Способ переработки сульфидных медно-свинцово-цинковых материалов


 


Владельцы патента RU 2520292:

Общество с ограниченной ответственностью "Медногорский медно-серный комбинат" (RU)

Изобретение относится к области цветной металлургии. Способ переработки сульфидного медно-свинцово-цинкового концентрата включает загрузку в конвертер концентрата и его окислительную плавку. Первоначально в конвертер заливают штейн и продувают его углевоздушной смесью с расходом угля 500 кг/т штейна при объемном отношении угля к воздуху 0,35 кг/м3. Концентрат загружают на поверхность расплавленного штейна, после чего штейн продувают воздухом, обогащенным кислородом до 25 об.%, до полного расплавления концентрата. Загружают кварцевый и известковый флюсы и продолжают продувку с обеспечением получения шлака и богатого по меди штейна, полученные шлак и богатый по меди штейн сливают на 70 % и процесс переработки возобновляют с продувки расплава углевоздушной смесью. Изобретение позволяет исключить затруднения при плавке, связанные с утилизацией сложных по составу конвертерных газов, а также с гетерогенизацией расплава в конвертере. 2 табл., 7 пр.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к металлургии меди, и может быть использовано на медеплавильных предприятиях, перерабатывающих сульфидные полиметаллические концентраты.

Медно-свинцово-цинковые сульфидные концентраты являются продуктом обогащения одноименных руд. Сложный состав руд, тонкое взаимное прорастание минералов меди, свинца и цинка часто не позволяют получить качественные медные, свинцовые и цинковые концентраты, пригодные для переработки по стандартным технологиям. В этом случае целесообразнее производить коллективный концентрат при наличии эффективной технологии его металлургической переработки.

Известен способ переработки медных цинксодержащих материалов (пат. RU №2364640 С1, МПК С22В 15/06, опуб. 20.08.2009), включающий заливку штейна в конвертер, его конвертирование продувкой воздухом в две стадии с подачей на второй стадии воздуха с добавкой топлива, загрузку медных цинксодержащих материалов в конвертер и получение богатого штейна или черновой меди и цинковых возгонов в отходящих газах. При этом загрузку медных цинксодержащих материалов осуществляют на второй стадии конвертирования после слива шлака и появления первых порций металлической меди.

Недостатком этого изобретения является неизбежность гетерогенизации (загустевания) расплава в конвертере вследствие переокисления железа концентрата до магнетита, поскольку плавка ведется без добавки флюсов. Кроме того, свинец не будет возгоняться в виде сульфида или оксида, а восстановится металлической медью до металла и перейдет в конечном итоге в черновую медь, что крайне отрицательно скажется на ее качестве и вызовет серьезные трудности при последующем рафинировании.

Известен способ переработки сульфидных материалов (пат. SU №1591499 С, МПК С22В 13/02, опуб. 10.08.1999 г.), содержащих свинец, медь и цинк, включающий их обжиг-плавку во взвешенном состоянии в смеси с флюсами, оборотными продуктами, дробленым углеродистым восстановителем при стехиометрическом расходе кислорода на окисление свинца, цинка, железа при расходе кислорода на 1 кг серы в смеси 0,7 ( 1 P C C u C S ) ,

где Р=0,65-1,3; CCu и CS - содержание меди и серы в смеси (мас.%), избирательное восстановление оксидов свинца из диспергированного расплава в слое углеродсодержащего восстановителя, углетермическое восстановление цинка, извлечение меди, отличающийся тем, что с целью повышения извлечения меди и свинца в черновой металл за счет более полного разделения свинца и меди между продуктами плавки вводят на обжиг-плавку основной флюс в количестве 0,41-0,56 кг СаО на 1 кг железа и 1,4-2,0 кг СаО на 1 кг двуокиси кремния в смеси, образуют гомогенный оксисульфидный расплав, из которого восстанавливают свинец и цинк, а затем извлекают медь.

Недостатком этого изобретения является неизбежное «размазывание» свинца по продуктам плавки (свинец, штейн, шлак, пыль), поскольку цель авторов - максимально извлечь свинец в виде металла - может быть достигнута при условии максимального окисления сульфида свинца до оксида. Это возможно только при высоком расходе кислорода с дутьем, а значит и высокой температуре в шихтокислородном факеле плавки. В этих условиях высокая упругость паров сульфида и оксида свинца приведет к значительному переходу их в газовую фазу.

