Способ хлоридовозгоночного обжига оловянного сырья, содержащего соединения мышьяка и серы

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для извлечения олова путем хлоридовозгонки из труднообогатимого некондиционного сырья. Цель изобретения - снижение в отходящих газах концентрации высокотоксичных соединений. Поставленная цель достигается за счет того, что обжиг сырья ведут при весомом отношении углерода в шихте к кислороду в дутье 0,4 - 0,7.

Изобретение относится к цветной металлургии, оно может быть использовано для извлечения олова, свинца, висмута, индия и некоторых других цветных металлов из труднообогатимого, низкокачественного оловянного полиметаллического сырья, содержащего серу и мышьяк, с применением процесса хлоридовозгонки. Известные процессы хлоридовозгоночного обжига обеспечивают высокое извлечение цветных и редких металлов при относительно низких энергетических и материальных затратах. К недостаткам процессов хлоридовозгонки относится высокое содержание в отходящих газах токсичных соединений: хлора, хлористого водорода, монооксида углерода и др. Известен способ совмещенного хлоридовозгоночного обжига сульфидного полиметаллического сырья с применением кислородсодержащего дутья и хлоринаторов, обеспечивающий высокое извлечение олова и других металлов в виде хлоридов. При использовании этого способа вся сульфидная сера, содержащая в сырье, окисляется до сернистого газа и поступает вместе с отходящими газами в атмосферу. В этом случае отходящие газы помимо хлористого водорода содержат значительные количества высокотоксичного сернистого газа. Наиболее близким к предлагаемому способу хлоридовозгонки является способ обжига оловосодержащего сырья с введением в шихту углерода, отличающийся тем, что хлоридовозгонку ведут в присутствии сульфидов, окисление которых производят кислородсодержащим газом. В результате использования указанного способа достигается высокое извлечение олова и некоторых его спутников. К недостаткам указанного способа относится попутное образование сернистого газа и легколетучего высокотоксичного оксида мышьяка в результате окисления кислородом дутья сульфидом и арсенидов, содержащихся в шихте. Это обуславливает необходимость значительных затрат на очистку отходящих газов от токсичных соединений серы и мышьяка. Цель изобретения состоит в том, чтобы при сохранении высокого извлечения олова и других ценных компонентов (свинца, висмута, индия) снизить содержание токсичных соединений мышьяка и серы в отходящих газах, тем самым существенно уменьшить затраты на очистку отходящих газов и предотвратить загрязнение окружающей среды высокотоксичными соединениями. Поставленная цель достигается тем, что обжиг в кипящем слое на кислородсодержащем дутье при температуре 750-900^оС оловянного полиметиллического сырья, содержащего соединения мышьяка и серы, с введением в шихту углерода и хлоринатора (хлорида кальция), осуществляют в отличие от прототипа при весовом отношении углерода в шихте к кислороду, поступающему в реактор кипящего слоя с воздушным дутьем, равном 0,4-0,7. При таком соотношении углерода и кислорода практически весь кислород расходуется на образование диоксида углерода, незначительные количества сернистого газа, образующегося при окислении сульфидов, расходуются на образование сульфата кальция, а хлор, выделяющийся при сульфатизации хлорида кальция, образует хлориды извлекаемых металлов. Отходящие газы практически не содержат токсичных соединений мышьяка и серы. В том случае, если отношение C:О ниже 0,4, в газовой фазе заметно повышается концентрация высокотоксичного сернистого газа. Если это отношение превышает 0,7, то существенно возрастает концентрация взрывоопасного и токсичного монооксида углерода. Это новое соотношение углерода в шихте и кислорода в дутье по сравнению с прототипом определяет новину предлагаемого изобретения и дает положительный эффект, так как осуществление хлоридовозгоночного обжига при соблюдении указанного в заявке отношения обуславливает совместно с ограничительными признаками не только высокие технологические показатели, но и снижение токсичных выбросов в атмосферу, понижает взрывоопасность процесса. Поскольку известных технических решений, совпадающих с отличительными признаками предложенного решения, не обнаружено, а положительный эффект достигается, то предлагаемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия". Способ осуществляют следующим образом. В исходное сырье, содержащее помимо олова соединения серы и мышьяка, вводят хлорид кальция, а также уголь в количестве, необходимом для поддержания автотермичности процесса и обеспечения указанного отношения C:О. Шихту гранулируют и сушат при температуре 120-150^оС. Сухую