Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства

 

Изобретение относится к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии меди, никеля, кобальта. В предложенном способе переработка оборотных материалов и техногенных отходов включает сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку, причем согласно изобретению при брикетировании дополнительно вводят связующее вещество и сульфидирующий реагент, в качестве которых используют элементарную серу; элементарную серу вводят в количестве 35 - 63% от суммы масс тяжелых цветных металлов; брикетирование осуществляют с дополнительным введением кварцевого песка в соотношении от 1,25 до 1,90:1 от суммы масс кальция, магния и железа; брикетирование осуществляют с дополнительным введением углеродсодержащего восстановителя в количестве 13,8 - 25,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов. Обеспечивается повышение извлечения ценных металлов и снижение затрат на переработку сырья. 3 з.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к металлургической пpoмышлeннocти, преимущественно к металлургии меди, никеля и кобальта.

Известен способ переработки оборотных материалов (шламов электролизного производства, печных шлаков), включающий плавку их на аноды последующим электролизом и разделением ценных металлов [8, 9].

Недостатком этого способа является повышенный пылевынос и образование настылей при плавке. Способ неприменим для производства солей металлов.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд, включающий агломерацию или брекитирование, восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в присутствии сульфидирующего реагента (гипса, пирита или маломедистого колчедана), конвертирование штейна и последующую гидрометаллургическую переработку обогащенной кобальтом массы [2, 3, 4, 5, 6,7].

Недостатком этого способа является низкое извлечение кобальта из руды, большие материальные затраты при плавке.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки вторичных материалов, в том числе оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, совместно с первичными, включающий их сушку, брекетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку на штейн в присутствии сульфидирующего реагента и последующую гидрометаллургическую переработку штейна с разделением содержащихся в нем металлов и получением из них солей или чистых металлов. При этом в качестве сульфидирующего реагента используют пирит или гипс [1].

Недостатком способа-прототипа является введение в шихту в составе сульфидирующего реагента железа или кальция и необходимость их удаления со шлаками или кеками, что существенно снижает извлечение полезных металлов.

Техническим результатом изобретения является повышение извлечения ценных металлов и снижение затрат на переработку сырья. Технический результат достигается при использовании способа переработки оборотных материалов и техногенных отходов, включающего их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку, согласно изобретению при брикетировании дополнительно вводят связующее вещество и сульфидирующий реагент, в качестве которых используют элементарную серу.

Элементарную серу вводят в количестве от 35 до 63% от суммы масс тяжелых цветных металлов.

Уменьшение загрузки элементарной серы ниже 35% к сумме масс тяжелых цветных металлов приводит к образованию металлизированной фракции в штейне, что затрудняет последующую гидрометаллургическую переработку его.

Увеличение загрузки серы более 63% к сумме тяжелых цветных металлов приводит к увеличению массовой доли железа в штейне и увеличению затрат.

Брикетирование осуществляют с дополнительным введением кварцевого песка в соотношении от 1,25 до 1,90:1 от суммы масс кальция, магния и железа.

Снижение загрузки кварцевого песка ниже 1,25:1 и увеличение ее выше 1,9: 1 к сумме масс кальция, магния и железа в шихте приводит к увеличению вязкости шлака и снижению извлечения полезных металлов.

Брикетирование осуществляют с дополнительным введением углеродсодержащего восстановителя в количестве от 13,8 до 25,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов.

Снижение загрузки восстановителя ниже 13,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов приводит к уменьшению извлечения металлов в штейн.

Повышение загрузки восстановителя выше 25,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов ведет к увеличению затрат.

После плавки шихты получают штейн с суммой массовых долей тяжелых цветных металлов не менее 55% и массовой долей серы от 20,9 до 27,6%. Извлечение полезных металлов в штейн от 88,1 до 99,3% (в способе-прототипе от 75 до 82%).

Пример 1.

