00 

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

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

(21) Заявка: 2001100734/02 
(22) Дата подачи заявки: 2001.01.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.01.09 
(45) Опубликовано: 2001.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: СОБОЛЬ С.И. и др. Автоклавная технология переработки медного концентрата от флотационного разделения файнштейна. - М.: Металлургия, Сборник научных трудов Института Гинцветмет, № 29, 1969, с.137-146. SU 629890, 25.08.1978. SU 694555, 30.10.1979. RU 2144091 С1, 10.01.2000. US 3776826, 04.12.1973. US 4097271, 27.06.1978. US 4384890, 24.03.1983. 
(71) Заявитель(и): ОАО "Кольская горно-металлургическая компания" 
(72) Автор(ы): Хагажеев Д.Т.; Мироевский Г.П.; Попов И.О.; Кубасов В.Л.; Парецкий В.М.; Брюквин В.А.; Владимиров Я.А. 
(73) Патентообладатель(и): ОАО "Кольская горно-металлургическая компания" 
Адрес для переписки: 184507, Мурманская обл., г. Мончегорск, ОАО "Кольская ГМК", БРИЗ 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ НИКЕЛЬ, КОБАЛЬТ И ЖЕЛЕЗО 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам переработки медных сульфидных концентратов, образующихся при флотационном разделении медно-никелевых файнштейнов, и может быть использовано для переработки рудных сульфидных медных концентратов и файнштейнов. В предложенном способе выщелачивание медного концентрата на первой стадии ведут сульфатным медным раствором, содержащим хлор-ион в количестве 0,02-2,5 г/л, при температуре не менее 60°С. Перед второй стадией выщелачивания цементат подвергают обессериванию кислородосодержащим газом при температуре 800-1300°С и получают рафинированный оксид меди или сплав меди. Оксид меди выщелачивают сернокислотными растворами до образования сульфатных медных растворов и нерастворимого остатка, содержащего драгоценные металлы. Сплав меди продувают углеводородным топливом до образования рафинированной анодной меди, повышается извлечение цветных и благородных металлов, обеспечивается селективное отделение никеля, кобальта и железа от меди, снижение затрат на переработку и упрощение технологической схемы. 2 з.п.ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способам переработки медных сульфидных концентратов, образующихся при флотационном разделении медно-никелевых файнштейнов, и может быть использовано для переработки рудных сульфидных медных концентратов и файнштейнов.

Известен способ (Уткин Н.И. Производство цветных металлов. - М.: Интернет Инжиниринг, 2000, с.119) переработки рудных медных сульфидных концентратов, содержащих железо, включающий плавку на медный штейн с отделением пустой породы в шлак, конвертирование штейна на черновую медь с отделением железа в конвертерные шлаки, огневое рафинирование черновой меди до анодного металла, электролитическое рафинирование анодного металла с получением катодного никеля и нерастворимого остатка, содержащего драгоценные металлы.

Известен способ (Мечев В.В Конвертирование медных никельсодержащих штейнов. - М. : Металлургия, 1973, с. 9) переработки медного сульфидного концентрата от флотационного разделения медно-никелевых файнштейнов, содержащих никель, кобальт и железо, включающий плавку на медный штейн с отделением примесей пустой породы в шлак, конвертирование медного штейна с получением черновой меди и отделением никеля, кобальта и железа в конвертерные шлаки, плавку шлака с медно-никелевым рудным концентратом на медно-никелевый штейн, конвертирование медно-никелевого штейна с получением файнштейна, флотационное разделение файнштейна с получением вторичного медного концентрата и извлечением никеля, кобальта в никелевый концентрат, а железа в конвертерные шлаки, рафинирование черновой меди до анодного металла, электролитическое рафинирование анодного металла.

Недостатками вышеописанных пирометаллургических способов являются высокие эксплуатационные затраты, многопередельность схем, низкое извлечение металлов, высокое содержание никеля в анодной меди и значительное количество оборотных медных шлаков.

Известен способ переработки медного сульфидного концентрата, содержащего никель, кобальт и железо, включающий окислительный обжиг медного концентрата, сернокислотное выщелачивание огарка оборотными растворами, автоклавное осаждение меди водородом, обработку медного порошка и прокалку его в ленту или в лист (Зашихина Т.Н., Белоглазова К.К., Набойченко С.С. Совершенствование технологических процессов производства никеля, кобальта и олова. Труды института Гипроникель, вып.62, 1975, c.110).

Недостатком известного обжигового способа является значительное количество образующегося нерастворимого остатка, содержащего драгоценные металлы, и загрязнение медных растворов никелем, кобальтом и железом, использование дорогостоящего автоклавного процесса восстановления меди водородом, значительный объем пылей обжига, возвращаемых повторно на обжиг, низкое прямое извлечение меди в готовую продукцию.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки сульфидных медных концентратов от флотационного разделения медно-никелевых файнштейнов, содержащих никель, кобальт и железо, включающий двухстадийное автоклавное выщелачивание медного концентрата. На первой стадии выщелачивание осуществляют в сульфатных медных растворах с получением цементата и коллективных растворов, содержащих никель, кобальт и железо. На второй стадии - окислительное выщелачивание цементата в сернокислых растворах при аэрации с получением сульфатных медных растворов и серного остатка, содержащего драгоценные металлы. Затем медные растворы подвергают электроэкстракции с получением катодной меди и оборотных сернокислотных растворов, направляемых на автоклавное растворение цементата. (Соболь С. И. и др. Автоклавная технология переработки медного концентрата от флотационного разделения файнштейна. - М:, Металлургия, Сборник научных трудов института Гинцветмет, N 29, 1969, с.137-146.)

