Способ переработки малокремнистых сульфидных материалов, содержащих железо и цветные металлы

 

К СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАЛОКРЕМНИСТЫХ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЖЕЛЕЗО И ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ, включающий окислительную плавку с продувкой расплава окислительным газом, получение штейна или чернового металла, шлака, возгонов и последую-; щую переработку шлака, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью получения железистого шлака в виде офлюсованного сырья для черной метал.-/ лургии, снижения содержания серы в нем и повьшения степени разделения металлов, в зону плавки и окислениясульфидного материала вводят материалы, содержащие окислы щелочноземельных и щелочньк металлов, весовое соотношение суммы окислов щелочноземельных и щелочных металлов к железу и сульфидно-окисном расплаве поддерживают в пределах

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„615702 А (51)4 С 22 В 5/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к комплекс-. ному использованию в металлургии сульфидного сырья, содержащего железо, например сульфидных медно-цинко-. вых и медно-никелевых руд, концентратов и штейнов, содержащих в сумме не свьппе 10-)5% кремнезема и глинозема.

Известен способ переработки сульфидных медных концентратов путем плавки их в конверторе на дутье, обогащенном кислородом, с получением.черновой меди и силикатного шлака, Недостатком укаэанного cnoсоба переработки сульфидных концентратов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21 ) 244371 9/22-02 (22) 21.07.77 (46) 07. 08. 89. Бюл. Р .29 (71) Институт металлургии ральского научного центра AH СССР (72) А.И.Окунев, M.Ä.Галимов, Л.И.Галкова и Е.Н.Селиванов (53) 669.046.5(088.8) (54)(57) 1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ 0КРЕМНИСТЫХ СУЛЬФИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЖЕЛЕЗО И ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ, включающий окислительную плавку с продувкой расплава окислительным газом, получение штейна или чернового металла, шлака, воэгонов и последую-щую переработку шлака, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью получения железистого шлака в виде офлюсованного сырья для черной метал.-. лургии, снижения содержанИя серы в нем и повьппения степени разделения металлов, в зону плавки и окисления сульфидного материала вводят материалы, содержащие окислы щелочноземельных и щелочных металлов, весовое соотношение суммы окислов щелочноземельных и щелочных металлов к железу и сульфидно-окисном расплаве поддерживают в пределах (0,25-0,5):1 и затем шлак продувают кислородсодержащим газом.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения срока службы футеровки, исполь-, зуют окислы кальция и магния в весовом соотношении 1:(0,1-1).

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения жидкоплавкости шлака, окислы щелочноэемельных и щелочных металлов вводят в весовом соотношении суммы окислов щелочноземельных металлов к сумме окислов щелочных металлов в пределах 1:(0,1-0,3). является трудность последующей утилизации железа из шлака и относительно низкая степень разделения летучих компонентов (цинка и редких элементов) и тяжелых цветных металлов. Трудности последующей утилизации железа шлака обусловлены слабой восстановимостью железа из силикатного расплава, высоким содержанием серы (1—

3%) в силикатном и вюститном шлаках, что приводит к получению железа, загрязненного серой.

Целью. изобретения является получе-: ния железистого шлака в виде офлюсо3 6) 570 ванного сырья для черной металлургии и снижение содержания серы в нем и . повышения степени разделения метал.лов.

Указанная цель достигается путем окислительной плавки сульфидного ма-, териала и одновременным введением в зону плавки и окисления сульфидов или сульфидно-окисный расплав матери- lp алов, содержащих окислы щелочноэемельных и „щелочных металлов, при этом ве" совое отношение суммы окислов щелочноземельных и щелочных металлов к железу в сульфидно-окисном расплаве поддерживают в пределах (0,25-0,5):1

Полученный шлак продувают кислородсо- . держащим газом.

