СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОБОРОТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОБОРОТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА


RU (11) 2263719 (13) C1

(51) 7 C22B7/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004111476/02 
(22) Дата подачи заявки: 2004.04.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.04.14 
(45) Опубликовано: 2005.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2186132 C2, 27.07.2002. SU 465106 А, 07.03.1982. SU 399562 А, 15.11.1974. SU 183397 А, 20.08.1966. DE 2648446 А1, 18.05.1977. 
(72) Автор(ы): Головлев Ю.И. (RU); Горбунов В.А. (RU); Гуляев С.В. (RU); Картамышев Н.Е. (RU); Костин В.И. (RU); Кузнецов И.Г. (RU); Лозицкий В.Ю. (RU); Лысенко В.И. (RU); Прокопенко В.Н. (RU); Сосновский М.Г. (RU); Щетинин А.П. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое Акционерное Общество "Южно-Уральский никелевый комбинат" (RU) 
Адрес для переписки: 462424, Оренбургская обл., г. Орск, ул. Призаводская, 1, ОАО "Комбинат Южуралникель", технический отдел, Ф.Н. Гурвичу 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОБОРОТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОГЕННЫХ ОТХОДОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии меди, никеля и кобальта. Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов включает их сушку, смешение для получения шихты, содержащей тяжелые цветные металлы, кальций и магний, с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком и ее восстановительно-сульфидирующую плавку. Для снижения материальных затрат на переработку сырья в качестве сульфидирующего реагента используют сульфат натрия, соотношение которого к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте составляет (1,3-1,7):1. Соотношение кварцевого песка к сумме масс кальция и магния в шихте, составляющее (1,25-1,60):1, и количество взятого углеродсодержащего восстановителя от 20,8 до 30,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте обеспечивают повышение извлечения металлов за счет снижения вязкости шлака. 3 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии меди, никеля и кобальта.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд, включающий агломерацию или брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в присутствии сульфидирующего реагента (гипса, пирита или маломедистого колчедана), конвертирование штейна и последующую гидрометаллургическую переработку обогащенной кобальтом массы [2, 3, 4].

Недостатком этого способа является низкое извлечение кобальта из руды, большие материальные затраты при плавке.

Известен способ переработки вторичных материалов, в том числе оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, совместно с первичными, включающий их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в присутствии сульфидирующего реагента и последующую гидрометаллургическую переработку штейна с разделением содержащихся в нем металлов и получением из них солей или чистых металлов. При этом в качестве сульфидирующего реагента используют пирит или гипс [1].

Недостатком этого способа является введение в шихту в составе сульфидирующего реагента железа или кальция и необходимость их удаления со шлаками или кеками, что существенно снижает извлечение полезных металлов.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд, включающий их восстановительно-сульфидирующий обжиг с применением в качестве сульфидизатора сульфата натрия с последующей шахтной плавкой на штейн [6].

Недостатком этого способа является относительно низкая степень сульфидирования никеля и железа. Способ не применялся в промышленных масштабах. 

Наиболее близким к предлагаемому является способ перерабтки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку с введением в качестве сульфидирующего реагента элементарной серы [5].

Недостатком способа-прототипа является повышенная вязкость шлака при плавке, что приводит к снижению извлечения полезных металлов, а также относительно высокая цена сульфидирующего реагента.

Техническим результатом изобретения является повышение извлечения металлов за счет снижения вязкости шлака и снижение материальных затрат на переработку сырья.

Технический результат достигается при использовании способа переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, смешение для получения шихты, содержащей тяжелые цветные металлы, кальций и магний с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком и ее восстановительно-сульфидирующую плавку.

В качестве сульфидирующего реагента используют сульфат натрия, являющийся отходом гидрометаллургического производства никелевых солей, солей хрома и других металлов. Сульфат натрия в 3 раза дешевле элементарной серы.

Соотношение массы сульфата натрия к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте составляет (1,3-1,7):1.