Наиболее близким по технической сути является способ переработки медно-свинцово-цинкового концентрата пироселекцией в конвертере (Бабаджан А.А. Пирометаллургическая селекция. М.: «Металлургия», 1968, 298 с.), включающий загрузку в пустой конвертер кускового кокса, подачу на него воздушного дутья через фурмы, загрузку на кокс и плавку медно-свинцово-цинкового концентрата с отгонкой свинца в газовую фазу в виде летучих сульфида и оксида. При возникновении затруднений с расплавлением концентрата производится заливка в конвертер штейна.

Недостатком этого способа является сложность его выполнения в части загрузки в конвертер и разжигании на фурмах кокса, а также расплавлении на нем концентрата. В период розжига кокса отходящие конвертерные газы содержат много оксида углерода, в период расплавления и окисления концентрата к нему добавляются элементная сера, сероуглерод и диоксид серы. Резкая смена состава газа, необходимость дожигания элементной серы, оксида углерода и сероуглеродистых соединений существенно осложняют утилизацию его в серно-кислотном производстве. Кроме того, плавка ведется без добавления флюсов, что, в конечном итоге, ведет к переокислению шлака, насыщению его магнетитом и гетерогенизации (загустеванию). Автор способа предлагает бороться с этим осторожной заливкой штейна в конвертер, однако эта операция небезопасна и может привести к аварийному выбросу из него расплава.

Техническим результатом настоящего изобретения является исключение затруднений при плавке, связанных с утилизацией сложных по составу конвертерных газов, а также с гетерогенизацией расплава в конвертере.

Технический результат достигается в способе переработки сульфидного медно-свинцово-цинкового концентрата, который включает загрузку в конвертер концентрата и его окислительную плавку. Первоначально в конвертер заливают штейн и продувают его углевоздушной смесью с расходом угля 500 кг/т штейна при объемном отношении угля к воздуху 0,35 кг/м3, концентрат загружают на поверхность расплавленного штейна, после чего штейн продувают воздухом, обогащенным кислородом до 25 об.%, до полного расплавления концентрата, загружают кварцевый и известковый флюсы и продолжают продувку с обеспечением получения шлака и богатого по меди штейна, полученные шлак и богатый по меди штейн сливают на 70 % и процесс переработки возобновляют с продувки расплава углевоздушной смесью.

Сущность предложенного способа заключается в следующем: первоначально в конвертер заливают штейн в количестве, достаточном для погружения в него дутьевых фурм. Затем через них в штейновый расплав подают углевоздушную смесь. После разогрева расплава до 1200-1250°С на поверхность его грузят медно-свинцово-цинковый концентрат в количестве 500-600% от массы залитого штейна. Штейн продувают кислородсодержащим дутьем до полного расплавления концентрата, после чего загружают кварцевый и известковый флюсы. Продувку расплава ведут непрерывно до получения шлака и богатого по меди штейна.

На всех этапах переработки концентрата отсутствуют условия для резкого изменения состава отходящих газов. В них всегда присутствует диоксид серы и минимальные количества оксида углерода, элементной серы и сероуглеродистых соединений. Это обеспечивается постоянным присутствием в конвертере сульфидов в виде штейна и концентрата, а также определенным соотношением подаваемых в конвертер кислорода, углерода и серы.

Примеры осуществления способа

Переработку медно-свинцово-цинкового концентрата проводили в агрегате совмещенной плавки-конвертирования (СПК), представляющем собой 140-тонный горизонтальный конвертер диаметром 3,95 м и длиной 16,6 м, со смещенной к торцу горловиной (2×3 м) для отвода газов, оборудованный системой подачи шихты на поверхность расплава через специальное загрузочное отверстие диаметром 400 мм.

Дутье, необходимое для ведения процесса плавки в количестве 27-32 тыс. нм3/ч, подается через фурменный пояс в 24 фурмы с условным диаметром 47 мм.

Концентрат и флюсы подаются из расходных бункеров в агрегат СПК через загрузочное отверстие. Мелкий уголь или углеродсодержащий материал вдуваются через фурмы пневмокамерным насосом.

