Способ переработки оксидного Cu-Si-Fe содержащего сырья

(51) 22 19/04 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Поставленная цель достигается тем, что переработка оксидного содержащего сырья пирометаллургическим способом в присутствии хлорида кальция, кокса, согласно изобретению,проводится в два этапа на первом хлоридовозгоночный обжиг сырья в присутствии хлорида кальция, с получением обожженного огарка и на втором - электроплавка обожженного огарка в присутствии кокса, стальной стружки с получением гостированного и ферросплава при отношений глубины погружения электрода в расплав к диаметру электрода равным 0,4-0,6. Предлагаемый способ позволяет- увеличить степень извлечения меди в хлоридные возгоны от 63,8 до 96,8- увеличить степень извлеченияив железосодержащий сплав соответственно от 62,7 до 97,9 и от 0,6 до 82- получить гостированный железодержащий сплав - ферросилиций марки ФС 45, содержание меди в которых не превышает концентрацию меди в промышленных образцах ферросилиция.(72) Шевко Виктор Михайлович Айткулов Бауыржан Досмуратович Айткулов Досмурат Кызылбиевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан содержащего природного и техногенного сырья пирометаллургическим способом. Задачей изобретения является увеличение степени извлечения меди, железа и кремния в целевые продукты, соответственно в хлоридные возгоны и гостированный железосодержащий сплав,с минимальным содержанием меди. содержащего природного и техногенного сырья пирометаллургическим способом. Известен способ пирометаллургической переработки содержащего сырья, по которому оксидное сырье подвергается электроплавке цементационным методом,заключающийся в восстановлении С ииз сырья науглероженным чугуном в температурном интервале 1400-1450 С Шелудяков Л.Н., Косьянов Э.А. Комплексная переработка шлаков цветной металлургии. - Алма-Ата Наука, 1990.-168 с. Способ предусматривает извлечение С ив железосодержащий сплав - чугун. Несмотря на то,что способ позволяет извлечь из сырья 87,5-93,7 С, 40-90,8 , получаемый при плавке железосодержащий сплав - чугун являясь медистым(С 1,08-1,38 имеет ограниченное применение,и для извлечения меди из чугуна необходима дополнительная технологическая операция(например метод высокотемпературной экстракции сульфидом натрия). Наиболее близким к предлагаемому изобретению является пирометаллургический способ переработки содержащего сырья, по которому оксидное сырье подвергается совместной электроплавке в присутствии смеси хлоридов кальция и натрия,кварцита и кокса при температуре 1200-1250 С. Вестник АН КазССР, 1974, 3, с.70-72 А.с. СССР 379660. С 22 В 7/04. 1973. Способ предусматривает извлечение Си ииз оксидного сырья в хлориды и железосодержащий сплав чугун. Несмотря на то, что процесс электроплавки оксидного содержащего сырья в присутствии смеси хлоридов Са, , кокса и кварцита обеспечивает извлечение из сырья 96 и 98 , этот способ характеризуется низкой степенью извлечения металлов в целевые продукты соответственно 61,4 меди в хлоридные возгоны и 60,8 железа в чугун. Медь, до 34 переходя в чугун,формирует некондиционный медьсодержащий ферросплав с содержанием 1,051,2 меди. При этом кремний из сырья не извлекается, и полностью остается в шлаке. Задачей изобретения является увеличение степени извлечения меди, железа и кремния в целевые продукты, соответственно в хлоридные возгоны и гостированный железосодержащий сплав,с минимальным содержанием меди. Поставленная цель достигается тем, что переработка оксидного содержащего сырья пирометаллургическим способом в присутствии хлорида кальция, кокса, согласно изобретению,проводится в два этапа на первом хлоридовозгоночный обжиг сырья в присутствии хлорида кальция, с получением обожженного огарка и на втором - электроплавка обожженного огарка в присутствии кокса, стальной стружки с получением гостированного ферросплава при отношении глубины погружения электрода в расплав к диаметру электрода равным 0,4-0,6. Решение поставленной задачи опирается на следующие теоретические и прикладные положения. В шихте (по прототипу), содержащий смесь СаС 12, 2 и углерод взаимодействие происходит по реакциям(2) Термодинамическая реакция (1) становится кДж/моль хлора. То есть из смеси, содержащей возможной при Т 666,2 К а реакция (2) - при оксиды Си и , хлорид кальция, углерод и 2 Т 1167,1 К. При Т 1473 и 1523 К равновесие наблюдается одновременный переход С ив реакции (1) значительно сдвинуто вправо, так как хлориды и в элементное состояние. Поэтому для изменение энергии Гиббсасоставляет перевода меди в хлоридные возгоны и железа в элементное,необходимо разделить процесс соответственно -252,6 кДж/моль хлора и -265,5 хлоридовозгонки от процесса восстановления. кДж/моль хлора. Подобным образом влияет Хлорирование оксида меди в присутствии кварцита температура на равновесие реакции(2). происходит по уравнению 1473-72,3 кДж/моль хлора и 1523-83,5 2222 Реакция (3) начинается при 1159 К. При Т 1523 К энергия Гиббса этой реакции составляет - 41,5 2233 кДж/моль хлора. Железо в этих условиях не хлорируется Равновесие реакции сдвинута влево, так как 1473 реакции равно 22,3 кДж/моль хлора, а 1573 равно 19,2 кДж/моль хлора. Таким образом оксид железа остается в огарке, а медь переходит в газообразный хлорид. На втором этапе в присутствии кокса, стальной стружки и О 2, находящегося в сырье происходит восстановление железа и кремния и формирование ферросплава по реакции скорость которой зависит от степени развития дугового разряда в ванне печи, температуры в реакционном пространстве,определяемые положением электрода в ванне. Предлагаемый способ был испытан с использованием материалов, имеющих следующий химический состав, мас.