Способ обеднения медьсодержащих шлаков


 


Владельцы патента RU 2542042:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть применено для обеднения медных шлаков. Способ обеднения медных шлаков включает обработку шлака оксидом кальция в присутствии восстановителя при повышенной температуре. При этом массовое отношение медного шлака к углероду твердого углеродистого восстановителя составляет 1:(0,05-0,09). Поверхность смеси продувают кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья c расходом кислородсодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, 50-100 кг на тонну шлака. Техническим результатом является снижение содержания цветных металлов в обедненном шлаке и упрощение процесса за счет устранения сложности, связанной с подготовкой смеси соединений щелочноземельного металла и восстановителя и их загрузкой. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть применено для обеднения медных шлаков.

Известен способ переработки металлургического шлака (патент РФ №2096095, опубл. 20.11.1997), включающий подачу материала на перфорированную поверхность, виброперемещение его на перфорированной поверхности, раздельное удаление фракций. Материал перед подачей на перфорированную поверхность подвергают термической обработке при 230-260°C, а виброперемещение его осуществляют с одновременным приложением на площади, равной 0,25-0,30 площади, занимаемой материалом на перфорированной поверхности, ударной нагрузки, величина которой равна 1,5-2,0 веса материала на этой перфорированной поверхности.

Недостатками данного способа является сложность процесса, связанная с измельчением материала, термической обработкой и раздельном удалении фракций.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обеднения медьсодержащих шлаков (патент РФ №2105075, опубл. 20.02.1998), включающий их обработку смесью карбонатов щелочного и щелочноземельного металла в присутствии восстановителя при повышенной температуре и соотношении карбоната щелочного металла и соединения щелочноземельного металла 1:(2-3), при расходе восстановителя 20-30% от веса полученной смеси карбонатов и дозировке в печь полученной смеси карбонатов, составляющей 2-3% от веса исходной меди. В качестве соединения щелочноземельного металла используют карбонат или оксид кальция. Смесь карбоната щелочного металла и соединения щелочноземельного металла и восстановитель загружают под слой шлака.

Недостатками данного способа является сложность процесса, связанная с подготовкой смеси карбонатов щелочного и щелочноземельного металла и восстановителя, их загрузка под слой шлака.

Задачей изобретения является упрощение процесса.

Достигается это тем, что согласно заявленному способу обеднения медьсодержащих шлаков, включающему их обработку оксидом кальция в присутствии твердого углеродистого восстановителя при повышенной температуре, обработку шлака в присутствии восстановителя ведут при соотношении шлака к восстановителю по содержанию в нем углерода 1:(0,05-0,09) и продувают поверхность шлака кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья при расходе кислородсодержащего окислителя в количестве, по содержанию в нем кислорода, 50-100 кг на тонну шлака.

Данные условия необходимы для того, чтобы часть восстановителя сгорело в результате взаимодействия с кислородсодержащим окислителем с выделением необходимого тепла для нагрева и поддержания температуры исходных продуктов. Оставшаяся часть углеродосодержащего твердого восстановителя идет на восстановление металлов из шлака по реакциям:

C+O2=CO2,

CO2+C=2CO,

2Cu2O+C=4Cu+CO2,

Cu2O+CO=2Cu+CO2,

2CuFe2O4+C=2Cu+2Fe2O3+CO2,

Fe2O3+CO=2FeO+CO2,

Fe3O4+CO=3FeO+CO2,

2Fe2O3+C=4FeO+CO2,

2Fe3O4+C=6FeO+CO2,

CaO+Fe2O3=CaFe2O4,

CaO+SiO2=CaSiO3.

Нижний предел массового отношения шлака к твердому углеродистому восстановителю (1:0,05) выбран в связи с недостаточностью углеродистого восстановителя для поддержания необходимой температуры (за счет его частичного сгорания) шлака, находящегося в жидком состоянии, и восстановления из него меди, находящейся в окисленном состоянии по вышеприведенным реакциям. Выше отношения (1:0,09) шлака и твердого углеродистого восстановителя резко возрастает температура процесса, что приведет к интенсивному разрушению футеровки и переходу железа в восстановленную медь. Нижний предел расхода окислителя (50 кг) выбран для того, чтобы часть восстановителя сгорела с выделением тепла, необходимого для ведения процесса, оставшаяся часть идет на восстановление меди из шлака. Верхний предел расхода окислителя (100 кг) выбран в связи с достижением предельных для футеровки температур. Использование верхнего непогружного дутья является условием необходимым, т.к. основные реакции восстановления происходят в верхнем слое, где создаются высокие температуры и необходимые условия разделения металла и обедненного шлака. Меняя положение фурмы над шлаком и интенсивность дутья, можно регулировать скорость ведения процесса. Введения извести в шлак снижают его вязкость, тем самым снижая количество механически запутавшейся меди в нем.

