Способ совместной переработки железомарганцевых конкреций и сульфидных пиритсодержащих материалов

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению кобальта, меди, никеля, марганца, других металлов и их соединений. Способ включает измельчение, сульфатизирующий обжиг и последующее выщелачивание огарка. При этом обжиг проводят в две стадии: обжиг измельченных конкреций в потоке газовой смеси с содержанием SO₂ 0,01-5,00% при 20-425^oС, продукт обжига подают на вторую стадию совместно с пиритсодержащим материалом, и обжиг проводится в потоке воздуха при 475-525^oС. Благодаря использованию изобретения снижено количество серосодержащих выбросов с 6-8% диоксида серы при сульфатизирующем обжиге пиритных концентратов до 0,00 при совместном обжиге железомарганцевых конкреций и сульфидных пиритсодержащих материалов.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению кобальта, меди, никеля, марганца, других металлов и их соединений.

Известны следующие способы переработки марганцевых конкреций и сульфатизации сульфидных материалов.

Разделительный обжиг конкреций, предусматривающий приготовление шихты, состоящей из 100 частей конкреций, 40-60 частей промежуточного продукта обогащения с низкими магнитными свойствами и меньшим содержанием металла, чем в конечном продукте, 30-60 частей хлорирующего агента, 2-10 частей углеродистого восстановителя. Шихту обжигают в неокислительной атмосфере при 850^oС, охлаждают и измельчают до получения частиц 270 меш. Из измельченного материала готовят шлам и выделяют магнитной сепарацией: а) материал с высокими магнитными свойствами и высоким содержанием цветных металлов (конечный продукт); б) промежуточный продукт с более низкими магнитными свойствами и низким содержанием цветных металлов, используемый далее для приготовления шихты; в) немагнитные хвосты. (Патент США 4402735).

Переработка конкреций с получением сплава на основе железа с высоким содержанием никеля, меди и кобальта и высокоуглеродистого ферромарганца. На первой стадии конкреции подвергают восстановительному обжигу во вращающейся или трубчатой печи. При этом селективно переводят в металлическую форму более 90% меди, никеля и кобальта. На второй стадии восстановленный огарок плавят в отражательной или электрической печи с образованием сплава, содержащего железо, медь, никель, кобальт и шлака с высоким содержанием марганца. На третьей стадии марганцевый шлак перерабатывают в электрической печи с получением марганцевых продуктов (Патент Японии 53-19523).

Конкреции обрабатывают для восстановления металла (4) в металл (2) в водно-аммиачной среде в присутствии восстановителя (SO₂, NO₂, сульфиды, S и/или металлическое железо). В результате образуется нерастворимый карбонат марганца, который выделяют. Из маточного раствора выделяют никель, кобальт, молибден и/или медь, марганец и железо выпадают в осадок. (Заявка Японии 59-12732, приоритет Канады).

Способ совместной переработки окисленных марганцевых руд и пиритсодержащих материалов, включающий их смешение в соотношении 1:(1,1) и измельчение в вибромельнице в течение 20-30 минут, выщелачивание 10% раствором H₂SO₄ при нагреве (Авторское свидетельство 179295).

Способ сульфатизации сульфидного сырья, предусматривающий сульфатизирующий обжиг с добавлением карбоната кальция с максимальным размером частиц 0,1 мм. В процессе обжига из карбоната кальция выделяется СО₂, благодаря чему обеспечивается удаление серы; обжиг проводят при температуре 400-1000^oС (450-850^oС), т. е. при температуре ниже температуры разложения чистого карбоната кальция. (Заявка ФРГ 3303097).

Способ извлечения цветных металлов из сульфидных материалов, по которому производится его обжиг в печи до состояния, в котором он не содержит серу, и сульфатизируют огарок в отдельной реакционной камере. При выщелачивании огарка серной кислотой извлекают более 50% цветных металлов. Часть раствора от выщелачивания рециркулирует на стадию выщелачивания, а часть возвращается в обжиговую печь, где присутствовавшая в нем сера превращается в двуокись серы. Обжиг проводится в печи кипящего слоя, и в качестве сульфатизирующего агента используют серную кислоту, двуокись серы и воздух или трехокись серы. (Заявка Великобритании 1515779).

Прототипом заявляемого изобретения выбран способ переработки марганцевых конкреций (Патент RU 2151813, 2000 г.), по которому обжиг конкреций проводят с добавкой пирита в количестве 10-15% воздушным дутьем, содержащим SO₂, при температуре 450-650^oС в течение 1,0-5,0 часов, после чего проводят выщелачивание в присутствии сернистого газа и разделение пульпы. Степень извлечения металлов в раствор (Ni, Cu, Со, Mn) составляет 99,5%. Скорость отстаивания 21,5 м/сутки. Недостатком этого способа является высокое содержание двуокиси серы в отходящих газах, что создает негативную экологическую ситуацию.