Гидратно-карбонатный осадок из отстойника засоленных стоков гидрометаллургического никелевого производства, содержащий в пересчете на сухой вес, %: никель 19,5; кобальт 1,75; медь 0,375; железо 2,25; сера 1,25; кальций 5,50; магний 0,45; кремний 0,80; влага 67,5, сушили до остаточной влажности 12,5%. Высушенный таким образом продукт смешивали в смесителе с молотой элементарной серой, мелким речным песком и графитовой стружкой и брикетировали на гидравлическом прессе 5т-ШААЗ.

За счет высокого давления брикетного пресса элементарная сера оплавлялась и превращалась в связующее вещество. Брикеты получались достаточно прочными. Количество молотой серы в шихте варьировали от 30 до 65% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте, а количество речного песка и восстановителя поддерживали постоянным, соответственно в соотношении 1,6:1 к сумме масс кальция, магния и железа в шихте и 20% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте. Брикетную шихту плавили при температуре от 1350 до 1400^oС на штейн. Результаты приведены в таблице 1.

Степень использования элементарной серы продуктами плавки - массой и шлаком достигла 80%. Элементарная сера практически полностью защищает брикетную шихту от пылевыноса.

Пример 2. Высушенный осадок из примера 1 смешивали в смесителе с элементарной серой в количестве 50% к сумме масс тяжелых цветных металлов, речным песком в соотношении 1,6:1 к сумме масс кальция, магния и железа в шихте. Добавку в шихту восстановителя варьировали от 12 до 30% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте. Шихту брикетировали и плавили на штейн при температуре от 1350 до 1400^oС. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 3. Высушенный осадок из примера 1 смешивали в смесителе с элементарной серой в количестве 50% к сумме масс тяжелых цветных металлов в шихте, графитовой стружкой в количестве 20% от суммы масс тяжелых цветных металлов в шихте.

Добавку в шихту речного песка варьировали от соотношения 1:1 до 2,2:1 к сумме масс кальция, магния и железа в шихте. Шихту брикетировали и плавили на штейн при температуре от 1350 до 1400^oС. Результаты приведены в таблице 3.

Источники информации 1. Металлургия вторичных тяжелых цветных металлов. /И.Ф.Худяков, А.П. Дорошкевич, С.В.Карелов. - М.: Металлургия, 1987, с. 257-260.

2. Металлургия меди, никеля и кобальта, ч. II/ В.И.Смирнов, А.А.Цейдлер, И.Ф.Худяков, И.А.Тихонов - М.: Металлургия, 1966, с. 28-31, 44-47, 68.

3. Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд. /И.Д.Резник - М.: Металлургия, 1983, с. 106-130.

4. Технологическая инструкция по производству никеля из окисленных руд огневым способом. ТИ 00194547-173232-01-96. ОАО "Комбинат Южуралникель", г. Орск, 1996.

5. Технологическая инструкция по производству кобальта. ТИ 00194547-173132-04-97. ОАО "Комбинат Южуралникель", г. Орск, 1996.

6. Технологическая инструкция по производству медного купороса. ТИ 00194547-214121-08-96. ОАО "Комбинат Южуралникель", г. Орск, 1996.

7. Технологическая инструкция по производству никеля гидрат закиси. ТИ 00194547-173241-06-96. ОАО "Комбинат Южуралникель", г. Орск, 1996.

8. Технологическая инструкция по производству никеля электролитного. ТИ 00194547-173231-05-97. ОАО "Комбинат Южуралникель", г. Орск, 1997.

9. Технологическая инструкция по производству никель-кобальтовых анодов в обжиговом цехе Буруктальского никелевого завода. ТИ 00194547-1732130041-02-96. ОАО "Комбинат Южуралникель", г. Орск, 1996.

Формула изобретения

1. Способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства, включающий их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидирующую плавку, отличающийся тем, что при брикетировании дополнительно вводят связующее вещество и сульфидирующий реагент, в качестве которых используют элементарную серу.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что элементарную серу вводят в количестве 35-63% от суммы масс тяжелых цветных металлов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что брикетирование осуществляют с дополнительным введением кварцевого песка в соотношении от 1,25 до 1,90: 1 от суммы масс кальция, магния и железа.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что брикетирование осуществляют с дополнительным введением углеродсодержащего восстановителя, в количестве 13,8-25,8% от суммы масс тяжелых цветных металлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1