Способ можно осуществить в агрегате с верхним непогружным дутьем, представленным графически на рис., где 1 - загрузочное устройство, 2 - футерованная емкость, 3 - верхняя непогружная фурма, 4 - флюс и твердый углеродистый восстановитель, 5 - обедненный шлак, 6 - восстановленный металл, 7 - газоход для удаления газов, образующихся в результате восстановления металлов из шлака.

Принцип процесса состоит в том, что жидкий шлак заливается в футерованную емкость 2, а флюс (оксид кальция) и твердый углеродистый восстановитель (кокс) подаются через загрузочное устройство 1. Часть восстановителя сгорает в результате взаимодействия с кислородсодержащим окислителем и выделяет необходимое тепло для нагрева и поддержания температуры исходных продуктов. Оставшаяся часть восстановителя идет на восстановление меди из шлака. Образующиеся при реакции восстановления газы удаляются через газоход 7. Ввиду того, что окислитель подается через верхнюю непогружную фурму 3, барботаж расплава незначителен и в футерованной емкости 2 образуется три слоя: верхний - флюс и твердый углеродистый восстановитель 4, средний - обедненный шлак 5, и нижний 6 - восстановленный металл. Такое разделение имеет ряд преимуществ. Восстановленный металл защищен слоем шлака и шихты от окислителя, шлак также защищен от окислителя слоем шихты, содержащей восстановитель, что предотвращает образование магнетита в железистых шлаках и приводит к более низкому содержанию цветных металлов в нем по сравнению с обычной плавкой. Восстановленный металл проходя через слой шлака обедняется по железу. Сера, содержащаяся в шлаке, практически полностью переходит в металл.

Пример 1. Шлак от производства черновой меди состава мас.%: Cu - 2,1; Ni - 1,65; Co - 0,11; Fe - 46,2; S - 0,14; засыпали в алундовый тигель, ставили в силитовую печь, нагревали до 1300°C, после чего подавали на его поверхность углеродистый восстановитель (кокс с содержанием углерода 87%) и известь с содержанием в ней CaO 94%. Одновременно с компонентами шихты включали подачу кислородсодержащего окислителя (воздуха) через верхнюю непогружную фурму, изготовленную из алундовой трубки. После полного расхода восстановителя и окислителя полученный продукт охлаждали и делали анализ. Результаты анализов полученных продуктов при различных отношениях шлака и восстановителя и расходах окислителя представлены в таблице 1.

Таблица 1
Отношение шлака и восстановителя Расход (кг/т шлака) окислителя по содержанию в нем кислорода Элементный состав обедненного шлака, мас.%
Cu Ni Co Fe S
1:0,05 50 0,27 <0,05 <0,05 50,4 -
1:0,09 100 0,25 <0,05 <0,05 50,5
1:0,05 100 0,29 <0,05 <0,05 50,3 -
1:0,09 50 0,35 <0,05 <0,05 50,1

Приведенные примеры не ограничивают возможность осуществления нового способа при других отношениях шлака и восстановителя и расходе окислителя, но в заявляемом интервале.

Новый способ позволяет обеднять шлаки медного производства по упрощенной схеме по сравнению с прототипом.

Способ обеднения медьсодержащих шлаков, включающий обработку шлака оксидом кальция в присутствии твердого углеродистого восстановителя при повышенной температуре, отличающийся тем, что обработку ведут при соотношении шлака к содержащемуся в восстановителе углероду 1:(0,05-0,09) и при продувке поверхности шлака кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья с расходом кислородсодержащего окислителя в количестве, соответствующем содержанию в нем кислорода, 50-100 кг на тонну шлака.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вторичной металлургии, в частности, к способу переработки алюминиевого шлака. Способ включает измельчение алюминиевого шлака, выделение металлического алюминия, смешивание остатка после выделения металлического алюминия с компонентом, содержащим окислы железа, спекание, разделение оксидной и солевой составляющей спека для выделения солевой составляющей оксида алюминия, которое ведут с использованием восходящего потока с переменным гидродинамическим режимом в пульсационной колонне, работающей в замкнутом цикле с коническим отстойником, при этом осветленный раствор отстойника возвращают в колонну для создания восходящего потока, а твердую фазу нижней разгрузки пульсационной колонны подвергают магнитной сепарации.
Изобретение относится к утилизации металлосодержащих отходов с содержанием железа 15% и более, таких как шлаки медного и никелевого производства, шламы флотации медной руды и подобные материалы, и может быть использовано при производстве строительных материалов и извлечении металла.

