Способ магнетизирующего обжига пиритсодержащего сырья

(51) 01 17/06 (2006.01) С 22 1/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ осуществляется за счет того, что процесс переработки пиритного сырья проводят на воздушном дутье в автогенном режиме, в печах кипящего слоя. Расход воздушного дутья составляет 1 нм 3 на 0.9-1.07 кг пирита. Температура в слое поддерживается на уровне 730-770 С. Затем проводится закалка или естественное охлаждение полученного пирротинизированного магнитного огарка. Огарок, полученный в устойчивом автогенном режиме термической диссоциации,представлен преимущественно пирротином. Состав пирротина в продуктах обжига зависит от условий термообработки и связан с достигаемой при обжиге десульфуризацией. Магнитная восприимчивость продуктов зависит от полноты диссоциации,достигая 10-12 от магнитной восприимчивости железа при десульфуризации 41-52.(72) Луганов Владимир Алексеевич Чепуштанова Татьяна Александровна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ МАГНЕТИЗИРУЮЩЕГО ОБЖИГА ПИРИТСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ(57) Данный способ может применяться в области цветной металлургии, в частности при переработке пиритсодержащего сульфидного сырья, также в химической промышленности. Переработка пиритного сырья с получением ферромагнитного пирротинизированного продукта 20508 Данный способ может применяться в области цветной металлургии, в частности при переработке пиритсодержащего сульфидного сырья,в химической промышленности. Известен способ обжига авторское свидетельство СССР 489382, опубликовано 07.12.1983,бюллетень 45 осуществляемого при 700-800 С без доступа воздуха в течение 1-2 ч. Пиритсодержащее сырье подвергается термическому разложению. В результате термического воздействия на сырье при 700-800 С в течение 1-2 ч без доступа воздуха выделяется элементная сера,разрушается кристаллическая решетка пирита, и продукт переходит в ферромагнитное состояние, что позволяет разделять его на магнитную и немагнитную фракции. Недостатками способа являются необходимость создания нейтральной атмосферы, большой расход энергии, так как процесс разложения протекает с большим теплопотреблением, низкая производительность процесса, сложность организации процесса в непрерывном режиме. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ патент США 4,386,061, опубликовано 31.05.1983 переработки пиритсодержащего полиметаллического материала, включающего в себя термическую обработку материала в атмосфере восстановительного газа или водорода при температуре 450500 С в течение 30-60 минут в качестве восстановительного газа служат продукты сжигания мазута обожженный материал охлаждают со скоростью 2-4 градуса в минуту и затем отправляют на магнитную сепарацию. Недостатками способа являются необходимость создания восстановительной атмосферы, большой расход энергии, так как процесс протекает с большим теплопотреблением, низкая производительность процесса, возможность образования в результате термической обработки токсичных газов - сероводорода (2), сероуглерода (2) и серооксида углерода , низкая скорость охлаждения огарка, что требует дополнительного оборудования. Технической задачей предлагаемого способа является переработка пиритного сырья с получением ферромагнитного пирротинизированного продукта. Поставленная задача решается за счет того, что проводят автогенный пирротинизирующий обжиг пиритного концентрата на воздушном дутье в условиях кипящего слоя при температуре 730770 С, получаемые при этом продукты обладают удельной магнитной восприимчивостью, позволяющей использовать магнитную сепарацию для отделения пирротина от пустой породы и немагнитных сульфидов цветных металлов. В результате обжига пиритных концентратов в автогенном режиме на воздушном дутье в условиях кипящего слоя при температуре 730-770 С получают ферромагнитные пирротины, которые могут быть выделены при последующей магнитной сепарации. 2 Способ осуществляется следующим образом за счет термического разложения пирита на воздушном дутье в условиях кипящего слоя при температуре 730-770 С образуются пирротины,обладающие магнитными свойствами, достаточными для организации магнитного обогащения огарков. Выделяющаяся при разложении пирита сера связывает кислород газовой фазы с образованием сернистого ангидрида с выделением тепла, достаточного для организации процесса в автогенном режиме. Условия проведения процесса- расход воздушного дутья 1 нм 3 на 0.9-1.07 кг пирита(нормальные условия). Такие условия обеспечивают устойчивое кипение слоя и удельную производительность по концентрату - 26-29 т/м 2 сут. Среднее время пребывания материала в слое около 0.40-0.45 час, что при температуре слоя около 700 С обеспечивает отгонку не