Сульфидизатор для переработки окисленных руд и концентратов цветных металлов

 

СУЛЬФИДИЗАТОР ,Т11Я ПЕРЕРАБОТКИ 01ШСЛЕННЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ, со 1 ржа1ций окись кальция, твердый углеродистый восстановитель и фосфогипс, отличающийся тем, что, с целью сокращения сроков схватывания и твердения при окусковании, он дополнительно содержит фосфоангвдрит и фосфодигидрат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окись кальция4-10 Твердый углеродистый восстановитель15-30 Фосфоангидрит3-15 Фосфодигидрат 5-25 г Фосфогипс Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О В . К

РЕСПУБЛИН ае) 01) 122 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

15-30

3-15

5-25

Остальное . ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ (21) 3653130/22-02 (22) 17. 10. 83 (46) 07.11.84. Бюл. У 41 (72) Е.А. Смоленская, E.Ñ. Корепанова, Е.Н. Селиванов, В.А. Рябин, Н.А. Ватолин, А.И. Окунев, А.Г. Прохоров и А..А. Сорокин (71) Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР (53) 669.343 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР У 377369, кл. С 22 В 23/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

;Ф 773109, кл. С 22 В 5/02, 1980. (54)(57) СУЛЬФРЩИЗАТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ р1д> С 22 В 23/02 27 В 5/02

ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ, содержащий окись кальция, твердый углеродистый восстановитель и фосфогипс, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения сроков схватывания и твердения при окусковании, он допол" нительно содержит фосфоангидрит и фосфодигидрат при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Окись кальция 4-10

Твердый углеродистый восстановитель

Фосфоангидрит

Фосфодигидрат

Фосфогипс

1122726

Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к утилизации фосфогипса — отхода производства минеральных удобрений, и может быть использовано в 5 цветной металлургии при переработке окисленных руд и концентратов цветных металлов, преимущественно при плавке окисленных никелевых руд, а также в химической и строительной промьппленности.

Известен сульфидизатор для шахтной плавки окисленных никелевых руд, содержащий фосфогипс (основа), восстановитель, окись желе- 15 за и пирит (2-t5X от веса фосфогипЯ

Недостатком укаэанного сульфидиэа тора является то, что он характеризуется длительным сроком схватыва- : 20 ния и твердения, вследствие чего при окусковании сульфидизатора снижается выход годной продукции.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сульфидизатор, содержащий окись кальция (1,5"50X) твердый углеродистый восстановитель (8-503) и фосфогипс.

Последний представляет собой тонко- 30 дисперсный влажный материал (общая влажность ЗОХ), в связи с чем для доставки его потребителю и использования в качестве сульфидизатора, например, при шахтной плавке окис- 35 ленных никелевых руд требуется его окускование )2) .

Недостатком известного сульфиди- эатора является то, что в окускован« иом состоянии он характеризуется 40 длительным сроком схватывания и твердения (20-26 ч) и в значительной мере разрушается при изготовлении и транспортировке. При окуско. ванин сульфидиэатора методом брике- 45 тирования наблюдается значительный выход возврата брикетирования (бой, мелочь, просыпь) до 10-20Х и снижается производительность брикетных процессов. Для придания брикетам, 50 изготбвленным из сульфидизатора известного состава, достаточной прочности, требуется дополнительное подсушивание при 100oС в течение

2 ч. Повьппение давления при брике- 55 тировании, а также применение других методов окускования, например окомкования, не позволяет снизить выход возврата окускования. Это обусловлено тем, что скорость схватывания и твердения окускованного продукта определяется химизмом процесса: фосфогипс, составляющий основу укаэанного сульфидиэатора, содержит полугидрат сульфата кальция в малоактивной форме, а также значительные количества примесей (алюмофтористые комплексы, пятиокись фос фора и др.), которые в значительной мере затрудняют осуществление реакций растворения полугидрата сульфата кальция и дегидратации.

Цель изобретения — сокращение сроков схватывания и твердения при окусковании сульфидизатора.