Богатый штейн и шлак сливаются через горловину в ковши и направляются на дальнейшую переработку: штейн на конвертирование до черновой меди, а шлак планируется, в дальнейшем, направлять на обезмеживание и извлечение цинка и остатков свинца электроплавкой с последующим фьюмингованием.

Отходящие из горловины газы агрегата СПК через напыльник с пароиспарительным охлаждением и пылевую камеру поступают в термосифонный охладитель и далее на тонкую очистку в рукавный фильтр. После очистки газы направляются в серно-кислотный цех.

Таблица 1
Химические составы исходных материалов, масс.%
Материал Си Pb Zn Fe S SiO2 CaO С
Cu-Pb-Zn концентрат 9,1-13,1 18,9-24,4 10,9-21,4 5,5-19,5 19,0-30,7 1,5-10,1 0,5-2,0 -
Штейн исходный 26,0-30,0 1,1-3,0 2,5-3,5 36,0-40,0 23,5-25,0 - - -
Кварц - - - 4,0-5,7 1,0-1,5 68,0-71,0 2,7-3,3 -
Известь - - - 0,4 0,27 0,82 69,01 -
Уголь - - - 0,5-0,8 0,2 0,6-1,5 0,3-0,4 91-92
Таблица 2
Химические составы штейна и шлака, масс.%
Материал Си Pb Zn Fe S SiO2 CaO
Штейн богатый 50-77,8 1,3-10,6 0,5-1,5 0,9-9,3 10,4-17,1 0,11-12,8 0,01-3,0
Шлак 1,15-5,73 2,1-4,7 5,6-12,7 34,3-44,9 1,3-4,0 18,6-22,1 2,3-6,0

Пример 1

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,35 кг/м3 и с расходом угля 500 кг/т штейна. В процессе продувки расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

После слива шлака и штейна в агрегате СПК отставили 30-35 т расплава и весь цикл, начиная с подачи углевоздушной смеси повторили снова.

Среднее содержание диоксида серы в отходящих газах, пробы которых отбирали под напыльником периодически на протяжении всего процесса переработки, составило 7-9% об. В процессе переработки не наблюдалось гетерогенизации расплава, после слива расплавов в агрегате не отмечено накопления тугоплавких непроплавленных остатков.

Пример 2

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,3 кг/м3 и с расходом угля 500 кг/т штейна. В процессе продувки расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

В процессе продувки температура расплава не превышала 1150°С, образование шлака протекало с плохим усвоением флюсов, после слива шлака и штейна в конвертере остался не растворившийся кварцевый флюс, шлаковый расплав оказался переокисленным, с содержанием магнетита более 30%.

Пример 3

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,4 кг/м3 и с расходом угля 500 кг/т штейна. В процессе продувки расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

В процессе продувки температура расплава повышалась до 1300°С, проблем с образованием шлака и гетерогенизации расплава не возникало, однако отмечен повышенный износ защитного гарнисажа на огнеупорной кладке в районе фурменного пояса.

Пример 4

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,35 кг/м3 и с расходом угля 450 кг/т штейна. В процессе продувки, расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

В процессе продувки температура расплава не превышала 1150°С, образование шлака протекало с плохим усвоением флюсов, после слива шлака и штейна в конвертере остался не растворившийся кварцевый флюс, шлаковый расплав оказался переокисленным, с содержанием магнетита более 30%.

Пример 5

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,35 кг/м3 и с расходом угля 550 кг/т штейна. В процессе продувки расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

В процессе продувки температура расплава повышалась до 1300°С, проблем с образованием шлака и гетерогенизаций расплава не возникало, однако отмечен повышенный износ защитного гарнисажа на огнеупорной кладке в районе фурменного пояса.

Пример 6

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,35 кг/м3 и с расходом угля 500 кг/т штейна. В процессе продувки расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

При сливе расплавов на 60% процесс переработки следующей порции шихты удлинился и производительность плавки снизилась на 10%.

Пример 7

В агрегат СПК залили 30 т штейна и продули расплав углевоздушной смесью с содержанием угля 0,35 кг/м3 и с расходом угля 500 кг/т штейна. В процессе продувки расплава воздухом, обогащенным кислородом до 25% об., загрузили 100 т концентрата, а после его расплавления 16 т кварца и 4 т извести. Продувку вели до получения шлака и богатого штейна.

