Способ обеднения никелькобальтсодержащих конвертерных шлаков

 

Использование: цветная металлургия, извлечение цветных металлов из отходов производства. Сущность: для обработки шлакового расплава используют клинкер в количестве, обеспечивающем соотношение (Ni + Co) : Cu в получаемом штейне в пределах 2 - 10, а в подсводовое пространство печи вводят воздух в количестве 3-6 тыс.м³ на 1 т обедняющих агентов - клинкера и сульфидизатора. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии обеднения конвертерных шлаков никелевого производства.

В настоящее время разработано большое количество способов и шихт для обеднения шлаков [1] . Рекомендовано вводить в состав шихты железосодержащие добавки, например ферромагнитный концентрат с получением восстановительно-сульфидирующих комплексов, которые могут быть эффективно использованы для обеднения шлаков медеплавильных производств.

Известен способ обеднения шлаков никелевого и медного производств с подачей сульфидизатора, восстановителя и флюсов на шлаковый расплав. Способ предусматривает переработку никелевого медьсодержащего конвертерного шлака, регулирование соотношения цветных металлов и получение медно-никелевого штейна. Способ не предусматривает использования добавок, содержащих металлическое железо.

В качестве прототипа выбран способ соединения медь- и цинксодержащих шлаков с использованием клинкера цинкового производства, в котором достигается обеднение шлаков по меди и цинку и извлечение ценных металлов из клинкера в полученный сульфидно-металлический сплав (штейн).

Использование его для обеднения конвертерных шлаков никелевого производства не обеспечивает высокой комплексности сырья и ведет к снижению производительности процесса.

Цель изобретения - повышение комплексности использования сырья и производительности процесса.

Для достижения поставленной цели в известном способе обеднения никелькобальтосодержащих конвертерных шлаков, включающем обработку шлаков в электропечи обедняющими агентами - клинкером цинкового производства и сульфидизатором, и получения шлака и штейна, согласно изобретения, клинкер используют в количестве, обеспечивающем соотношение (Ni + Co)/Cu в получаемом штейне в пределах 2-10, а в подсводовое пространство печи вводят воздух в количестве 3-6 тыс. м³ на тонну обедняющих агентов.

Сущность изобретения заключается в том, что загрузка на никелькобальтосодержащий конвертерный шлак клинкера (20-40% железа, в т. ч. до 90% в виде металла, 10-25% углерода, 3-7% серы, 1-5% меди, 12-18% диоксида кремния) цинкового производства позволяет создать условия для повышения производительности процесса и комплексности использования сырья. Лучшие показатели по комплексности использования сырья, извлечению металлов и производительности достигаются при использовании клинкера и получении штейнов с соотношением (Ni + Co)/Cu в пределах 2-10. При соотношении (Ni + Co)/Cu менее 2 и более 10 возрастают потери металлов со шлаком и для достижения тех же показателей требуется существенно большая продолжительность процесса. Подача воздуха в подсводовое пространство печи позволяет провести частичное окисление углерода шихты до СО и СО₂.

П р и м е р 1. Конвертерный шлак (1,0 мас. % Ni, 0,4 мас. % Со, 0,1 мас. % Сu, 26,8 мас. % SiO₂, 60,1 мас. % Fe, 6,4 мас. % Аl₂O₃ и 1,3 мас. % МgO) загружали в тигель, который устанавливали в печь, разогретую до 1250-1300^оС. После расплавления массы на шлак загружали обедняющие агенты - клинкер (3,8 мас. % Cu, 5,4 мас. % S, 21,7 мас. % С, 34,2 мас. % Fe, 4,0 г/т Аu, 290 г/т Аg), колчедан (40,1 мас. % S, 56,2 мас. % Fe, 0,3 мас. % Сu, 0,8 г/т Аu и 4 г/т Аg) и коксовую мелочь (82 мас. % С и 1 мас. % S). На шихту подавали воздух в количестве от 3 до 6 тыс. нм³/т шихты. После загрузки материалов расплав выдерживали в течение 10-20 мин, тигель вынимали из печи, охлаждали, в продуктах плавки (шлаке и штейне) определяли содержание ценных металлов и серы.

Как показали эксперименты (таблица), результаты обеднения зависят от соотношения (Ni + Co)/Cu в штейне и количества введенного газообразного окислителя (воздуха). Клинкер в шихту вводили в количестве, обеспечивающем соотношение (Ni + Co)/Cu в получаемом штейне в пределах 2-10, а количество вводимого воздуха составляло 3-6 тыс. м³ на тонну обедняющих агентов. Отклонение от указанных пределов ведет к снижению комплексности использования сырья (уменьшение извлечения цветных и благородных металлов, повышение потерь серы с газами), а также снижению производительности.

П р и м е р 2. В электропечь сопротивления залили шлак, на расплав подали обедняющие агенты - смесь колчедана, коксика и клинкера (составы по примеру 1). В подсводовое пространство печи подавали воздух в количестве 5 тыс. нм³/т обедняющих агентов. Исходный шлак содержал 0,21 мас. % никеля, 0,23 мас. % кобальта, 22-25 мас. % диоксида кремния и 65-70 мас. % оксида железа. По мере обеднения из печи сливали (температура 1300^оС) обедненный шлак и заливали свежие порции конвертерного шлака. После обеднения шлак содержал 0,05-0,07 мас. % никеля, 0,04-0,06 мас. % кобальта и 0,02 мас. % меди. За 5 ч переработано 50 т шлака, загружено 1,5 т клинкера и 5 т колчедана. Расход электроэнергии составил 262 кВт-ч/т шлака. Полученный штейн содержал, мас. % : Ni 1,65; Co 1,08; Cu 0,50; S 25,9 и Fe остальное. Соотношение (Ni + Co)/Cu в штейне 5,5. Извлечено в штейн 76 мас. % никеля, 83 мас. % кобальта, 89 мас. % меди, 91 мас. % золота, 84 мас. % серебра и 61 мас. % серы из поступивших в процесс. Производительность электропечи по шлаку - 19 т/м² ˙ сут.

Экономический эффект от применения данного способа обеднения достигается за счет повышения комплексности использования сырья и увеличения извлечения меди и драгоценных металлов в кобальтовый штейн.

Формула изобретения

СПОСОБ ОБЕДНЕНИЯ НИКЕЛЬКОБАЛЬТСОДЕРЖАЩИХ КОНВЕРТЕРНЫХ ШЛАКОВ, включающий обработку шлаков в электропечи обедняющими агентами - клинкером цинкового производства и сульфидизатором и получение шлака и штейна, отличающийся тем, что, с целью повышения комплексности использования сырья и производительности процесса, клинкер используют в количестве, обеспечивающем соотношение (Ni + Co) : Cu в получаемом штейне в пределах 2 - 10, а в подсводовое пространство печи вводят воздух в количестве 3 - 6 тыс. м³ на тонну обедняющих агентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2