Способ переработки сульфидных полиметаллических промпродуктов и окисленных материалов

(51) 22 13/02 (2006.01) 22 15/02 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Сущность изобретения заключается в переработке сульфидных полиметаллических промпродуктов и окисленных материалов с добавлением в качестве сульфидизатора высокосернистого медно-свинцово-цинкового или медно-свинцового концентрата. Расход сульфидизатора выбирается из соотношения содержания меди в шихте к содержанию серы в загружаемом сульфидизаторе равном 0,7-1,4. Процесс продувки расплава осуществляют с начала природным газом, а затем воздухом,обогащенным кислородом. При этом достигается комплексное извлечение всех металлов с высоким выходом.(76) Досмухамедов Нурлан Калиевич Меркулова Валентина Петровна Жолдасбай Ержан Есенулы Нурлан Гульмира Багдаткызы(56)15417 , 15.02.2005 Досмухамедов Н.К. и др. Состав исходной шихты шахтной сократительной плавки // Горный журнал Казахстана. 2013, 8, с.18-21.1566746 1, 10.06.1999607850 1, 25.05.1978(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОМПРОДУКТОВ И ОКИСЛЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к цветной металлургии,в частности к пирометаллургическим способам получения цветных металлов. Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к пирометаллургическим способам получения цветных металлов. В настоящее время для промышленного получения меди, свинца и цинка в переработке используются сложные по минералогическому и химическому составу полиметаллические руды, из которых невозможно получить качественные селективные концентраты. Кроме того, эти руды содержат и другие ценные металлы, такие как золото, серебро, рений, а также элементы (мышьяк,сурьма) отрицательно влияющие на качество получаемой конечной продукции. В процессе металлургической переработки концентратов, получаемых из полиметаллических руд, образуется множество окисленных материалов(конверторные шлаки, пыли, возгоны, кеки, шламы) и сульфидных промпродуктов (бедные медносвинцовые штейны шахтной восстановительной плавки, медные шликеры от рафинирования свинца и др.). Это приводит к снижению прямого извлечения ценных компонентов в конечные продукты, к накоплению и складированию этих материалов или возврату их в голову процесса, а,следовательно, к увеличению общей нагрузки на оборудование и снижению экономических показателей, как по производительности, так и по качеству продукции. Одним из перспективных направлений повышения прямого и комплексного извлечения металлов является самостоятельная совместная переработка окисленных материалов и сульфидных промпродуктов. Известен способ переработки сульфидных промпродуктов и материалов в отражательной печи в присутствии восстановителя с продувкой природным газом, отстаивании расплава в течение 1,5 часа. После чего выпускается черновой свинец, а в оставшийся промежуточный штейновый расплав загружают кварцевый флюс в количестве 2-5 от веса расплава и продувают ванну воздухом,обогащенным кислородом в течение 25-30 минут с последующей продувкой природным газом в течение 30 минут. После чего ванну отстаивают 1,5 часа и выпускают товарный штейн. В оставшийся черновой свинец загружают новую порцию шихты и продувают свинцовую ванну последовательно воздухом,обогащенным кислородом, в течение 15-20 минут и природным газом (15-20 минут), отстаивают расплав в течение 2-х часов и выпускают черновой свинец в качестве товарной продукции. Оставшийся шлакоштейновый расплав используют в повторной операции (Аналог, Патент РК 39543, бюл. 3 от 15.03.2004 г). К недостаткам данного способа относится невостребованнссть окисленных материалов,образующихся в большом количестве в производстве меди и свинца (пыли, кеки, возгоны,конверторные шлака и др.). Чтобы не возвращать их в основное производство требуются другие технологии их переработки. Известен способ переработки окисленных полиметаллических промпродуктов и материалов,по которому окисленные промпродукты(конверторные шлаки, свинцовые пыли, кеки,шламы) перерабатываются самостоятельно совместно с сульфидными материалами (медносвинцовые штейны, шликеры и др.) при определнном их соотношении.