Изобретение относится к металлургии. Способ извлечения металлов из шлаков, содержащих частицы из стали или железа, с зернистостью до 150 мм включает сухое измельчение шлака, дезагломерацию, классификацию и сортировку с формированием металлической фракции и, по крайней мере, одной силикатной фракции.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака на титано-алюминиевый сплав. Способ включает приготовление шихты смешением титансодержащего шлака с алюминием и кальцийсодержащим материалом, в качестве которого используют фторид кальция и кальций, или фторид кальция и оксид кальция, или фторид кальция и смесь кальция и оксида кальция, при поддержании в шихте соотношения диоксид титана:порошок алюминия:кальций и/или оксид кальция:фторид кальция по массе 1:(0,58-1,62):(0,28-1,1):(0,09-0,32), восстановительную плавку шихты при температуре 1450-1750°С и отделение сплава от шлака.

Изобретение относится к способу переработки алюминиевых шлаков. Способ включает переработку алюминиевых шлаков в электрошлаковой печи, содержащей тигель с донным электродом - катодом и верхним электродом - анодом.

Изобретение относится к металлургии. Cпособ получения слитков на основе оксинитридов титана состава TiN0,35-0,7O0,4-0,6 включает сжигание титансодержащей шихты в реакторе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в атмосфере азота под давлением 40-150 атм.
Изобретение относится к способу извлечения металлов, в частности редкоземельных металлов и марганца, из силикатных шлаков. Способ включает измельчение шлака и выщелачивание.
Изобретение относится к области извлечения чистого пентаоксида ванадия из шлака, полученного при его производстве. В данном способе берут предварительно измельченный ванадийсодержащий шлак, сплавляют его с едким натром с получением метаванадата натрия.
Изобретение относится к металлургии. Способ переработки отвального конверторного шлака производства никеля включает дробление указанного шлака в шаровой мельнице и просеивание его через сито с размером ячейки 1 мм.

Изобретение относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использовано при утилизации шлаков ферросплавного производства. В способе дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, причем фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата.

Группа изобретений относится к получению металла карботермическим восстановлением оксида металла. Способ включает карботермическое восстановление оксида металла для получения смешанного газового потока, содержащего металл и оксид углерода, поддержание смешанного газового потока при повышенной температуре, достаточной для предотвращения повторного образования оксида металла, выпуск смешанного газового потока из реактора через присоединенное к нему суживающееся-расширяющееся сопло для мгновенного охлаждения этого потока до температуры, при которой не происходит повторное образование оксида металла, отделение и сбор металла.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению олова из касситеритовых концентратов. Способ получения олова включает приготовление шихты смешиванием касситеритового концентрата с углем и флюсующими добавками, состоящими из карбоната натрия и хлорида натрия, и восстановительную плавку шихты при температуре 870°C.

Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Способ включает измельчение концентрата и пирометаллургическое вскрытие концентрата в два этапа.
Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Заявляемый способ пирометаллургической переработки лопаритового концентрата включает три этапа: восстановительный, плавильный и окислительный.
Изобретение относится к металлургии и касается способа вскрытия перовскитового концентрата в вакууме. Способ включает карботермическую обработку в вакууме.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способу получения кальция, в режиме совмещенного карботермического восстановления карбоната кальция в вакууме. Способ включает приготовление шихты из карбоната кальция, преимущественно из химически осажденного мела или высококачественных отсевов при получении известняков, и углерода, преимущественно из оборотного графита, получаемого на конечной стадии совмещенного карботермического процесса.

Изобретение относится к способу получения карбида кальция. Способ включает термическую обработку дробленых известняка и угля с отводом газообразных продуктов, которые используют для производства углекислоты.

Изобретение относится к получению редкоземельных металлов. Способ включает углетермическое восстановление оксидного соединения редкоземельного металла в вакууме с получением порошка карбида редкоземельного металла, свободного от остатков примеси кислорода.
Изобретение относится к способу переработки кианитового концентрата и может быть использовано при производстве глинозема, корундовых огнеупоров, керамики, силумина и алюминия.

Изобретение относится к способу переработки твердых или расплавленных веществ и/или пирофоров, в частности, легких фракций, образующихся при измельчении. .

Изобретение относится к способу флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд, содержащих металлы платиновой группы, и может быть использовано при коллективной флотации сульфидов из вкрапленных медно-никелевых руд.
Наверх