При сливе расплавов на 80% количество перерабатываемой порции шихты снизилось примерно на 15% вследствие недостаточного количества тепла.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа переработки сульфидных медно-свинцово-цинковых материалов в пределах указанных в формуле изобретения параметров позволит исключить затруднения при плавке, связанные с утилизацией сложных по составу конвертерных газов, а также с гетерогенизацией расплава в конвертере.

Cпособ переработки сульфидного медно-свинцово-цинкового концентрата, включающий загрузку в конвертер концентрата и его окислительную плавку, отличающийся тем, что первоначально в конвертер заливают штейн и продувают его углевоздушной смесью с расходом угля 500 кг/т штейна при объемном отношении угля к воздуху 0,35 кг/м3, концентрат загружают на поверхность расплавленного штейна, после чего штейн продувают воздухом, обогащенным кислородом до 25 об.%, до полного расплавления концентрата, загружают кварцевый и известковый флюсы и продолжают продувку с обеспечением получения шлака и богатого по меди штейна, полученные шлак и богатый по меди штейн сливают на 70 % и процесс переработки возобновляют с продувки расплава углевоздушной смесью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переработке комплексных руд. Предварительно комплексную руду измельчают до частиц размером 10…30 мм, углеродистый восстановитель размалывают до частиц размером 1…3 мм, или комплексную руду измельчают до частиц размером 1…3 мм, а углеродистый восстановитель размалывают до частиц размером 10…30 мм.

Изобретение относится к переработке комплексных оксидных сырьевых материалов, таких как природные руды, рудные концентраты и подобные материалы, в которых извлекаемые материалы входят в состав оксидных твердых растворов или оксидных химических соединений с тугоплавкими оксидами других невосстанавливаемых металлов.

Изобретение относится к технологии переработки гексафторида урана. .

Изобретение относится к технологии переработки кальцийсодержащего сырья. .

Изобретение относится к металлургическому производству чугуна из титаномагнетитового сырья и может быть использовано для попутного извлечения титана, ванадия и других ценных компонентов, а также для регулирования процесса плавки при повышенных содержаниях титана в доменной шихте.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения металлов из их оксидов, а также кремния из его оксида. .

Изобретение относится к способу получения железа, кобальта или никеля. .

Изобретение относится к металлургии меди и может быть использовано для восстановления меди из ее сульфидных соединений в концентратах, штейнах и других материалах.

Изобретение относится к области переработки сульфидных концентратов и может быть использовано в химической технологии при получении серной кислоты. .

Изобретение относится к способу переработки медно-никелевых штейнов. .

Изобретение относится к способу конвертирования медно-сульфидного штейна в черновую медь. .

Изобретение относится к области автоматического управления процессами конвертирования цветной металлургии и может быть использовано для оптимизации газового режима конвертеров при переработке сульфидных руд и концентратов.
Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к способам переработки сульфидных медно-никелевых материалов. .

Изобретение относится к автоматическому управлению конвертерными процессами цветной металлургии и может быть использовано при переработке медных, никелевых и медно-никелевых штейнов на предприятиях цветной металлургии.

Изобретение относится к металлургии. Установка включает реакционную камеру, с противоположных сторон которой расположены камера загрузки сырьевых брикетов и камера разгрузки обработанных брикетов. Теплоизоляционный корпус реакционной камеры соединен с первым механизмом вертикального перемещения контейнеров и оснащен конденсатором, выполненным с возможностью перемещения конденсата и взаимодействия с резцом, под которым установлена воронка. Резец и воронка установлены на верхней части боковой стенки реакционной камеры, к которой примыкает камера удаления конденсата, отделенная от реакционной камеры первым вакуумным затвором и оснащенная бункером приема конденсата, соединенного с первым механизмом горизонтального перемещения. Камера загрузки и камера разгрузки соединены через второй и третий вакуумные затворы с первой и второй транспортными камерами, примыкающими к реакционной камере. Камера загрузки представляет собой муфельную печь, нижняя часть которой соединена со вторым вертикальным механизмом перемещения контейнеров. Камера разгрузки представляет собой вакуумную камеру, оснащенную третьим вертикальным механизмом перемещения контейнеров. Обеспечивается непрерывное металлотермическое восстановление щелочно-земельных металлов из их оксидов при сокращении времени процесса. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх