Способ переработки сульфидных медных и медно-цинковых концентратов

(51)722 15/00 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(72) Квятковский Сергей Аркадьевич Кенжалиев Эльнар Багдаулетович Кожахметов Султанбек Мырзахметович Жалелев Равиль Зайнуллович Байгуатов Дуйсенгали Ибрайханович Оспанов Ержан Арстанбекович Бекенов Марат Сабитович Телешев Кайсар Джумаханович Камердинов Гулимидин Шаленийдинович(73) Республиканское государственное казенное предприятие Институт металлургии и обогащения Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Патент Республики Казахстан 1251, кл. С 22 В 15/00, 1994(57) Изобретение относится к цветной металлургии,к способам переработки сульфидных медных и медно-цинковых концентратов. Способ включает плавку Ванюкова с добавлением известняка в шихту с получением черновой меди и шлака в окислительно-плавительной зоне и обработку шлака в восстановительной зоне, при этом плавку ведут при удельном расходе кислорода 230240 м 3 на 1 т шихты с дополнительной загрузкой кремнезема в количестве, обеспечивающем массовое соотношение 2 в шлаке, равное (28-36)(46). Способ позволяет получить черновую медь в одну стадию без отдельной операции конвертирования с получением отвальных шлаков. 12210 Изобретение относится к цветной металлургии, к способам переработки сульфидных медных и медноцинковых концентратов. Известен способ переработки сульфидных медных концентратов по способу Норанда с прямым получением черновой меди в горизонтальном поворачивающемся агрегате с боковым дутьем (типа конвертера) (Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Челябинск Металлургия, 1988, с. 283-286). Недостатками этого способа являются низкое прямое извлечение меди (55-58 ) и необходимость дополнительной операции по переработке шлаков, в которые переходит до 40 меди. Стоимость дополнительного обеднения высокая. Кроме того, получается большое количество оборотных материалов, что снижает общее извлечение меди. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки сульфидных медных и медно-цинковых концентратов, включающий плавку Ванюкова с добавлением известняка в шихту с получением в окислительно-плавительной зоне медьсодержащего штейна, который направляют на конвертирование, и шлака с последующей обработкой шлака в восстановительной зоне с подачей кокса с заглублением в расплав на величину, равную 0,3-0,6 глубины шлаковой ванны. Получаемые по данному способу шлаки пригодны для производства строительных материалов (патент Республики Казахстан 1251, кл. С 22 В 15/00, 1994). Недостатком этого способа является необходимость отдельной стадии (операции) переработки штейна в конвертере для получения черновой меди,что усложняет процесс. Другим недостатком является то, что получается большое количество оборотов,которые приводят к неизбежным потерям цветных металлов. Задачей изобретения является разработка способа переработки сульфидных медных и медноцинковых концентратов плавкой Ванюкова с прямым получением черновой меди с высокой степенью извлечения. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса за счет исключения дополнительной операции конвертирования. Указанный технический результат изобретения достигается в способе переработки сульфидных медных и медно-цинковых концентратов, включающем плавку Ванюкова с добавлением известняка в шихту с получением черновой меди и шлака в окислительно-плавительной зоне и обработку шлака в восстановительной зоне, при этом плавку ведут при удельном расходе кислорода 230-240 м 3 на 1 т шихты с дополнительной загрузкой кремнезема в количестве, обеспечивающем массовое соотношение 2 в шлаке, равное (28-36)(4-6). Сущность способа заключается в следующем. Процесс осуществляют в двухзонной печи Ванюкова. Шихту, состоящую из сульфидного медного или 2 медно-цинкового концентрата с добавлением известняка и дополнительно кремнезема, загружают в окислительно-плавильную зону на барботируемый кислородсодержащим газом расплав, где происходит плавление и растворение тугоплавких составляющих шихты. В заданных условиях проведения процесса образуется черновая медь и шлак. Накапливающуюся черновую медь периодически выпускают через сифон, а образующийся богатый по меди и цветным металлам шлак непрерывно поступает в восстановительную зону. Поступающий в восстановительную зону шлак проходит к выпускному отверстию снизу вверх, фильтруясь через слой кокса, разогреваемого с помощью электродов до высокой температуры. Проведение процесса с расходом кислорода 230240 м 3 на 1 т шихты позволяет получить не штейн,как в известном способе, а сразу черновую медь, в одну операцию, в одном агрегате. Соответственно,исключается дополнительная стадия переработки штейна конвертированием на черновую медь и переработка оборотных конвертерных шлаков, что позволяет снизить потери ценных компонентов с оборотами и уменьшить энергетические затраты. Подача кислорода менее 230 м 3 на тонну шихты не обеспечит полное окисление сульфидов, находящихся в шихте, что приведет к образованию промежуточного штейнового слоя между шлаком и черновой медью. Черновая медь будет загрязнена сульфидами металлов, что в дальнейшем отрицательно скажется на рафинировании меди. Подача кислорода более 240 м 3 на тонну шихты приведет к окислению меди и переходу е в шлак в виде оксида меди, что увеличит потери меди, производственные расходы кислорода, усложнит переработку шлака в восстановительной зоне и повысит удельные расходы кокса и электроэнергии. Проведение процесса плавки при соотношении 2 в шлаке, равным (28-36)(4-6) позволит получить шлак, обладающий пониженной растворимостью цветных металлов, способствует увеличению межфазного натяжения, тем самым снижая механические и растворимые потери со шлаком. Подача 2 в таком количестве предотвращает переокисление компонентов шлака и препятствует образованию магнетита в большом количестве. Величина вязкости шлака в данном случае также является удовлетворительной, обеспечивающей хорошее разделение продуктов плавки. Соотношение 2 и СаО в шлаке менее 284 не позволит получить шлак, обладающий пониженной растворимостью цветных металлов. Подача 2 и СаО при соотношении в шлаке более 366 ведет к увеличению выхода шлака, что может привести к увеличению абсолютных потерь извлекаемых металлов. Это также приведет к снижению удельного проплава печи по шихте и к увеличению удельных энергетических затрат. Примеры осуществления способа Перерабатывали 12210 1. Сульфидный медный концентрат состава,мас. 18 меди, 0,7 цинка, 1,3 свинца, 26 железа, 33 серы, 16 кремнезема, 1,5 оксида кальция 2. Сульфидный медно-цинковый концентрат состава, мас. 16 меди, 4 цинка, 1,7 свинца, 26 железа, 33 серы, 16 кремнезема, 1,5 оксида кальция. Пример 1 Взяли 65 т медного концентрата и загружали в печь с 1 т кремнезема, 1,2 т известняка. Подача такого количества кремнезема и известняка обеспечивает массовое соотношение 2 в шлаке, равное 284. Расход кислорода составлял 230 м 3 на тонну шихты. Температура процесса - 1360 С. Жидкий шлак поступает в восстановительную зону, куда подается кокс. Высота столба кокса поддерживается на уровне, обеспечивающем заглубление его в шлак на величину 0,6 глубины шлаковой ванны. Получено- шлака в количестве 36033,9 кг состава мас.- 0,71, цинка - 0,7, свинца - 0,4, железа - 42,80,кремнезема - 28,2, оксида кальция - 4,0. Таким образом, получена черновая медь, следующей стадией переработки которой является огневое рафинирование. По прототипу получают штейн с содержанием меди 43,6 мас Этот штейн требует дополнительной операции конвертирования перед огневым рафинированием. Пример 2 Перерабатывали 65 т медно-цинкового концентрата, 8,2 т кремнезема, 2,95 т известняка. Такое количество кремнезема и известняка обеспечивает массовое соотношение 2 в шлаке, равное 325. Расход кислорода составлял 240 м 3 на тонну шихты. Температура процесса - 1310 С. Жидкий шлак поступает в восстановительную зону, куда подается кокс. Величина столба кокса поддерживается на том же уровне, что и в примере 1. Получено Пример 3 Перерабатывали 65 т медного концентрата, 14,5 т кремнезема, 4,5 т известняка. Такое количество кремнезема и известняка обеспечивает массовое соотношение 2 в шлаке, равное 366. Расход кислорода составлял 236 м 3 на тонну шихты. Температура процесса - 1260 С. Жидкий шлак также проходит обработку в восстановительной зоне в тех же условиях, что и в предыдущих примерах. Получено- шлака в количестве 50788 кг состава мас.- 0,6, цинка - 0,6, свинца - 0,25, железа - 31,83,кремнезема - 36, оксида кальция - 6,01. Полученные экспериментальные данные показывают, что предлагаемый способ переработки сульфидных медных и медно-цинковых концентратов позволяет за одну стадию получить богатый по меди продукт (черновую медь), тогда как в прототипе получают штейн с содержанием меди 40,143,6 мас По предлагаемому способу получают отвальные шлаки, что позволяет снизить расход известняка без снижения удельной производительности процесса, в отличие от прототипа, где высокий расход известняка приводит не только к снижению удельной производительности, но и к увеличению выхода шлака и абсолютных потерь цветных металлов. Кроме того, в предлагаемом способе меньшее количество шлака обрабатывается в восстановительной зоне, соответственно снижается расход кокса и удельные энергозатраты на разогрев кокса. Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является то, что не образуются конвертерные шлаки, так как отсутствует операция конвертирования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки сульфидных медных и медно-цинковых концентратов, включающий плавку Ванюкова с добавлением известняка в шихту с получением в окислительно-плавильной зоне медьсодержащего продукта и шлака и обработку шлака в восстановительной зоне, отличающийся тем, что плавку ведут при удельном расходе кислорода 230240 м 3 на 1 т шихты с дополнительной загрузкой кремнезема в количестве, обеспечивающем массовое соотношение 2 в шлаке, равное (28-36)(46).