менее 40-42 серы. Регулирование температуры в печи осуществляется изменением скорости загрузки концентрата. Огарок, полученный в устойчивом автогенном режиме термической диссоциации, представлен преимущественно пирротином. Содержание окисленных фаз железа не превышает 3-5 , причем оксиды присутствуют в виде пленки на поверхности частиц пирротина крупностью более 0,1 мм. Состав пирротина в продуктах обжига зависит от условий термообработки и связан с достигаемой при обжиге десульфуризацией. Огарки включают пирротин,содержащий 46-47,8 ат. железа. Продукты разложения имеют высокую пористость и удельную поверхность. Разложение идет равномерно как у крупных, так и мелких частиц. Пример 1 Выполнены лабораторные исследования синтеза пирротинов из пирита. Пиритный концентрат обжигался в различных условиях с целью достижения различной степени разложения пирита. Продукты разложения подвергались гомогенизации по следующей схеме нагрев до температуры. 850 С, выдержка при этой температуре в течение 7 суток и затем охлаждение по двум режимам. По одному режиму проводилась закалка гомогенизированных образцов в жидком азоте, по другому - температура образцов в течение 2 суток опускалась до 320 С, при этой температуре образцы выдерживались в течение 2 суток после чего охлаждались вместе с печью. Результаты рентгенографического изучения (табл. 1) показывают, что гомогенизированные пирротины в полученных пробах представляют собой гексагональные пирротины, отличающиеся друг от друга лишь по величине параметров рештки. Тип сверхструктуры пирротинов, синтезированных из пиритов, типичен для пирротинов, синтезированных из железа и серы, и позволяет использовать дальнейшую магнитную сепарацию. Магнитная Примечание восприимч. ед. СИ 45.75 0.85 45.8 0.82 45.9 0.81 46.00 0.95 46.02 0.93 Закалка в азоте 46.3 1.25 46.3 1.28 46.8 1.84 47.0 2.01 47.5 1.310-2 47.5 1.210-2 46.0 1.05 46.12 1.1 Медленное охлаждение 46.12 1.08 46.12 1.08 46.12 1.12 46.12 1.12 46.3 1.34 46.75 1.82 47.1 310-2 48.4 1.810-2 48.4 1.90-2 Таким образом, скорость охлаждения пирротинов не оказывает принципиального влияния на его магнитные свойства. Пример 2 Выполнены полупромышленные исследования процесса пирротинизирующего магнетизирующего обжига в печах кипящего слоя в атмосфере продуктов сжигания мазута с содержанием в них кислорода 0.2-0.5, переработано 20 т пиритного концентрата. Удельная производительность составила - 3.6-7.2 т/м 2 сут. Продукты обжига без гомогенизации выгружались в примный бункер, где охлаждались в естественных условиях. Пирротинизированные огарки анализировались химически, рентгенографически и определялась их магнитная восприимчивость (табл. 2-4). Таблица 2 Магнитная восприимчивостьогарков пирротинизирующего обжига пиритных концентратов в атмосфере продуктов сжигания мазута с содержанием в них кислорода 0.2-0.5 Десульфуризация, 10.0 12.6 22.2 23.4 42.2 42.3 45.5 48.2 49.2 Результаты термической диссоциации пиритного концентрата при подаче нагретых бескислородных газов в слой через подину показали, что для обеспечения достаточно полной диссоциации пирита необходимо поддерживать температуру слоя на уровне не менее 680-700 С. При температуре поступающих в слой газов 1050-1100 С такая температура слоя достигается лишь при удельной производительности 3,6-7,2 т/м 2 сут. Увеличение скорости загрузки приводит к снижению температуры слоя и замедлению процесса диссоциации, а увеличение температуры газов, поступающих в слой, выше 1000 С ограничено огнеупорностью подины. Магнитная восприимчивость пирротинизированных огарков (табл. 2) зависит от степени разложения пирита и достигает значений 2.9-3.8 ед. СИ. Пример 3 Выполнены полупромышленные исследования процесса пирротинизирующего магнетизирующего обжига в печах кипящего слоя в атмосфере продуктов сжигания мазута с содержанием в них кислорода 7-12, переработано 30 т пиритного концентрата удельная производительность составила - 9-12 т/м 2 сут. Продукты обжига без гомогенизации выгружались в примный бункер,где охлаждались в естественных условиях. Таблица 3 Магнитная восприимчивостьогарков пирротинизирующего обжига пиритных концентратов в атмосфере продуктов сжигания мазута с содержанием в них кислорода 7-12 Десульфури в пирротине,ед.