Способ подготовки медно-никелевого файнштейна к флотационному разделению

 

390374

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскил

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено ЗО,XII.1970 (№ 1606161/22-11) М. Кл. С 22Ь 23/02 с присоединением заявки №

Государстаенный ксмитет

Ссаата Миннстраа СССР

lIo делаtt иассретений и стнрытий

Приоритет

Опубликовано 11 VII.1973. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 2б.XI.1973

УДК 669.243.53(088.8) Авторы изобретения

И. Н. Масленицкий, В. Н. Кострицин, А. А. Гальнбек, Ю. Д. Декопов, А, А. Хромов, В. М. Цей. .ер, В, Е. Дубовицкий, И. И, Гнедин, Б. И. Колесников, К. В. Ермоленко и E. A. Ерофеев

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени Ленинградский горный институт им. Г. В. Плеханова, Проектный и научно-исследовательский институт «Гипроникель» и Норильский ордена Ленина горно-металлургический комбинат им. А. П. Завенягина

Заявители

ЛЯ

СПОСОБ ПОД1ОТОВКИ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО й:- .,:.:": -,".t.ó-;;..,,t . Q

ФАЙИШТЕЙНА К ФЛОТАЦИОИИОМУ РАЗДЕЛЕНИЮ I !:." Р!!,"1 ;:; —. А, Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к способам пк>дготовки медно-никелевого файнштейна к последующему флотационному разделению на никелевый и медный концентраты.

В настоящее время на отечественных и зарубежных предприятиях медно-никелевый файнштейн, получаемый в результате конвертирования медно-,никелевых штейнов, перед поступлением на флотационное разделение отливается в крупные слитки весом до 20 — 25 т.

Слитки охлаждаются под слоем теплоизоляции в течение нескольких десятков часов для получения крупнокристаллической структуры сплава, после чего поступают на дробление, измельчение и флотацию. Эта грактика связана с занятием больших цеховых площадей под разливку и охлаждение файнштейна, сопровождается получением большой структурной неоднородности слитков вследствие ликвационных явлений, не обеспечивает оптимального режима термической обработки файнштейна, усложняет дробление и пр. Известен также способ подготовки медно-никелевого файнштейна к флотации, заключающийся в том, что расплавленный файнштейн сначала резко охлаждают, а затем нагревают до температуры от>кига, лежащей ниже точки полного расплавления файнштейна, проводят отжиг при этой температуре, после чего охлаждают до обычной температуры. Этот способ в сочетании с разливкой файнштейна в слитки не нашел применения. При резком охлаждении слитков файнштейна, ввиду относительно

5 низкой теплопроводпостп последнего, пс происходит закалки всей массы слитка. Вследствие этого внутренняя часть объема быстро охлажденного слитка файнштейна приобретает структуру, характеризующуюся наличием

10 древовидных кристаллов сульфпда мсдп, которые с большим трудом и не полностью превращаются в округлые зерна при последующем отжиге. В итоге при измельчении файнштейна получается значительное количество кристал15 лических сростков, снижающих извлечение меди и никеля в соответствующие концентраты при флотационном разделении. Резкое охлаждение (замораживание) слитков файнштейна требует применения разливочных машин, что

20 усложняет аппаратурное оформление схемы подготовки файнштей на к флотации.

Существенным моментом является также низкая стойкость к расплавленному файнштейну материала изложниц разливочных машин, что увеличивает эксплуатационные затраты на проведение разливки. Применение этого способа к слиткам файнштейна не исключает необходимости в двуx- плп трсхстадпйпом дроб30 лении охлажденного сплава, что обуславлнва300174 ет значительные общие затраты на измельчение файнштейна перед флотацией.

Для улучшения показателей разделения меди и никеля при флотации за счет получения более благоприятной структуры сплава, снижения расходов на измельчение материала перед флотацией, а также упрощения аппаратуры для разливки и замораживания расплава предлагается разливку и замораживание файнштейна производить п ри его диспергировании с получением по меньшей мере 80% материала, имеющего максимальный размер в поперечнике не более 30 мл .

При подготовке к разделению описываемым способом расплавленный медно-,никелевый файнштейн при розливе из ковша, миксера или непосредственно из конвертера диспергируется тем или иным методом и замораживается с получением отдельных частиц, кусков или пластин, имеющих в большей своей части (не менее 80% их общего количества) максимальный размер в поперечнике не более 30 ил .

Закаленный материал указанной крупности направляется затем на термическую обработку в отжиговую печь, в которой при определенных продолжительности и температуре достигается получение оптимальной структуры твердого сплава. После отяига материал охлаждается и направляется на измельчение и флотационное разделение.