Известный способ переработки медного концентрата является дорогостоящим, в связи с применением автоклавных процессов для получения медных растворов; характеризуется значительным выходом нерастворимого серного остатка, содержащего драгоценные металлы, низким извлечением серы; усложняет переработку медных растворов из-за окисления сульфидов меди и накопления в растворе сульфат-иона; является энергоемким на первой стадии выщелачивания, не обеспечивает эффективного отделения никеля, кобальта и железа от меди на второй стадии выщелачивания.

Предлагаемый нами способ исключает вышеперечисленные недостатки и направлен на:

- повышение извлечения цветных, в том числе драгоценных металлов;

- селективное отделение никеля, кобальта и железа от меди;

- получение растворов меди с низким содержанием примесей никеля, кобальта и железа;

- снижение затрат на переработку;

- упрощение технологической схемы;

- получение концентрата драгоценных металлов.

В медно-никелевом производстве медные сульфидные концентраты, образующиеся при флотационном разделении медно-никелевых файнштейнов, содержат как основную составляющую сульфидный медный сплав; металлизированную фазу; примеси сплава сульфидов никеля, кобальта и железа, ассоциированные с металлизированной фазой и находящиеся на границах зерен сульфидов меди, а также примеси пустой породы. Благородные металлы содержатся в медном сульфидном сплаве, в коллективном сплаве сульфидов никеля, кобальта и железа, а также в металлизированной фазе.

Минералогический состав медных сульфидных концентратов и медно-никелевых файнштейнов, состав и содержание в них металлизированной фазы, а также параметры кристаллической решетки металлической фазы, сульфидов меди, никеля, кобальта и железа оказывают влияние на скорость выщелачивания и составы получаемых растворов и нерастворимых остатков.

В отличие от прототипа в предлагаемом нами способе выщелачивание медного концентрата на первой стадии ведут сульфатным медным раствором, содержащим хлор-ион в количестве 0,02-2,5 г/л при температуре не менее 60oC. Перед второй стадией выщелачивания цементат подвергают обессериванию кислородосодержащим газом при температуре 800-1300oC и получают рафинированный от серы продукт, который затем растворяют при атмосферном давлении в сернокислотных растворах или продувают углеводородным топливом.

Причем, при температуре обессеривания 800-1100 градусов С получают оксид меди (огарок), который затем растворяют в сернокислотных растворах при атмосферном давлении до образования сульфатных медных растворов и нерастворимого остатка-концентрата драгоценных металлов. При температуре обессеривания 1150-1300 градусов С получают сплав меди, который продувают углеводородным топливом до образования рафинированной анодной меди.

Процесс осуществляют следующим образом. Предварительно медный концентрат распульповывают в медном сульфатном растворе, содержащем 0,02-2,5 г/л хлор-иона. Пульпу закачивают в высокотемпературный реактор и включают мешалку. Процесс ведут при температуре 60-180oC до получения цементата, содержащего не более 1,9% никеля, что соответствует переводу в раствор основной массы никеля, кобальта и железа, при этом медь, содержащаяся в растворе, в результате цементационных реакций (1) и (2) замещается на эквивалентное количество никеля, кобальта и железа.

Cu+2+Me(Ni, Co, Fe)---> Cu0+Me+2(Ni,Co,Fe) (1)

Cu+2+MeS(Ni, Co, Fe)---> CuS+Me+2(Ni, Co, Fe) (2)

Остаток выщелачивания медного концентрата, Cu0 и нерастворимый осадок CuS, получаемые в результате реакций (1) и (2), образуют цементат.

При содержании хлор-иона в медном растворе менее 0,02 г/л вследствие пассивации никеля, содержащегося в металлизированной фазе, значительно снижается скорость реакции (1) и соответственно остаток выщелачивания загрязняется никелем, кобальтом и железом из-за прекращения растворения металлизированного сплава. Кроме того, замедляется растворение никеля, кобальта и железа из сульфидов по реакции (2) из-за снижения активности образующихся катионов никеля, кобальта и железа, а также уменьшения скорости их вывода из частиц медного концентрата через цементную пленку Cu0 и CuS.

При повышении содержания хлор-иона в медном сульфатном растворе более 2,5 г/л скорость реакций (1) и (2) изменяется незначительно и дальнейшее его повышение практического значения для цементационного выщелачивания не имеет.

Содержание хлор-иона в растворе в пределах 0,02-2,5 г/л обеспечивает наиболее оптимальную скорость выщелачивания, содержание никеля, кобальта и железа в цементате снижается, процесс выщелачивания идет при более низких температурах, что является существенным и позволяет снизить энергозатраты.