Поставленная цель достигается тем, что сульфидизатор для переработки окисленных руд и концентратов цветных металлов, содержащий окись кальция, твердый углеродистый восстановитель и фосфогипс, дополнительно содержит фосфоангидрит и фосфодигидрат при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Окись, кальция 4-10

Твердый углеро" дистый восстановитель 15-30

Фосфоан гидрит 3-t5

Фосфодигидрат 5-25

Фосфогипс Остальное

Процесс твердения сульфидизатора на основе фосфогипса осуществляется стадийно, нри этом стадиями, лимитирующими скорость схватывания и твердения, являются растворение полугидрата сульфата кальция при растворении фосфогипса водой и дегидратация сульфата кальция. Совмест ное введенйе в состав сульфидизатора фосфоангидрита и фосфодигидрата окаэывает положительное влияние на физико-химические свойства фосфогипса.

Растворимый фосфоангидрит выполняет роль добавки, активирующей процесс растворения фосфойолугидрата сульфата кальция, содержащегося в фосфогипсе, а частицы добавляемого фосфодигидрата являются зародьппами образования новой фазы иэ раствора .- двуводиого сульфата кальция.

Это обусловливает резкое сокращение сроков схватывания и ускорение твердения окускованного сульфидиэатора.

В качесФве фосфоангидрита может быть использован фосфогипс после

1122726

25

4S

40

3 его термообработки (при 200-400oC).

Минимальное содержание (ЗХ) фосфоангидрита в шихте сульфидизатора определяется его количеством, необходимым для устранения пассивирующего влияния вредных примесей и осуществления реакции растворения полугидрата сульфата кальция со скоростью, обусловливающей низкие сроки схватывания окускованного сульфидизатора - 10 не более 6-10,мин. Максимальное содержание фос4юангидрита в сульфидизаторе составляет 15Х. При этом срок схватывания окускованного сульфидизатора 2-3 мнн. Дальнейшее сокращение сроков схватывания и технологически, и экономически не оправдано, в связи с чем расход 4юсфоан: гидрита более 15Х нецелесообразен.

Фосфодигидрат — измельченная (до размера зерен менее 1 мм) смесь двух продуктов на основе фосфогипса: первый получен на стадии вццеления фосфоангидрита с последующей дегидратацией в процессе приготовления окускованного сульфидизатора второй - дигидратная модификация фосфогипсового сульфидизатора, образующаяся в активной форме в процессе окускования полугидратного или ди гидратного фосфогипса. В качестве материала, содержащего фосфодигидрат и ускоряющего процесс твердения сулъфидизатора, может. служить измельченный возврат окускованного сульфидизатора (бой, мелочь, просыпь). Минимальное содержание фос4юдигидрата в составе сульфидизатора определено экспериментально и составляет 5Х. При таком расходе фосфодигидрата наблюдается высокая скорость гидратацни сульфата кальция, в связи с чем окускованный сульфидиэатор характеризуется достаточной прочностью (например брикет после прессования вццерживает

1-2 сбрасывания), предотвращающей

его разрушение. Более низкие расходы фосфодигидрата обусловливают рез. кое снижение прочности окускованного сульфндизатора. Максимальное содержание фосфодигидрата в составе. сульфнднэатора 25Х, избыток его сверх указанного предела не повышает прочность окускованного сульфиди- 55 затора, а расходы на измельчение возврата снижают экономическую эффективность процесса.

Содержание твердого углеродистого восстановителя в составе сульфидизатора должно составлять не менее 15Х, что при использовании этого сульфидизатора в пирометаллургических процессах, например в шахтной плавке окисленных никелевых руд, обеспечивает преимущественное восстановление сульфата кальция до сульфида (степень восстановления не ниже 75X).

Более низкое содержание восстановителя в составе сульфндизатора обусловливает существенное ухудшение условий восстановления сульфата кальция, в результате чего снижается выход сульфида кальция и повышаются потери серы в газовую фазу. Макси мальное содержание восстановителя, обеспечивающее полное восстановление сульфата кальция до сульфида, с минимальньв образованием двуокиси серы составляет ЗОХ, В качестве твердого углеродистого восстановителя могут быть использованы каменноугольные, буроугольные и нефтяные коксы и полукоксы, угли и др. Оптимальная крупность зерен восстановителя менее 1 мм.