Уменьшение загрузки сульфата натрия ниже 1,3:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов приводит к образованию металлизированной фракции в штейне, что затрудняет последующую гидрометаллургическую переработку его.

Увеличение загрузки сульфата натрия более 1,7:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов приводит к увеличению массовой доли железа в штейне и увеличению затрат.

В шихту вводят кварцевый песок из расчета от 1,25:1 до 1,60:1 к сумме масс кальция и магния в шихте.

Снижение загрузки кварцевого песка ниже 1,25:1 и увеличение ее выше 1,60:1 к сумме масс кальция и магния в шихте приводит к увеличению вязкости шлака и снижению извлечения полезных металлов.

Третьим элементом шихты является углеродсодержащий восстановитель (например, графитовая мелочь), который вводят в количестве от 20,8 до 30,8% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте.

Снижение загрузки восстановителя ниже 20,8% приводит к уменьшению извлечения металлов в штейн.

Повышение загрузки восстановителя выше 30,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов ведет к увеличению затрат.

После плавки получают штейн с суммой массовых долей тяжелых цветных металлов не менее 55% и массовой долей серы от 20,9 до 25,5%. Извлечение полезных металлов в штейн от 90 до 99,5% (в способе-прототипе от 88,1 до 99,3%).

Пример 1. Гидратно-карбонатный осадок из отстойника засоленных стоков гидрометаллургического никелевого производства смешивали с осадком, полученным при очистке никелевых растворов от железа, и с осадком, полученным при автоклавном выщелачивании сульфидной никель-кобальтовой массы, и сушили в трубчатой печи до остаточной влажности 0,5%. Химический состав смеси в пересчете на сухой вес, %:

никель 22,0 кальций 5,0 
кобальт 2,2 магний 0,5 
медь 0,5 кремний 0,6 
железо 3,5 сера 1,5 
Исходная влажность 65% 


Высушенный осадок смешивали в смесителе с сульфатом натрия, мелким речным песком и графитовой стружкой. Количество сульфата натрия в шихте варьировали в соотношении от 1,3:1 до 1,8:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте, а количество речного песка и восстановителя поддерживали постоянным соответственно в соотношении 1,6:1 к сумме масс кальция и магния в шихте и 20% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте. Шихту плавили в отапливаемом природным газом конвертере на штейн при температуре от 1350 до 1400°С. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 
№ п/п ПОКАЗАТЕЛИ Отношение массы сульфата нитрия в шихте к сумме масс тяжелых цветных металлов 
1,2:1 1,30:1 1,40:1 1,55:1 1,70:1 1,80:1 
1. Извлечение никеля в штейн, % 93,2 95,0 97,0 97,9 97,0 97,0 
2. Извлечение кобальта в штейн, % 72,0 74,5 78,8 80,3 78,6 75,0 
3. Извлечение меди в штейн, % 95,0 96,4 98,0 98,5 98,3' 98,0 
4. Массовая доля никеля в штейне, % 62,5 61,3 60,6 59,2 58,4 56,1 
5. Массовая доля кобальта в штейне, % 5,9 5,8 5,5 5,4 4,6 4,2 
6. Массовая доля меди в штейне, % 1,27 1,25 1,21 1,18 1,11 1,06 
7. Массовая доля железа в штейне, % 6,3 6,6 7,5 8,7 8,7 8,3 
8. Массовая доля серы в штейне, % 16,0 17,0 21,0 22,5 24,0 24,5 
Выделения сернистого ангидрида в атмосферу не замечено. 