Благодаря диспергированию файнштейна при его разливке и замораживании с получением материала, имеющего максимальный размер в поперечнике не более 30 лм, обеспечивается весьма равномерная структура замороженного сплава. Это является следствием практически одновременной закалки всей массы каждой частицы затвердевшего файнштейна. В замороженном сплаве указанной крупности не наблюдается древовид1ных кристаллов сульфида меди, характерных для центральной части замороженных слитков более значительных размеров. В диспергированном закаленном материале во всем объеме каждой частицы сульфид меди имеет форму округлых зерен круп ностью порядка 3 — 5 лкм и менее.

При последующем отжиге этого материала при оптимальных продолжительности и температуре происходит перекристаллизация твердого сплава с укрупнением зерен сульфида меди до размера 40 — 60 мкм. При этом сохраняется округлая форма частиц сульфида. Подобная структу ра термически обработанного сплава обеспечивает при последующем измельчении хорошее раскрытие зерен медной и никелевой сульфидных фаз и высокие показатели флотационного разделения.

Диспергирование при разливке и замораживании файнштейна можно производить различными способами. В частности, одним из наиболее удобных и дешевых методов является водная, воздушная или водо-воздушная грануляция расплава. При водной грануляции, например, существенно упрощается аппаратурное оформление операции разливки и замора5

Зо

65 живания, Ее можно осуществить путем подачи струи расплавленного файнштейна из ковша, миксера или непосредственно из конвертора в прануляционный желоб, в котором поток воды дробит струю расплава на отдельные частицы и одновременно обеспечивает их быстрое замораживание. Выбором соответствующих параметров водной грануляции (соотношением расходов воды и файнштейна; скоростью и формой потоков и т. п.) можно обеспечить необходимую крупность диспергированного файнштейна.

В процессе диспергирования некоторая часть материала может получаться с максимальным размером в поперечнике более 30 мм.

В материале такой повышенной крупности проявляется неоднородность структуры замороженного фай нштейна, ухудшающая показатели его разделения, поэтому получающиеся при диспе ргировании частицы (куски, гранулы и пр.) крупностью более 30 мя должны, как правило, отделяться от основной массы материала и попускаться в оборот, т. е. загружаться в конвертер, миксер, ковш или другую емкость для жидкого файнштейна. Целесообразно, чтобы отделение крупных частиц производилось сразу после диспергирования и замораживания, до поступления материала на отжиг, чтобы излишне не перегружать отжиговые печи.

В общей массе диспергированного файнштейна материал крупностью в поперечнике менее 30 млi должен составлять не менее 80%.

В противном случае количество оборотного материала получается слишком большим, что приводит к поя вле нию дополнительных затрат на расплавление крупного материала и значительно снижает эффективность предлагаемого способа, Не должен быть также большой выход при диспергировании и замораживании материала крупностью менее 0,3 — 0,5 ля. Наличие мелочи в диспергированном файнштейне обуславливает значительный выход пыли при отжиге. При этом затруднительно обеспечить достаточное для необходимых структурных изменений время пребывания мелких частиц в отжиговой печи. Материал, выносимый при отжиге в виде пыли, имеет малую крупность зерен сульфида меди, и при его флотационном разделении ухудшаются показатели последнего. Поэтому мелкий материал также следует нап равлять в оборот на расплавление. Для обеспечения эффективности предлагаемого способа диспергированный замороженный материал должен содержать не более 20% частиц с поперечным размером менее 0,3 мм.

Отжиг диспергированного файнштейна может производиться в печах разного типа — муфельных, тоннельных, с перегребанием, агломерационных машинах, барабанных и др.

Удобно, в частности, проводить отжиг в барабанных вращающихся печах. В последнем случае подвергаемый отжигу материал благодаря пересыпанию в рабочем пространстве печи имеет во всем объеме одинаковую темпе390174 6

Таблица 1

Извлечение, !

Содержание, о, Наименование продукта

Выход, кобальт кобальт

% медь никель

ыедь никель

Исходный файнштейн

Медный концентрат

Никелевый концентрат

35,81

35,29

0,57

100,0

100,0

100,0

66,83

0,076

6,8

4,5

95,3

6,4

51,0

67,31

3,5

1,08

93,2

4,7

93,6

49,0 ратуру, что обеспечивает оптимальные условия его термообработки. Отжиг наиболее целесообразно осуществлять при температуре в пределах 700 — 750 С. При повышении температуры файнштейна сверх указанных пределов на 20 — 30 из сплава начинает выплавляться легкоплавкая эвтектика и появляется жидкая фаза. При этом отжиг в барабанной вращающейся печи сопровождается окатыванием диспергированного материала до округлых частиц диаметром 20 — 30 мм и выше. В умеренных пределах окатывание материала не ухудшает показателей дальнейшего разделения файнштейна, однако при значительном количестве жидкой фазы спекание материала приводит к ухудшению его стуктуры и, кроме того, вызывает настылеобразование в печи.