СИ зация,ат 39.8 46.6 1.1 41.5 47.5 1.9 42.2 46.85 1.4 45.1 47.5 1.9 45.6 46.66 3.1 48.7 47.03 2.3 50.5 47.77 3.6 51.8 46.54 3.9 При использовании в качестве псевдоожижающего агента продуктов сжигания топлива,имеющих температуру на входе в слой 750-780 С и содержащих 7-12 кислорода, выявлено, что кислород, содержащийся в дутье, преимущественно взаимодействует с парами элементной серы, отгоняемой из пирита. За счет тепла, выделяющегося при этом взаимодействии, температура слоя может устойчиво поддерживаться на уровне 730-770 С при удельной производительности 9-12 т/м 2 сут. Магнитная восприимчивость пирротинизированных огарков (табл. 3) зависит от степени разложения пирита и достигает значений 3.6-3.9 ед. СИ. Пример 4 Выполнены полупромышленные исследования процесса пирротинизирующего магнетизирующего обжига в печах кипящего слоя в атмосфере воздушного дутья в автогенном режиме. Переработано 30 т пиритного концентрата удельная производительность составила 26-29 т/м 2 сут. 3 20508 Продукты обжига без гомогенизации выгружались в примный бункер, где охлаждались в естественных условиях. Таблица 4 Магнитная восприимчивостьогарков пирротинизирующего обжига пиритных концентратов при обжиге в автогенном режиме на воздушном дутье Десульфуризация,26.4 33.1 35.8 44.5 48.4 48.4 46.15 50.4 50.75 50.9 51.5 Наиболее высокопроизводительным является вариант пирротинизирующего обжига пиритного концентрата с использованием воздушного дутья,позволяющий достичь удельной производительности 26-29 т/м 2 сут при десульфуризации 45-49. Получаемый твердый продукт обжига представлен пирротином, содержащим не более 3-5 оксидов железа. Степень использования кислорода при пирротинизирующем обжиге превышает 95 за счет того, что в слое имеется избыток сульфида по сравнению с количеством подаваемого с дутьем кислорода. Следовательно,состав пирротина в продуктах автогенного пирротинизирующего обжига зависит от температуры процесса, которая, в свою очередь, зависит от скорости подачи концентрата в слой и соотношения между подаваемым дутьем и загруженным концентратом. Магнитная восприимчивость пирротинизированных огарков (табл. 4) зависит от степени разложения пирита и достигает значений 2.8-2.9 ед. СИ. Таблица 5 Влияние скорости загрузки концентрата в печь на температуру слоя и состав получаемого пирротинового огарка Скорость Расход дутья Температура слоя,Содержание в Извлечениев Состав загрузки кг/час нм 3/час С огарке,газ,Пирротина,ат 290 360 730 56.3 32.3 50.1 47.30 325 360 730 56.9 34.4 47.4 46.90 340 360 728 57.1 33.5 49.0 47.20 365 360 720 57.3 35.0 46.7 46.90 370 360 723 58.3 34.3 48.7 47.15 385 360 718 58.7 35.4 47.5 47.00 420 360 705 57.5 36.7 44.5 46.75 455 360 690 56.1 37.9 41.3 46.60 Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что вне зависимости от атмосферы в печи, магнитная восприимчивость продуктов зависит от полноты диссоциации, достигая 10-12 от магнитной восприимчивости железа при десульфуризации выше 40 . Увеличение магнитной восприимчивости с ростом десульфуризации связано с изменением состава пирротина, и с увеличением количества пирротина в огарках. В устойчивом режиме автогенного пирротинизирующего обжига полученные продукты обладают удельной магнитной восприимчивостью, позволяющей использовать магнитную сепарацию для отделения пирротина от пустой породы и немагнитных сульфидов цветных металлов. Продукты пирротинизирующего обжига обладают магнитными свойствами (магнитная восприимчивость огарка достигает 2-3 ед. СИ), огарок представляет собой практически чистый пирротин с примесью 2-3 оксидов железа. Таким образом, предложенный способ магнетизирующего обжига пиритных концентратов,проводимый в печах кипящего слоя, по сравнению с существующими способами позволяет 4- осуществлять процесс на воздушном дутье в автогенном режиме в промышленных печах кипящего слоя, оборудованных герметичными узлами загрузки, выгрузки и пылеулавливания, аналогичных печам для обжига медных концентратов- организовать процесс без решения специальных вопросов охраны труда и техники безопасности специальной подготовки обслуживающего персонала- легко регулировать температуру процесса,поддерживая е на заданном уровне- получать высокий коэффициент использования кислорода дутья, что приводит к снижению затрат на дутье и повышению содержания ангидрида в газах- получать продукты пирротинизирующего обжига, обладающими магнитными свойствами(магнитная восприимчивость огарка достигает 2-3 ед.СИ)- не проводить особый процесс охлаждения огарков для последующей магнитной сепарации- поддерживать высокую производительность процесса - 26-29 т/м 2 сут при десульфуризации 4549- изменяя температуру слоя и скорость загрузки,влиять на состав, а, следовательно, и на свойства получаемого пирротинизированного огарка (табл. 5). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ магнетизирующего обжига пиритсодержащего сырья, включающий нагрев материала, охлаждение пирротинизированного огарка и последующую магнитную сепарацию, отличающийся тем, что нагрев проводят на воздушном дутье в автогенном режиме при температуре в слое 730-770 С, в печах кипящего слоя, при расходе воздушного дутья 1 нм 3 на 0.9-1.07 кг, затем охлаждают естественным способом или закаляют.