Термогидрометаллургический способ комплексной переработки концентратов бедных забалансовых сульфидных руд

(51) 22 30/04 (2012.01) 01 28/00 (2012.01) 22 1/06 (2012.01) 22 3/00 (2012.01) 22 15/00 (2012.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ малосернистых концентратов с получением охлажденных огарков на выходе из печи. Указанный технический результат достигается,путем обеспечения автогенности обжига гранулированного чернового малосернистого концентрата при 500 - 600 С в обжиговой шахтной печи за счет полноты использования тепла обожженного огарка в условиях противотока материала и подаваемого через фурменный пояс воздуха и получением охлажденного огарка на выходе из печи, для чего зону максимальной температуры обжига держат выше фурменного пояса в зависимости от содержания серы в концентрате, а воздух подают с удельной скоростью 0,050 - 0,060 м 3/с на м 2. Преимуществом предлагаемого способа переработки забалансовых сульфидных медных руд от известных является обеспечение температуры автогенного сульфатизирующего обжига при обжиге малосернистых сульфидных концентратов, что применимо и для обжига высокосернистых концентратов.(72) Юн Александр Борисович Токбулатов Талгат Есенгалиевич Жумашев Калкаман Жумашевич Чен Владимир Алексеевич Терентьева Ирина Владимировна(54) ТЕРМОГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ БЕДНЫХ ЗАБАЛАНСОВЫХ СУЛЬФИДНЫХ РУД(57) Изобретение относится к области металлургии, в частности, пирогидрометаллургическим способам переработки бедных забалансовых колчеданных полиметаллических, сульфидных медных, никелевых,свинцово-цинковых руд, золото-мышьяковых руд. Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение температурных условий автогенного сульфатизирующего обжига Изобретение относится к области металлургии, в частности,гидрометаллургическим способам переработки бедных забалансовых колчеданных полиметаллических, сульфидных медных, никелевых,свинцово-цинковых руд. Уровень техники Существует проблема переработки забалансовых руд, в частности, медно-сульфидных руд с содержанием меди в пределах 0,2 - 0,5. Для обеспечения рентабельности сквозное извлечение меди долно быть не менее 86-ов. При традиционном обогащении с получением кондиционных (товарных) концентратов происходит значительная потеря компонента 20 - 30. В данном направлении авторами работы (Тезисы докл. 3-го Всесоюзного совещания по химии и технологии халькогенов и халькогенидов. г. Караганда, 1986. с. 366-369. Авт. Бектурганов Н.С., Сарсембаев Н.М. и др.) предлагались методы окислительного обжига богатых медно-сульфидных концентратов с содержанием меди 46,4 и серы более 10 при 750 - 800 С, а также паровой обжиг при 600 - 800 С. Продуктами обжига являются оксидный огарок, направляемый на восстановительную плавку, который непригоден к гидрометаллургической переработке, из-за плохой растворимости в растворах реагентов, кроме того богатый по меди огарок, целесообразно перерабатывать пирометаллургический. Поэтому эти методы неприменимы для переработки бедных по меди и сере концентратов. Поэтому для переработки забалансовых руд приемлемы гидрометаллургические или комбинированные методы, включающие обжиг концентрата. Известны способы переработки забалансовых руд Способ подземного, кучного выщелачивания медных руд (А.с. СССР 1258863, 1986. Б.И. 35) и(Даваасамбуу Д., Дамдинжав Ж., Болор-Эрдэнэ Д. Перспектива расширения гидрометаллургического производства меди на базе забалансовых руд,вывозимых во внешние отвалы карьера Эрдэнэт // В кн. Новые решения в технике и технологии добычи и переработке медно-молибденовых руд. Эрдэнэт. 2000) и т.д. Способ осуществляется орошением раствором серной кислоты в присутствии реагентных окислителей,как двухвалентная медь, трехвалентное железо и других дорогих окислителей - перманганат калия, пероксид водорода. К их основным недостаткам следует отнести- низкая степень извлечения целевого компонента, в частности, меди (не более 70)- большой расход кислоты в случае большого содержания карбонатов- большая потеря дорогих окислителей. Известны способы, осуществляемые по схеме Обогащение - переработка концентрата. Метод разработан для получения богатых концентратов и последующей переработки по пирометаллургической схеме - Плавка на штейн-конвертирование и электролиз или по комбинированной схеме - Обжиг и выщелачивание готового концентрата, а также выщелачивание концентрата растворами реагентов в присутствии дорогих реагентов. Основными недостатками методов являются- необходимость операции от 2-х до 5-ти кратных перечисток для получения богатого кондиционного концентрата на стадии обогащения, что приводит к потере ценных компонентов, например, меди на 2030 необходимость применения дорогих реагентов при подготовке концентрата грануляции к пирометаллургическому переделу (обжиг или плавка)- невозможность достижения полноты обжига богатых сульфидных концентратов для последующего выщелачивания, из-за легкоплавкости материала и низкой температуры разложения сульфатов. Поэтому целесообразно обогащение таких руд максимальным извлечением ценных компонентов в концентрат, при котором получаются бедный по тем компонентам и сере (4 - 10) черновой концентрат,направляемый на