Пример 2. Высушенный осадок из примера 1 смешивали в смесителе с сульфатом натрия в соотношении 1,55:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов, речным песком в соотношении 1,6:1 к сумме масс кальция и магния в шихте. Добавку в шихту восстановителя варьировали от 15 до 30% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте. Шихту плавили на штейн в отапливаемом природным газом конвертере при температуре от 1350 до 1400°С. Результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2 
№ п/п ПОКАЗАТЕЛИ Массовая доля восстановителя, % к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте 
12,0 18,0 20,0 25,8 30,0 
1. Извлечение никеля в штейн, % 95,0 97,0 97,9 98,0 98,0 
2. Извлечение кобальта в штейн, % 72,5 76,2 80,3 80,2 80,1 
3. Извлечение меди в штейн, % 90,4 94,0 94,5 94,6 94,6 
4. Массовая доля никеля в штейне, % 58,3 59,1 59,2 60,4 60,0 
5. Массовая доля кобальта в штейне, % 4,8 5,4 5,5 5.6 5,6 
6. Массовая доля меди в штейне, % 1,25 1,20 1,18 1,11 1,11 
7. Массовая доля железа в штейне, % 6,7 6,8 8.6 8,6 8,6 
8. Массовая доля серы в штейне, % 20,7 21,0 24,5 24,0 24,5 


Пример 3. Высушенный осадок из примера 1 смешивали в смесителе с сульфатом натрия в соотношении 1,55:1 к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте, графитовой стружкой в количестве 20% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте.

Добавку в шихту речного песка вырьировали от соотношения 1:1 до 2,2:1 к сумме масс кальция и магния в шихте. Шихту плавили на штейн в отапливаемом природным газом конвертере при температуре от 1350 до 1400°С. Результаты плавки приведены в таблице 3. 

Таблица 3 
№ п/п ПОКАЗАТЕЛИ Соотношение массы кварцевого песка к сумме масс кальция и магния в шихте 
1:1 1,25:1 1,6:1 1,9:1 2,2:1 
1. Извлечение никеля в штейн, % 94,9 96,9 97,4 97,3 95,0 
2. Извлечение кобальта в штейн, % 74,6 75,4 80,0 77,0 74,8 
3. Извлечение меди в штейн, % 90,0 93,5 94,0 93,5 90,6 
4. Массовая доля никеля в штейне, % 56,0 56,0 60,0 59,0 55,0 
5. Массовая доля кобальта в штейне, % 4,5 4,5 5,5 5,3 4,5 
6. Массовая доля меди в штейне, % 1,1 1,1 1,2 1,2 1.1 
7. Массовая доля железа в штейне, % 9,0 8,8 6,7 6,7 6,7 
8. Массовая доля серы в штейне, % 20,0 23,0 23,5 23,4 25,0 


ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Металлургия вторичных тяжелых цветных металлов. / И.Ф.Худяков, А.П.Дорошкевич, С.В.Карелов - М.: Металлургия, 1987, стр.257-260.

2. Металлургия меди, никеля и кобальта, часть II / В.И.Смирнов, А.А.Цейдлер, И.Ф.Худяков, А.И.Тихонов. - М.: Металлургия, 1966, стр.28-31, 44-47, 68.

3. Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд / И.Д.Резник. - М.: Металлургия, 1983, стр.106-130.

4. Технологическая инструкция по производству никеля из окисленных никелевых руд огневым способом. ТИ 00194547-173232-01-96. ОАО "Комбинат Южуралникель", г.Орск, 1996.

5. Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства / Патент №2186132 с приоритетом от 21.09.2000 г. 

6. Восстановительно-сульфидирующий обжиг с применением сульфата натрия для переработки Буруктальской никелевой руды / С.П.Тациенко - Л.: ЛПИ им. М.И.Калинина, 1987, автореферат диссертации.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, смешение с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком для получения шихты, содержащей тяжелые цветные металлы, кальций и магний, и ее восстановительно-сульфидирующую плавку, отличающийся тем, что в качестве сульфидирующего реагента используют сульфат натрия, соотношение которого и суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте составляет (1,3-1,7):1, при этом соотношение кварцевого песка и суммы масс кальция и магния в шихте составляет (1,25-1,60):1, а углеродсодержащий восстановитель берут в количестве от 20,8 до 30,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте.