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.



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