Оптимальное количество окиси кальция в составе сульфидизатора

4-10Х. Минимальное содержание ее (4X) обеспечивает образование прочных нелетучих соединений фтора, что исключает его токсичные выделения в атмосферу, а также нейтрализацию остатков фосфорной кислоты в фосфогипсе. Повышение расхода .окиси кальция сверх 10Х экономически не оправдано ввиду снижения в шихте окускования доли фосфогипса — основы сульфидиэатора.Часть окиси кальция может быть заменена необожженньи известняком, цементом или другиии материалами, обогащенными окисью кальция и разлагающимися при нагреве с вццелением окиси кальция. При этом содержание окиси кальция в шихте сульфидиэатора должно оставаться не менее 1,5Х.

Для изготовления сульфидиэатора используют фосфогипс с общей snaaностью 32Х, содержащий в основном фосфополугидрат сульфата кальция (до 95X). К нему добавляют техническую окись кальция, измельченные до круйности 1 мм кокс и известняк, а также фосфоангндрит, полученный обезвоживанием фосфогнпса путем.1122726

Составитель К. Дьяконов

Техред T.Ìàòî÷êà Корректор М. Максимишинец

Редактор А. Козорнз

Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8103/24

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4.

Ф термообработки при 320ОС,и фосфодигндрат в виде возврата окускования крупностью < 1 мм. Компо" ненты сульфидизатора перемешивают в бетономешалке и направляют на окусковаиие, предварительно увлажняя до оптимальной консистенции.

Окускование сульфидизатора проводят двумя способами: брикетированием на прессе валкового типа производительностью 4 т/ч и окомкованием на чашевом грануляторе производительностью 1 т/ч.

Качество сульфидизатора оценивают по выходу окускованного материала, а также по.сокращению сроков схватывания и повышению прочности в зависимости от продолжительности старения, при этом прочность брикетов характеризуют максимальным числом их сбрасывания с высоты 1 м на бетонную плиту, а окатышей - пределом прочности при сжатии, кг, (диаметром 10 мм)..

К пробе фосфогипса весом 84 кг (в расчете на сухой вес) добавляют

4,7 кг технической окиси кальция и перемешивают в бетономешалке в течение 1-1,5 мин, затем добавляют .30 кг коксовой мелочи, 9,5 кг фосфоангидрита и 19 кг фосфодигидрата (в виде измельченного возврата окускования в количестве 24,8 кг) и вновь перемешивают в бетономешалке в течение 1 мнн. Полученную смесь — сульфидиэатор загружают в бункер валкового пресса для окускования. Ячейки пресса предварительно опрыскивают смазочньй маслом.

Выход целых брикетов 150 кг или

91,5Х от веса загруженной смеси.

Прочность брикетов оценивают по максимальному числу их сбрасывания с высоты 1 м на бетонную плиту. Через

5 и 10 мнн брикеты выдерживают одно-два сбрасывания, через 30 мин— семь, через 1 ч — десять, а через 2 и более десяти.

Подготовку сульфидизатора для окомкования на грануляторе проводят

10 аналогично.

В результате испытаний установлено, что введение в состав сульфидизатора фосфоангидрита в количестве 3-15Х и фосфодигидрата в ко15,личестве 5-25Х обусловливает сокра щение сроков схватывания окускованного продукта с 20 ч до 2-10 мин.

В окускованном состоянии сульфидизатор приобретает прочность, достаточную для его транспортирования потребителю через 0,5-1 ч, в то время как без добавок фосфоангидрита и фосфодигидрата — через 1 сут.

Кроме того, сокращение сроков схватывания и ускорение твердения сульфидизатора, как результат введения в его состав фосфоангидрита и фосфодигидрата, позволяет в значи- . тельной мере сократить разрушение окускованного продукта и повысить выход годной продукции с 70-80 до 86-95Х.

Результаты испытаний свидетельствуют о возможности окускования фос35 фогипса с минимальными сроками схватывания и твердения. Это обеспечивает также возможность утилизации фосфогипса с получением сульфндизатора, используемого при переработ-, 40 ке руд и концентратов цветных металлов.