шихту подвергают хлоридовозгоночному обжигу в реакторе КС при температуре 750-900^оС и весовом отношении C:О в пределах 0,4-0,7. Поскольку отношение C:О зависит не только от концентрации угля в шихте, но и от соотношения между скоростью загрузки шихты и количеством кислорода, подаваемого с дутьем, для поддержания необходимого состава газовой фазы при оптимальной скорости подачи в реактор КС воздушного дутья, скорость загрузки шихты регулируют так, чтобы весовое отношение C:О было равным 0,4-0,7. В результате экспериментальных исследований установлено, что при отношении C:О в пределах 0,4-0,7 газовая фаза содержит хлориды олова, свинца, висмута, сульфиды мышьяка, диоксид углерода, азот и практически не содержит хлора, хлористого водорода и оксидов серы. Это обусловлено тем, что при соблюдении указанного отношения C:О сульфиды железа и меди практически не окисляются. Изменение отношения C: О в указанных для всех примеров пределах не оказывает заметного влияния на извлечение олова, свинца, висмута, зато оказывает существенное влияние на состав отходящих газов. Так, например, при обжиге сульфидно-кварцевых хвостов по способу-прототипу, содержание диоксида серы в газовой фазе превышает 3-5%, а по предлагаемому способу - менее 0,15% . При обжиге текущих хвостов с высоким содержанием серы соответственно 8-10% и 0,1%. В соответствии с результатами термодинамического расчета, при соблюдении указанных условий содержание хлорита и хлористого водорода в равновесной газовой фазе не превышает 10 ат. Сернистый газ практически полностью отсутствует в равновесной газовой фазе уже при отношении С:О, равном 0,45 (0,0002 ат), содержание СО не превышает 10 ат. Мышьяк в указанных условиях возгоняется в виде малотоксичных, труднорастворимых сульфидов, что существенно упрощает последующую гидрометаллургическую переработку возгонов. П р и м е р 1. Сульфидно-кварцевые хвосты доводочной фабрики Новосибирского оловокомбината, содержащие, %: олово 1,5, мышьяк 4, свинец 0,5, сера 6,0, железо 21,0, остальное - кремнезем, смешивают с углем (8,0%) и хлоридом кальция (6,0% ). Шихту гранулируют и сушат при 100-120^оС. Обжиг проводят при 850^оС. Расход газа для дутья поддерживают постоянным, оптимальным для псевдоожижения шихты, 270 л/ч. Производительность по загрузке 300 г/ч. При этих условиях отношение С:О соответствует 0,3. Газы на выходе из реактора согласно хроматографическому анализу содержат диоксид серы (6,0%), оксид углерода (0,1%), остальное - азот, диоксид углерода, хлориды олова и др. П р и м е р 2. Содержание угля в шихте 10%, производительность по шихте 360 г/ч, отношение C:О = 0,4. Остальные условия, как в примере 1. В газовой фазе содеpжание диоксида серы 0,15%, монооксида углерода 0,15%, остальное - хлориды о лова и свинца, сульфиды мышьяка, азот, диоксид углерода. П р и м е р 3. Содержание угля в шихте 10%, производительность по загрузке 450 г/ч. Остальные условия как в примере 1. При этом C:О = 0,47. В газовой фазе диоксида серы 0,1%, оксида углерода 0,2%, остальное - хлориды олова и свинца, сульфиды мышьяка, азот, диоксид углерода. П р и м е р 4. Содержание угля в шихте 10%, производительность по загрузке 640 г/ч, отношение С:О = 0,7. Остальные условия такие же, как в примере 1. Содержание диоксида серы в отходящих газах менее 0,1%, оксида углерода 0,25%, остальное - хлориды олова и свинца, сульфиды мышьяка, азот, диоксид углерода. П р и м е р 5. Содержание угля в шихте 12%, производительность по шихте 600 г/ч. Остальные условия такие же, как в примере 1. При этом отношение С: О = 0,8. Содержание диоксида серы в отходящих газах ниже 0,1%, монооксида углерода 4%. Из приведенных примеров видно, что при снижении отношения C:О ниже предусмотренного формулой изобретения в отходящих газах повышается содержание диоксида серы, при увеличении отношения C:О выше предусмотренного формулой изобретения резко возрастает содержание в отходящих газах высокотоксичного и взрывоопасного монооксида углерода. И в том и в другом случае увеличиваются затраты на очистку отходящих газов от высокотоксичных соединений и возрастает вероятность загрязнения ими окружающей среды.

Формула изобретения

СПОСОБ ХЛОРИДОВОЗГОНОЧНОГО ОБЖИГА ОЛОВЯННОГО СЫРЬЯ, СОДЕРЖАЩЕГО СОЕДИНЕНИЯ МЫШЬЯКА И СЕРЫ, в кипящем слое при 750 - 900^oС с введением в шихту углерода и хлоринатора - хлорида кальция, отличающийся тем, что, с целью снижения в отходящих газах концентрации высокотоксичных соединений, обжиг ведут при весовом отношении углерода в шихте к кислороду в дутье 0,4 - 0,7.

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 11-1998

(73) Патентообладатель:Дугельный А.П.

Договор № 3798 зарегистрирован 26.02.1996

Извещение опубликовано: 20.04.1998