Температуру раствора при выщелачивании необходимо поддерживать на менее 60oC, т. к. при более низкой температуре процесс выщелачивания резко замедляется и селективное отделение никеля, кобальта и железа становится не эффективным.

Цементат отделяют от коллективного раствора, содержащего никель, кобальт и железо, фильтрованием. Раствор направляют в никель-кобальтовое производство на переработку, а цементат обессеривают кислородосодержащим газом при температуре 800-1300oC для получения рафинированного от серы оксида меди или сплава меди.

Ведение процесса обессеривания при температуре ниже 800 градусов С приводит к образованию пылей обжига с высоким содержанием серы, а в остатках выщелачивания возрастает содержание меди и снижается извлечение меди в раствор.

Повышение температуры более 1300oC увеличивает затраты на переработку медного концентрата, увеличивает растворимость кислорода в медном сплаве и расход углеводородного топлива на раскисление.

Для получения оксидов меди цементат шнековым питателем загружают в печь кипящего слоя. Температура в слое поддерживается 800-1100oC. Через газораспределительную решетку подины подают кислородосодержащий газ в количестве, необходимом для окисления серы, содержащейся в цементате, до сернистого газа.

В результате экзотермической реакции окисления сульфидов меди, никеля, кобальта и железа, а также металлической фазы цементата образуются соответствующие оксиды металлов. Доля кислоторастворимых оксидов никеля, кобальта и железа составляет, %: Ni 8-12, Co 12-15, Fe 22-30, при извлечении меди в раствор не менее 90%, что обеспечивает на второй стадии выщелачивания селективное отделение никеля, кобальта и железа от меди.

Далее через отверстие в подине выгружают огарок, а из пылеуловителей, установленных в газоходе, выгружают пыли. Очищенный от пыли газ, содержащий сернистый ангидрид, направляют на производство серной кислоты. Физическое тепло огарка, пыли и отходящих газов, посредством теплообменных устройств, используется для подогрева растворов выщелачивания первой и второй стадии.

Огарок и пыли выщелачивают в сернокислотном растворе (оборотном растворе ванн электроэкстракции меди). В реактор, оборудованный мешалкой, подогревом, аэрацией закачивают сернокислый раствор, включают мешалку, подогрев, аэрацию и питателем загружают огарок и пыли. При pH не более 3,5 и растворении не менее 90% массы огарка и пыли, процесс прекращают, суспензию насосом из реактора подают на фильтрацию. Нерастворимый остаток, содержащий драгоценные металлы, оксиды никеля, кобальта, железа и гидроксид железа направляют на дальнейшую переработку, а медный сульфатный раствор направляют на электроэкстракцию меди и на выщелачивание медного концентрата.

Для получения медного сплава цементат подают в форсунку или фурму, установленную в камере печи, и в факеле кислородосодержащего газа окисляют серу при температуре 1150-1300oC. Образуется сплав меди и шлак. В шлак извлекается 95% никеля, кобальта 98% и 99% железа. Содержание кислорода в медном сплаве не превышает 1,5%. Затем расплав собирают на подине печи и продувают углеводородным топливом через опущенную в расплав стальную футерованную трубку, после чего содержание кислорода снижается до уровня содержания его в анодной меди - 0,1%.

В результате получают рафинированную анодную медь, которую направляют на электролиз меди.

Результаты проведенных испытаний отражены в таблицах 1 и 2.

Список использованной литературы

1. Уткин Н.И. Производство цветных металлов. - М.: Интернет Инжиниринг, 2000, с. 119.

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

3. Зашихина Т. Н., Белоглазова К.К., Набойченко С.С. Совершенствование технологических процессов производства никеля, кобальта и олова. Труды института Гипроникель, вып.62, 1975, c.110.

4. Соболь С. И. и др. Автоклавная технология переработки медного концентрата от флотационного разделения файнштейна. - М:, Металлургия, Сборник научных трудов института Гинцветмет, N 29, 1969, с. 137-146. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки сульфидных медных концентратов, содержащих никель, кобальт и железо, включающий двухстадиальное выщелачивание концентратов сульфатным медным раствором с получением цементата и коллективных растворов никеля, кобальта и железа, получение из сернокислотных медных растворов катодной меди и нерастворимого остатка, содержащего драгоценные металлы, отличающийся тем, что на первой стадии выщелачивание осуществляют сульфатным медным раствором в присутствии хлор-иона в количестве 0,02-2,5 г/л при температуре не менее 60oС, перед второй стадией выщелачивания цементат подвергают обессериванию кислородосодержащим газом при температуре 800-1300oС с получением рафинированного от серы продукта, который затем растворяют при атмосферном давлении в сернокислотных растворах или продувают углеводородным топливом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что цементат обессеривают при температуре 800-1100oС, полученный огарок выщелачивают оборотными сернокислотными растворами до образования сульфатных медных растворов и нерастворимого остатка, содержащего драгоценные металлы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что цементат обессеривают при температуре 1150-1300oС, полученный медный сплав продувают углеводородным топливом до образования рафинированной анодной меди.


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