(Прототип,предварительный Патент 15417, от 15.02.2005,бюл. 2). Согласно этому патенту шихта,состоящая из окисленных полиметаллических промпродуктов и сульфидных полиметаллических материалов, перерабатывается в печи шахтного типа путм загрузки е на ванну расплавленной соды,продувки расплава воздухом,обогащенным кислородом, в присутствии флюса с последующей продувкой природным газом, отстаивании расплава и выпуском чернового свинца и медного штейна как товарных продуктов. Оставшийся в печи шлак используется на повторных операциях. По мере накопления шлака в печи он после обеднения может быть использован в производстве строительных материалов. К недостаткам данного способа относится то, что образующиеся возгоны при продувке расплава воздухом, обогащенным кислородом, и продувке природным газом значительно разубоживаются по содержанию рения, мышьяка, сурьмы и других летучих соединений, а благородные металлы примерно поровну распределяются в черновом свинце и штейне, что затрудняет их дальнейшее извлечение в самостоятельные продукты. Целью предлагаемого изобретения является повышение извлечения цветных, редких и благородных металлов в продукты, пригодные для их дальнейшего извлечения свинца - в черновой свинец, меди - в штейн, цинка -в шлак, рения - в пыль. Поставленная цель достигается тем, что в шихту,состоящую из окисленных промпродуктов(конверторные шлаки, свинцовые пыли, кеки,шламы) и сульфидных материалов (медносвинцовые штейны, шликеры и др.) добавляется в качестве сульфидизатора медно-свинцово-цинковый или медно-цинковый концентрат при отношении содержания меди в шихте к содержанию серы в загружаемом сульфидизаторе равным 0,7-1,4. Интервал отношения содержания меди к содержанию серы в загрузке выбран таким, чтобы количество серы не было избыточным и не приводило к росту содержания свинца в штейне изза его сульфидирования (нижний предел), но количество серы было достаточным для сульфидирования меди и части примесей, в основном рения, мышьяка и сурьмы, с возгонкой их в виде малотоксичных сульфидных соединений(верхний предел). Способ осуществляется следующим образом. Указанная шихта перерабатывается в печи шахтного типа путм загрузки е на ванну шлакового расплава. После расплавления шихты расплав продувается природным газом, затем воздухом,обогащенным кислородом. Продувка расплава природным газом осуществляется с его расходом 15-20 м 3/ч. в течение 10-15 минут, что обеспечивает благоприятные условия для сульфидирования оксидов мышьяка, сурьмы и рения избыточной серой, получаемой в результате диссоциации высших сульфидов, загружаемых в составе сульфидизатора по реакциям 20,520,52(2)22,(3) где- мышьяк, сурьма, рений. Наряду с этим, дополнительное количество сульфида железа и элементарной серы, образуемые по реакциям (1) и (2) также будут сульфидировать оксид меди (2) и интерметаллиды меди (32,32) с образованием соединений с высоким давлением паров. 22(7) Количества серы при работе по способупрототипу недостаточно для осуществления реакций (3)-(7). Эти реакции интенсивно протекают при продувке расплава природным газом - в условиях восстановительной атмосферы, без доступа кислорода. Продувка расплава на начальной стадии природным газом позволяет достичь максимального извлечения рения в пыль. Кроме того, глубокая возгонка мышьяка и сурьмы в первой стадии плавки создает благоприятные условия для улучшения качества получаемых целевых продуктов - медного штейна и чернового свинца за счет более полного их удаления в виде малотоксичных и летучих сульфидных соединений в виде возгонов. Присутствующие в шихте оксид и сульфид свинца, взаимодействуя между собой, будут образовывать металлический свинец по реакции 2 РО 3 Р 2(8) Наличие перемешивания расплава природным газом будет способствовать укрупнению мелких капель свинца, образующихся по реакции (8), и осаждению их в виде металлического свинца в донной фазе. При этом создаются наилучшие условия отстаивания (разделения фаз), что способствует повышению извлечения свинца в черновой металл с высокой концентрацией в нем благородных