С целью увеличения срока службы футеровки в качестве окислов щелочно- 2р земельных металлов целесообразно использовать окислы кальция и магния в весовом соотношении 1:(0,1-1) °

Кроме того, с целью повышения жидкоплавкости шлака окислы щелочнозе- 25 мельных и щелочных металлов вводят в весовом соотношении суммы окислов щелочноэемельных металлов к сумме окислов щелочных металлов в пределах

1:(0,1-0,3). 30

Предложенный способ переработки малокремнистых сульфидных материалов, содержащих железо, может быть осуществлен в известных металлургических агрегатах, например,,в конверторах, циклоннык камерах, в печи типа шахтной, в печах взвешенной плавки и др.

Окислительную плавку сульфидных материалов:ведут с применением воздуха, дутья, обогащенного кислородом, или -:40 технического кислорода. Сульфидный материал перед плавкой при необходимости может быть окускован и подсушен.

Технология способа состоит в следующем.

Сульфидный материал подвергают окислительной плавке с последующей продувкой расплава окислительным ra" зом, В зону плавки и окисления вводят окислы шелочно-земельных металлов, предпочтительно из ряда окислов кальция, магния, натрия и калия., Окислы указанных металлов хорошо растворимы в сульфидном железистом. расплаве и образуют в процессе плав-. "5 ки гомогенный сульфидно-окисный расплав переменного состава, После окисления сульфидов железа получают богатый штейн (или черновой металл) и- шлак на основе окислов железа (60-80X FeO и Feq0g ) и окислов щелочиоэемельных и щелочных металлов (l5-257.). Полученный штейн (черновой металл) сливают, а жидкий шлак продувают кислородсодержащим газом любым известным способом. Полученный шлак на основе окислов железа и окислов щелочноземельных и щелочных металлов содержит до 60-80Х окислов железа и представляет собой сфлюсованное, кондиционное по сере сырье для черной металлургии.

Выполнение способа иллюстрируется следующими примерами, в которых в качестве материалов, содержащих окислы щелочноземельных и щелочных металлов использовали известняк (507

Са01, сульфат кальция (407. СаО), магнеэитовый порошок (867. XgO) и соду (587 Na O ).

Пример 1. Сырье: медноцинковый концентрат состава, вес.X: Cu

16,4; Еп 6,4; S 40,8; Fe 31,9;

SiO 0,8; А1 0 0,7; прочих — 3,0.

Агрегат — дуговая электропечь мощностью 100 кВА, футерованная магнезитом.

Садка концентрата составляла 30 кг.

После расплавления концентрата в печь сверху вводили непогруженную водоохлаждаемую фурму с диаметром рабочего сечения 8 мм. Продувку расплава вели при давлении воздуха 2 ати при 1350-1400 С. Материалы,.содержащие окислы щелочноземельных и щелочньи металлов, крупностью зерен менее

3 мм загружали в зону окисления на расплав через окно в своде печи, Продолжительность окисления сульфидноокисного расплава составляла 4-5 ч.

Затем продукты плавки выпускали из печи, штейн (или черновой металл) отделяли, а шлак вновь загружали в печь и после расплавления подвергали окислительной продувке в течение

1,5-2,0 ч. В опытах контролировали выход и химический состав продуктов плавки.

В расплав сульфидного концентрата ввели известняк (9,5 кг) в количестве 28,57 от веса концентрата, при этом отношение CaO/Fe в сульфидно-окисном расплаве составило 0,49:1.

В результате плавки получен богатый штейн состава, : Cu 66,9; Zn 1,35;

Fe 13,9; S 20,9 и шлак. Выход штейна (6,4 кг) составил 21,5%,. шлака

6 расплава воздухом (2л/мин) в течение 3-5 мин, После опыта шлак и сплав разделяли. Затем шлак плавили и продували воздухом в течение 10-20 мин.