переработку по комбинированной схеме, включающий стадии сульфатизирующего обжига и дальнейщую переработку огарка гидрометаллургическими приемами. Известен близкий по сущности к предлагаемому изобретению Способ извлечения металлов из сульфидных руд сульфатированием (ФЛАКС Соломон. Дата соответствия ст.22/39 РСТ 2001.05.29. Номер и дата международной или региональной заявки 00/00513 (29.08.2000). Номер и дата международной или региональной публикации 01/16384 (08.03.2001). Изобретение относится к гидрометаллургической обработке металлосодержащих сульфидных руд и концентратов. Осуществляют реакцию путем смешивания металлосодержащего сульфида руд и концентратов,металл в которых выбран из группы, состоящей из железа, меди, цинка, никеля, кобальта и марганца, с концентрированной серной кислотой при температуре от 300 С до 400 С в присутствии кислорода для получения твердого сульфата металла и газообразного продукта реакции, которым в основном является триоксид серы. Экстрагируют твердый сульфат металла разбавленным раствором серной кислоты, имеющим концентрацию от 5 до 35, для извлечения из него металлических компонентов и образования металлосодержащего раствора. Соединяют газообразный триоксид серы, образовавшийся в результате реакции, с металлосодержащим раствором для осаждения сульфата металла из данного раствора и получения серной кислоты с концентрацией в растворе примерно до 35-50. Основными недостатками являются невозможность автогенного поддержания температурного интервала при обжиге малосернистого чернового концентрата,нерациональность использования серы в концентрате для сульфатизации. Близким по сущности к предлагаемому изобретению является Термогидрометаллургический способ комплексной переработки медного концентрата колчеданных руд с извлечением цветных и благородных металлов (Заявка к патенту РФ 2004122783/02 от 2004.07.27/ Винокуров С.Ф.). Способ переработки медного концентрата колчеданных руд включает сульфатизирующий обжиг исходного концентрата с содержанием серы 38- 40 и выщелачивание огарка с выделением металлов, при малосернистых концентратов с получением охлажденных огарков на выходе из печи, т.е. повышение К.П.Д. тепловой энергии автогенного процесса. Указанный технический результат достигается,путем обеспечения автогенности обжига гранулированного чернового малосернистого концентрата при 500 - 600 С в обжиговой шахтной печи за счет полноты использования тепла обожженного огарка в условиях противотока материала и подаваемого через фурменный пояс воздуха и получением охлажденного огарка на выходе из печи. Для этого зону обжига при динамическом режиме работы печи держат выше над фурменным поясом на определенной высоте в зависимости от содержания серы в обжигаемом материале. Шахтная печь является самым энергосберегающим обжиговым (также,плавильным) агрегатом, так как создается возможность для использования принципа противотока отходящих газов и обжигаемого материала для полноты теплообмена. Если при обжиге высокосернистого концентрата возникает обратная задача и не используется тепло горячего огарка для подогрева подаваемого воздуха, при обжиге малосернистого концентрата важно учитывать эту возможность. Огарок направляют на переработку известными методами выщелачиванием раствором серной кислоты с последующим извлечением меди по схеме экстракция- электролиз или электролиз. Примеры конкретного осуществления изобретения Для опытов использовался черновой медносульфидный флотоконцентрат,полученный из забалансовых руд месторождений Саяк 3 и Анненское (Республика Казахстан), составы которых приведены в таблицах 1 и 2. Таблица 1 Состав полученных черновых флотоконцентратов из представленных проб руд месторожденияСаяк 3. этом сульфатизирующий обжиг исходного медного концентрата проводят на воздухе при температуре муфельной печи 500-600 С в течение 90-180 минут,полученный огарок выщелачивают раствором серной кислоты или водой с отделением кека и фильтрата, из последнего электролизом выделяют медь, осушенный кек шихтуют с окислителем и хлоридами щелочных и щелочноземельных металлов и проводят термообработку при температуре 450-550 С с получением спека, который выщелачивают раствором соляной кислоты, и из полученного фильтрата путем сорбции выделяют благородные металлы. Основными недостатками изобретения являются- условия процесса не моделирует процесс сульфатизирующего обжига малосернистых концентратов, например, с содержанием серы ниже 12 серы- трудность моделирования процесса при автогенном обжиге с использованием обжигового агрегата, поскольку, как правило, высокосернистые концентраты при окислительном обжиге спекаются- не учитывается получение охлажденного огарка на выходе из печи без дополнительных сложных устройств охлаждения. Итак, все известные методы переработки забалансовых сульфидных руд не учитывают получения чернового (бедного) концентрата и его переработку комбинированными методами, включающих обжиг без подачи тепловой энергии извне с получением охлажденного огарка. Раскрытие изобретения Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение температурных условий автогенного сульфатизирующего обжига Таблица 2 Состав полученных черновых флотоконцентратов из представленных