Техническим результатом изобретения является улучшение экологической обстановки за счет очистки серосодержащих газов с концентрацией SO₂ 0,01-5,00%, которые не могут быть переработаны другими способами, при комплексной переработке железомарганцевых конкреций и сульфидных материалов. Достижение технического результата решается тем, что осуществляется способ совместной переработки железомарганцевых конкреций и сульфидных пиритсодержащих материалов, включающий измельчение, сульфатизирующий обжиг и последующее выщелачивание огарка, отличающийся тем, что обжиг ведут в две стадии: на первой измельченные конкреции обжигают в потоке газовой смеси с содержанием SO₂ 0,01-5,00% при температуре 20-425^oС, продукт обжига подают совместно с пиритсодержащим материалом на вторую стадию обжига в потоке воздуха при температуре 475-525^oС. Полученный в результате огарок выщелачивается в условиях прототипа. На первой стадии обеспечивается полная адсорбция двуокиси серы железомарганцевыми конкрециями. В результате второй стадии происходит сульфатизация металлов с образованием водорастворимых соединений.

Отличительные признаки способа обосновываются следующим образом: - температурный интервал 20-425^oС является оптимальным, поскольку обеспечивается адсорбция SO₂, при увеличении температуры происходит образование сульфатов, что ухудшает показатели адсорбции, при меньшей температуре процесс происходит недостаточно интенсивно; - температурный интервал 475-525^oС обеспечивает наиболее высокую степень сульфатизации металлов, изменение температур обжига в обе стороны приводит к ее резкому уменьшению; - содержание SO₂ в дутье 0,01-5,00% обеспечивает высокую степень адсорбции и последующей сульфатизации цветных металлов, при большем содержании двуокись серы не полностью адсорбируется конкрециями и попадает в отходящие обжиговые газы.

Изложенное подтверждается следующими примерами. В опытах использовали железомарганцевые конкреции состава, %: никель 1,2, медь 1,05, кобальт 0,22, марганец 29,7, железо 6,00 и пиритный концентрат, содержащий, %: никель 0,07, медь 0,20, кобальт 0,16, железо 46,3, сера 50,0.

Пример 1. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 120^oС и концентрации SO₂ в дутье 0,01% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,00%.

Пример 2. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 120^oС и концентрации SO₂ в дутье 5,0% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,00%.

Пример 3. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 120^oС и концентрации SO₂ в дутье 5,8% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,2-0,5%.

Пример 4. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 120^oС и концентрации SO₂ в дутье 0,7% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,00%.

Пример 5. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 20^oС и концентрации SO₂ в дутье 0,1% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,00%.

Пример 6. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 425^oС и концентрации SO₂ в дутье 0,2% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,00%.

Пример 7. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 450^oС и концентрации SO₂ в дутье 0,2% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,3-2,0%. Адсорбционная способность конкреций уменьшилась вследствие образования сульфатов металлов.

Пример 8. Железомарганцевые конкреции обжигались при температуре 150^oС и концентрации SO₂ в дутье 0,2% в течение 120 минут. Количество диоксида серы в обжиговых газах 0,00%.

Пример 9. Смесь железомарганцевых конкреций и пиритсодержащего материала обжигалась в печи кипящего слоя в потоке воздуха при температуре 475^oС в течение 120 минут. Степень сульфатизации составила, %: никель 99,9, медь 99,6, кобальт 99,8, марганец 99,1. Концентрация в отходящих газах диоксида серы 0,00%.

Пример 10. Смесь железомарганцевых конкреций и пиритсодержащего материала обжигалась в печи кипящего слоя в потоке воздуха при температуре 525^oС в течение 120 минут. Степень сульфатизации составила, %: никель 99,9, медь 99,8, кобальт 99,8, марганец 99,7. Концентрация двуокиси серы в отходящих газах 0,00%.

Пример 11. Смесь железомарганцевых конкреций и пиритсодержащего материала обжигалась в печи кипящего слоя в потоке воздуха при температуре 460^oС в течение 120 минут. Степень сульфатизации составила, %: никель 92,02, медь 94,07, кобальт 97,81, марганец 92,71. Концентрация диоксида серы в отходящих газах 0,00%.

Пример 12. Смесь железомарганцевых конкреций и пиритсодержащего материала обжигалась в печи кипящего слоя в потоке воздуха при температуре 535^oС в течение 120 минут. Степень сульфатизации составила, %: никель 56,9, медь 59,6, кобальт 84,9, марганец 92,78. Концентрация диоксида серы в отходящих газах до 1,0%.

Пример 13. Смесь железомарганцевых конкреций и пиритсодержащего материала обжигалась в печи кипящего слоя в потоке воздуха при температуре 500^oС в течение 120 минут. Степень сульфатизации составила, %: никель 99,9, медь 99,9, кобальт 99,7, марганец 99,9. Концентрация диоксида серы в отходящих газах 0,00%.

Использование предлагаемого изобретения создает экологический эффект, снижая количество серосодержащих выбросов с 6-8% диоксида серы при обжиге пиритных концентратов до 0,00 при совместном обжиге железомарганцевых конкреций и сульфидных пиритсодержащих материалов. Такое существенное снижение серосодержащих выбросов, очевидно, обеспечивает и экономический эффект.

Формула изобретения

Способ совместной переработки железомарганцевых конкреций и сульфидных пиритсодержащих материалов, включающий измельчение, сульфатизирующий обжиг и последующее выщелачивание огарка, отличающийся тем, что обжиг ведут в две стадии: на первой измельченные конкреции обжигают в потоке газовой смеси с содержанием SO₂ 0,01-5,00% при 20-425^oС, продукт обжига подают совместно с пиритсодержащим материалом на вторую стадию обжига в потоке воздуха при 475-525^oС.