металлов. Продувка расплава природным газом обеспечивает и восстановление свинца из его сульфидов и оксидов до металлического свинца, а также разлагает присутствующие в окисленных материалах сульфаты цветных металлов до их оксидов по реакции 4 СН 4 МеОСО 22 Н 2(9) Образуемые по реакции (9) оксиды меди и свинца вступая во взаимодействие по реакциям (4),(5) и (8) переходят в целевые продукты, повышая извлечение меди в штейн, а свинца - в черновой свинец. Оксид цинка, связываясь с кремнеземом, в дальнейшем концентрируется в шлаке, повышая тем самым его содержание в шлаке. После формирования в печи конденсированных фаз - чернового свинца и шлако-штейнового расплава начинают продувку воздухом,обогащенным кислородом. В результате такой продувки обеспечивается максимальный перевод цинка и железа в шлак за счет окисления их сульфидов до оксидов с дальнейшим связыванием последних с кремнеземом и оксидом кальция с образованием шлаковой фазы. После продувки воздухом,обогащенным кислородом, в течение 25-30 минут расплав отстаивается в течение 2-х часов для разделения фаз по плотности чернового свинца, штейна и шлака. Выпускаемый черновой свинец является товарным продуктом и содержит не менее 97 свинца и 0,15-0,2 меди. В черновом свинце будет сконцентрировано максимальное количество, до 85 содержащихся в шихте благородных металлов и минимальное количество мышьяка и сурьмы, так как основная их часть извлекается в возгоны при последовательной восстановительно-окислительной продувке. Получаемый медный штейн также является товарным продуктом и содержит 45-55 меди и минимальное количество свинца (5-6). Образующиеся возгоны,содержащие в основном, сульфиды мышьяка сурьмы, рения с незначительными их оксидами улавливаются,анализируются и перерабатываются с извлечением ценных составляющих в товарные продукты. После выпуска чернового свинца и медного штейна к оставшемуся в печи шлаку загружают новую порцию шихты и проводят повторную операцию. По мере накопления шлака его выпускают из печи и подвергают дальнейшей переработке с целью извлечения из него цинка известными способами. Принципиальная технологическая схема переработки сульфидных полиметаллических промпродуктов и окисленных материалов представлена на рисунке 1. Пример. Проверку способа осуществляли на промышленной печи шахтного типа мкостью 10 т. В качестве исходных составляющих шихты использовали свинцовые кеки следующего состава,свинец - 42,5 медь - 3,4 цинк - 11,0 сера - 13,6 мышьяк - 0,4 сурьма - 0,23 серебро - 280 г/т. Свинцовые пыли конверторного передела содержали,свинец - 49,8 медь - 3,4 цинк - 6,2 сера - 11,4 мышьяк - 2,96 сурьма - 2,02 рений - 240 г/т. Усредннный состав сульфидного промпродукта,медь - 13,0 свинец - 33 железо - 17 сера - 15 мышьяк - 2,7 сурьма - 0,97 серебро - 30 г/т. В качестве сульфидизатора использовался коллективный медно-свинцово-цинковый концентрат следующего состава,медь - 8,0 цинк - 11,0 свинец - 1,08 железо - 30,0 сера - 34,6. В качестве флюса использовался кварц состава, 2 - 94,5 СаО - 56,3- 0,2. Известняк состава,СаО - 56,3 2 - 0,4. Результаты опытов представлены в таблице 1 Таблица 1 Результаты примеров способа переработки сульфидных промпродуктов и окисленных материалов совместно с сульфидизатором Шихта, отношение ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ переработки сульфидных полиметаллических промпродуктов и окисленных материалов,включающий загрузку флюса,последовательную продувку расплава воздухом,обогащнным кислородом и природным газом,отстаивание и раздельный выпуск чернового свинца и медного штейна с использованием образовавшегося шлака на повторных операциях,отличающийся тем, что в шихту в качестве сульфидизатора добавляют высокосернистый медно-свинцово-цинковый или медно-свинцовый концентрат. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход сульфидизатора выбирается из соотношения содержания меди в шихте к содержанию серы в загружаемом сульфидизаторе равном 0,7-1,4. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продувку расплава осуществляют вначале природным газом, затем воздухом, обогащнным кислородом.