Пример 4. B расплав никелевого штейна ввели 18Х (от веса штейна) окиси кальция, при этом отношение СаО/Fe в сульфидно-окисном расп- лаве было равным .0,29:1. В результате плавки получен сплав, содержащий, %

Ni 28,7; Со 1,02; S 10,8; Fe 54,0.и шлак. Выход сплава — 49,7% от исходI ного штейна, шлака — 69,87. После

\ расплавления и продувки шлак содер-. жал, %: Fe<0 732; H 007; Ni 1,04;

Со 0,085; СаО 25,6. Извлечение никеля в обогащенный штейн составило

95,1%, кобальта - 89,47, Пример 5, В расплав никелевого штейна ввели 31,2% (от веса. штейна) окиси кальция, при эхом соотношение СаО/Fe в сульфидно-окисном расплаве было равным 0,50:1. В результате плавки получен сплав с со;., держанием, %: Ni 54,3; Со 1,82;

S 16,3; Fe 27,8. После продувки шлак содержал, %: Feq O 68, 0; СаО 30, 0;

Ni 0,75; Со 0,09; S 0,09.

Извлечение никеля в сплаве составило 94,9Х, кобальта — 83,87.

Преимуществом способа переработки малокремнистых сульфидных материалов, содержащих железо, по сравнению с известными является возможность получения шлака в виде товарной продукции — ферритна-кальциевого шлака, 7: (FeO+Fe

Ожидаемый экономический эффект для. народного хозяйства за счет реализации шлака в качестве офлюсованного доменного сырья может составить не менее 5 руб/т сульфидного концентрата. Внедрение способа позволит организовать безотходное металлургическое производство при переработке сульфидных концентратов и ликвидиро-, вать накопление шлаковых отвалов, 5

61570 (19,2 кг) 64,IX от веса концентрата.

Шлак расплавили и продували воздухом в течение 2 ч. Состав шлака после продувки, %: (FeO+FeqO>) 63,0; СаО

24,6; MgO 2,8; Си 3,08; Zn 0,42;

S О, 09. Извлечение меди в штейн составило 88,0%, цинка в возгоны 91,0% серы и газа — 88,77. железа в шлак—

90,6%. 10

Пример 2, В расплав сульфидного концентрата загружен сульфат кальция (5,9 кг) — 19,7X oò веса концентрата. Отношение СаО/Fe в сульфидно-окисном расплаве составило 0,25:1.

В результате плавки получена черновая медь (96,7% Cu) и шлак, Выход черновой меди (4,50 кг) составил 15,0Х, шлака (18,2 кг) — 60,67. от веса концентрата. После продувки шлакового расплав а 20 воздухом в течение 2 ч состав его был следующим,7.: (FeO+Fe 03) 77, 6; СаО 7, 9;

MgO1 0; Си317; Zn1,16; S 005.

Извлечение меди. в черновой металл составило 88,3Х, цинка в возгоны 25

89,17., серы в газы 95,1Х, железа в шлак 98,7%.

Пример 3. В расплав сульфидного концентрата ввели известняк (2,6 кг) — 8,77 от веса концентрата, 30 магнезит (1,4 кг) — 4,5Х, соду (1,0 кг) — 3,37.. Отношение суммы окислбв щелочно-земельных и щелочных металлов к железу в сульфидно — окисном расплаве составило 0,33:1, отношение

СаО/MgO = 1:0,9 отношение (CaO+MgO)/

/Na<0 = 1:0,22.

В результате плавки получена черновая медь (97% Си) и шлак. Выход черновой меди (4,52 кг) составил 40

15,17., шлака (17,7 кг) — 59,0% от веса концентрата. Пс сле продувки шлакового расплава в течение 1,5 ч состав его был следующим, 7.: (FeO+Fe Oy)

76,1; СаО 4,3; MgO 4,1 Ma<0 1,9; 4б

Си 3,02; Zn 0,78; S 0,07.

Извлечение меди в черновой металл составило 89,1%, цинка в возгоны—

92,1%, серы в газы 97,1%, железа в шлак — 99,0Х.

50 В лабораторных опытах использовали никелевый штейн состава, :

Ni 150; Со 057; Fe 62,5; S 197.

Плавки проводили в электропечи с о угольным нагревателем при 1250 O. Hh поверхность расплавленного штейна подавали техническую окись кальция и вели продувку сульфидно-окисного