При температурах отжига ниже 700 С процесс пер екристаллизации файнштейна резко замедляется, и потребное время отжига для получения приемлемой структуры сплава сильно возрастает, что делает способ неэффек тивным. При отжиге при 700 — 750 С потребная продолжительность выдержки составляет 6—

10 час.

Скорость нагрева диспергированного замороженного файнштейна до рабочей температуры отжига не влияет на показатели разделения. Не имеют значения также скорость охлаждения термообработанного сплава и температура жидкого файнштейна при его разливке и замораживании, При отжиге диспергированного файнштейна при температуре, порядка 700 — 750 С возможно окисление материала за счет кислорода печной атмосферы. По сравнению с термообработкой более к рупных слитков, где вследствие малого отношения их поверхности к массе, поверхностное окисление сплава не играет существенной роли, в случае диспергированного материала окисление файнштейна при отжиге может ухудшить

Как видно из приведенных данных, показатели флотационного разделения,диспергированного замороженного материала достаточно высоки.

Разливка и замораживание медно-никелевого файнштейна без его диспергирования, как это предусмотрено известным способом, дает при прочих равных условиях заметно более условия последующего флотационного разделения. Поэтому отжиг диспергированного сплава следует проводить в нейтральной или восстановительной атмосфере, которая может быть получена при отоплении отжиговой печи сжиганием углеродистого топлива при коэффициенте избытка воздуха, равном или меньшем единицы. Содержание свободного кислорода в печной атмосфере не должно, во

10 всяком случае, превышать 1 — 1,5%.

Предлагаемый способ подготовки медно-никелевого файнштейна к флотационному разделению был опробован в лабораторном и ук15 рупненно-лабораторном масштабах. Разливку и замораживание файнштейна проводили при его диспергировании путем водной грануляцип в грануляционном желобе. Расплавленный файнштейн при 1100 — 1300 С разливался из

20 дуговой электропечи непосредственно в желоб.

Расход файнштейна при разливке составлял

20 — 50 кг/мин, средний расход воды на 1 т файнштейна равнялся 5 — 10 мз. Крупность полученных гранул в среднем составляла

25 5 — 20 мм. Выход фракций крупностью менее

0,3 мм не превышал 3%, крупностью более

30 мм — 6,%. Отжиг полученных гранул осуществлялся в слабовосстановительной атмосфере при 730 — 750 С в течение 6 — 10 час.

30 В этих условиях, как показал микроскопический анализ аншлифов, происходило укрупнение зерен сульфида меди в диспергированном материале от сред ней крупности порядка 2 — 3 мкм до 40 — 50 мкм (при отжиге, например, в

35 течение 8 час крупность зерен сульфида меди в аншлифе составила по классам: 0 — 10 мкм — 0,3; 10 — 20 мкм — 5 Зобо, 20 — 10 мки — "2 7%; более 40 мклс — 71,7% ) .

Флотационное разделение отожженного дпс40 пергированного файнштейна производилось в реагентных режимах.

Результаты одного из опытов флотации приведены в табл. 1. низкие показатели разделения, что вызвано значительной структурной неоднородностью

60 слитков файнштейна, Для иллюстрации сказанного в табл. 2 приводятся результаты флотационного разделения файштейпа, весьма близкого по составу к сплаву, результаты обработки которого представлены в табл. 1. Упо65 мянутый файнштейн разливался и заморажи390174

Извлечение, в

Содержание,, Выход, Наименование продукта кобальт кобальт медь никель медь никель

35,25

36,35

Исходный файнштейн

Медный концентрат

Никелевый концентрат

0,52

100,0

100,0

100,0

93,6

7,67

65,23

8,0

10,5

0,082

50,0

92,0

89,5

6,4

0,967

65,72

4,54

49,5

Предмет изобретения

Составитель С. Стаценко

Техред Е. Борисова

Редактор А. Андреева

Корректор А. Дзесова

Заказ 3055/4 Изд. № 1744 Тираж 632 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 вался (охлаждался водой) в слитках толщиной 100 — 120 мм. Отжиг этих слитков п роизводился при 750 С в течение 12 час, т. е. более

Способ подготовки медно-никелевого файнштейна к флотационному разделению, включающий разливку и замораживание расплавленного файнштейна с последующим нагревом его до температуры отжига, лежащей ниже температуры полного расплавления файнштейна, отжиг прп этой температуре и охлаждение до нормальной температуры, отличающийся длительное время, чем отжиг диспергированного фай нштей на в приведенном выше примере.

Таблица 2 тем, что, с целью улучшения показателей разделения меди и никеля, снижения расходов на измельчение материала перед флотаци ей, а также упрощения аппаратуры для разливки и замораживания расплава, разливку и замораживание файнштейна производят при его днспергировании с получением не менее 80 /о файнштейна с максимальным размером в поперечнике не более 30 мм.