проб забалансовых руд месторождения Анненское Концентрат 2 При определении содержания элементов в образцах использовался метод рентгенофлюоренцентного анализа с изотопным возбуждением(-109 и А-241). Обжиг проводился в укрупненной лабораторной шахтной печи и при этом использовался гранулированный флотоконцентрат (средний диаметр гранул 8 мм). Печь имел фурменный пояс и кожух с электрообогревом для зажигания концентрата. В печь загружали гранулированный флотоконцентрат и включался электрообогрев, контролируя температуру по высоте шахты печи хромель-алюмелевыми термопарами в чехлах, соединенных датчиком температуры. По мере достижения температуры 400 С электрообогрев отключали и через фурменный пояс подавали воздух с помощью компрессора или смесь с кислородом (из баллона), контролируя ротаметрами. Тарельчатый питатель обеспечивал необходимую производительность по огарку и нужную зону обжига по высоте шахты печи на определенном расстояний от фурменного пояса. Во всех опытах расход воздуха составлял 0,2 мл/с на см 2 поперечной площади шахты печи, что обеспечивала постоянную температуру обжига при определенной высоте от фурменного пояса. Для изменения зоны обжига печи по высоте шахты (расстояние от фурменного пояса) обжиг проводили в стационарном режиме до достижения мл/с на см 2) обеспечивался полный переход меди из огарка в раствор до 98 при выщелачивании раствором серной кислоты 120 г/л, ЖТ 31 и температуре 85 С. Поэтому для выяснения обеспечиваемости автогенности процесса меняли только зону обжига по высоте шахты (в см, от уровня фурменного пояса), проводя обжиг при каждом опыте до 20 часов или до потухания. Результаты обжига представлены в таблице 3. Таблица 3 Результаты опытов нужного уровня, затем по мере достижения включали питатель с установленной скоростью разгрузки. Для проверки полноты сульфатизирующего обжига огарок подвергали выщелачиванию сернокислым раствором, концентрацией 120 г/л при ЖТ 31 и кек и раствор анализировали на содержание меди. При температуре 550 С, времени нахождения материала(концентрат 1), более богатого по сере, в зоне обжига 90 минут (или заданной скорости подачи воздуха 0,2 Расстояние зоны Удельная обжига от скорость подачи фурменного пояса, воздуха, м 3/с на см м 2 0 0,060 10 0,060 20 0,060 30 0,060 40 0,060 40 0,075 40 0,075 40 0,050 40 0,050 Как видно из таблицы 2 наиболее устойчивый процесс автогенного обжига в указанном интервале температур (500 - 600 С) достигается при удалении зоны обжига от уровня фурменного пояса на 20 см и выше и удельной скорости 0,050 - 0,060 м 3/с на м 2 площади поперечного сечения шахты печи, что можно объяснить более полным теплообменом между огарком и воздухом, поступлением в зону обжига нагретого воздуха с достаточной температурой для полноты сульфатизации всей сульфидной серы. Повышение удельной объемной скорости подачи воздуха выше 0,060 м 3/с на 1 м 2 площадь, также,приводит нарушению процесса,поскольку температура повышается выше 600 С и начинается разложение сульфатов. Наиболее оптимальный расход воздуха,независимо от содержания серы,обеспечивается в интервале удельной скорости подачи воздуха 0,050 - 0,060 м 3/с на м 2 площади шахты печи. Выбор высоты зоны интенсивного обжига (с максимальной температурой) от уровня фурменного пояса зависит от содержания серы в концентрате, а и температура огарка на уровне фурменного пояса как от содержания серы, так и высоты зоны обжига. Поэтому в зависимости от необходимых параметров подбирается высота слоя в каждом конкретном случае и как отличительный признак следует взять принцип удаленности зоны обжига от фурмы и удельный расход воздуха 0,050 - 0,060 м 3/с на м 2 площади. Эти факторы характерны и для промышленных шахтных печей для указанного состава концентрата с указанным минимальным содержанием серы, а также Обеспечиваемость автогенности и полноты обжига, да или нет Нет Нет Да Да Да Нет Да Да Да при е повышенном содержании. Поэтому отличительными признаками предлагаемого изобретения являются выбор расстояния между зоной обжига и фурменным поясом (увеличение расстояния способствует более полному охлаждению огарка) и удельную скорость подачи воздуха 0,050 - 0,060 м 3/с на м 2 площади шахты для поддержания рабочей температуры в интервале 500 - 600 С. Преимуществом предлагаемого способа переработки забалансовых сульфидных медных руд от известных, является обеспечение температуры автогенного сульфатизирующего обжига при обжиге малосернистых сульфидных концентратов, что применимо и для обжига высокосернистых концентратов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ комплексной переработки концентратов бедных забалансовых сульфидных руд, включающий обогащение с получением концентрата,сульфатизирующий обжиг концентрата при 500 600 С, выщелачивание огарка раствором серной кислоты и переработку раствора, отличающийся тем,что обжигу в шахтной печи подвергают черновой концентрат при удельном расходе воздуха 0,050 0,060 м 3/с на м 2 площади поперечного сечения шахты печи и зону обжига держат выше над фурменным поясом в зависимости содержания серы в концентрате и от необходимой температуры огарка. Степень извлечения меди в раствор,58 88,1 98,2 98,1 98,1 85,6 98,5 98,5 98,6