-оксидная необогатимая руда Саякского месторождения - 0,96 С 54,2 2 8,6 А 23 14,4 СаО 13,6 23 0,3 б 3,6 ппп 4,3 прочие-стальная стружка - 98,3 основного вещества. Перед проведением опытов оксидная руда Саякского месторождения измельчалась в шаровой мельнице до фракции 0,1 мм и окатывалась 33 раствором хлорида кальция. Сырые шихтовые гранулы диаметром 3-5 мм гранулы подсушивались до влажности 3-6, загружались в контейнер и обжигались в шахтной электропечи, обогреваемой карборундовыми нагревателями. Во внутреннее пространство печи со скоростью 2-2,5 л/мин подавался воздух. Температура обжига составляла 1100-115010 С, продолжительность - 60 мин. Степень хлоридовозгонки меди, железа и кремния из шихты определялась из отношения массы металла, переходящего в хлориды возгоны к массе металла, содержащегося в исходной шихте, а степень перехода металла в железосодержащий сплав по отношению массы металла, переводящего в сплав к массе металла, содержащегося в исходной шихте. Масса шихты, подвергаемой хлорирующему обжигу составила 200-220 г. После наработки 1 кг огарка, он перемешивался с коксом (фракции 0,30,5 см), стальной стружкой (размерами 0,3-0,5 х 1-1,5 см), помещался в графитовый тигель диаметром 8,5 см, высотой 15 см и проплавлялся в течение 60 мин в электродуговой одноэлектродной печи. Диаметр токоподводящего графитированного электрода составлял 4,8 см. Во всех опытах количество стальной стружки и кокса было постоянным и составляло соответственно 20 и 30 от массы обожженного огарка. Первоначальный момент контакта электрода с расплавом определялся осциллографом марки С 1-55. Для последующего контроля погружения электрода в расплав печь была снабжена измерительной линейкой. Результаты переработки оксидной руды приведены в таблице, из которой следует, что хлорирующий обжиг руды с последующей электроплавкой огарка позволяет увеличить степень извлечения меди в хлоридные возгоны от 63,8 до 96,8, железа и кремния в железосодержащий сплав- соответственно от 62,7 до 97,9 и от 0,6 до 82. При этом наилучшие показатели извлеченияив ферросплав наблюдается при отношении величины погружения электрода в расплав к диаметру электрода от 0,4 до 0,6. При отношении величины заглубления электрода в расплав к диаметру электрода менее 0,4 электрод находится в верхних горизонтах печи. В этом случае электропечь работает преимущественно в дуговом режиме,который характеризуется высокой температурой (более 2000-2300 С) и открытым колошником. В таких условиях происходит интенсивное испарение восстановленных металлов(и в первую очередь кремния) и невысокой степенью перехода их в целевой продукт железосодержащий сплав- 40,3-59,8- 70,393,1 (опыты 1 и 2). При электроплавке шихты с отношение погружения электрода в расплав к диаметру электрода более 0,6 электрод находится в нижних горизонтах ванны печи. В этом случае электропечь работает преимущественно в режиме сопротивления,который характеризуется недостаточно высокой температурой ванны (не более 1500 С). В таких условиях скорость восстановления кремния уменьшается до 68,4,до 90,4. Полученный в опытах 3, 4 и 5 железосодержащий сплав, содержащий 41,9-43,153,4-55,20,5-0,60,1-0,3 Са 0,03 Р 0,02-0,04 в соответствии с ГОСТ 1415-78 соответствует ферросилицию марки ФС 45, в котором содержание меди меньше, чем в промышленных образцах (0,14-0,2). Таким образом предлагаемый способ позволяет- увеличить степень извлечения меди в целевой продукт - хлоридные возгоны от 63,8 до 96,8-увеличить степень извлеченияив целевой продукт - железосодержащий сплав соответственно от 62,7 до 97,9 и от 0,6 до 82-получить гостированный железодержащий сплав - ферросилиций марки ФС 45, содержание меди в которых не превышает концентрацию меди в промышленных образцах ферросилиция. Таблица Результаты переработки оксидной руды Саякского месторожденияопыта Хлорирующий обжиг руды в 0,1 96,8 0,7 0,4 1,0 70,3 40,3 смеси с хлоридом кальция с последующей электроплавкой огарка совместно с коксом и стальной стружкой 3 Хлорирующий обжиг руды в 0,3 96,8 смеси с хлоридом кальция с последующей электроплавкой огарка совместно с коксом и стальной стружкой 3 Хлорирующий обжиг руды в 0,4 96,8 смеси с хлоридом кальция с последующей электроплавкой огарка совместно с коксом и стальной стружкой 4 Хлорирующий обжиг руды в 0,5 96,8 смеси с хлоридом кальция с последующей электроплавкой огарка совместно с коксом и стальной стружкой 5 Хлорирующий обжиг руды в 0,6 96,8 смеси с хлоридом кальция с последующей электроплавкой огарка совместно с коксом и стальной стружкой 6 Хлорирующий обжиг руды в 0,7 96,8 смеси с хлоридом кальция с последующей электроплавкой огарка совместно с коксом и стальной стружкой 7 Совместная электроплавка руды 0,7 63,8)э - заглубление электрода в расплав, см э- диаметр электрода, см. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки оксидного -содержащего сырья пирометаллургическим способом в присутствии хлорида кальция, кокса,отличающийсятем, что переработку проводят в два этапа на первом - хлоридовозгоночный обжиг сырья в присутствии хлорида кальция с получением обожженного огарка и на втором - электроплавка обожженного огарка в присутствии кокса и дополнительно стальной стружки при отношении глубины погружения электрода в расплав к диаметру электрода, равном 0,4-0,6.