BG66201B1

BG66201B1 - Метод за рециклиране на шлаки от производството на мед

Info

Publication number: BG66201B1
Application number: BG10110223A
Authority: BG
Inventors: Георги ГЮРОВ; Чавдар ГЕОРГИЕВ; Митко БЕЛОМОРСКИ; Атанас ГЮРОВ; Стойко ГЮРОВ
Original assignee: Георги ГЮРОВ; Чавдар ГЕОРГИЕВ; Митко БЕЛОМОРСКИ; Атанас ГЮРОВ
Priority date: 2008-09-23
Filing date: 2008-09-23
Publication date: 2012-01-31
Also published as: WO2010034085A1; EP2331717A1; BG110223A; EP2331717B1

Abstract

Изобретението се отнася до метод за рециклиране на шлаки от производството на мед, съдържащи железен силикат-фаялит, при който фаялитът се окислява на въздух при температури на окисление от 700 до 1100 градуса С и времетраене 3 до 5 h. Към окисления фаялит се добавя хидроксид или карбонат на алкален метал и сместа се обработва до получаване на смес от силикат и железни оксиди. Този продукт се смесва с вода и се нагрява при атмосферно налягане до температура 100 градуса С или при налягане от 0.6 до 1.5 МРа и температура от 150 до 250 градуса С, при което силикатът преминава във воден разтвор, неразтворените железни оксиди се отделят чрез утаяване или филтруване, след което се промиват с вода или воден разтвор до 0.25 М на минерална киселина - солна или сярна киселина.

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до безотпаден метод за рециклиране на шлаки от производството на мед до железен концентрат, силикат на алкален метал или разтвор на силиций в хидроксид на алкален метал, който може да бъде използван за производството на водно стъкло. Методът се отнася както за рециклиране на опашки от флотация на медни руди, така и на шлаки от производството на мед по пирометалургичен метод.

Предшестващо състояние на техниката

При производството на мед се отделят голямо количество твърди отпадни продукти (шлаки), съдържащи основно железен силикат - фаялит (2FeO.SiO₂), алуминиев оксид, калциев оксид, както и олово, цинк, мед и молибден, арсен и селен в концентрации под един процент. Депонирането на отпадайте продукти създава сериозни екологични проблеми и изисква значителни разходи за под държането на депата.

Известно е, че фаялитът (2FeO.SiO₂) е устойчив на разредени киселини и основи. Концентрираните киселини и основи разтварят шлака, но с голяма консумация на реагента. От друга страна е известно, че алкалните метали (Na, Ка) образуват със силициевия диоксид (SiO₂) водоразтворими силикати. Известно е също така, че при окисление фаялитът (2FeO.SiO₂) се трансформира в механична смес от оксиди (Fe₂O₃, Fe₃O₄ и SiO₂).

От DE 199 46 326 е известен метод за рециклиране на фаялит съдържаща шлака, който включва обработване на гранулираната шлака със сярна киселина, окисление на железните съединения в шлаката при температура от 550 до 750°С за време от 1 до 4 h, филтруване на шлаката с вода при стайна температура и разтваряне на съединенията на цветни метали - Zn, Си.

Известният метод не осигурява извличане на желязосъдържащите компоненти от шлаката и съответно, и при този метод има нужда от депониране на отпадайте продукти от производството на мед, което е свързано с разходи за поддържане на депата, и с негативно влияние на те зи депа върху околната среда.

Техническа същност на изобретението

Целта на изобретението е да се създаде метод за рециклиране на твърдите отпадни продукти от медното производство до полезни продукти - железен концентрат и силикат на алкален метал или разтвор на силиций в хидроксид на алкален метал, който може да бъде използван за производство на водно стъкло, като се избягва създаването и поддържането на депа за отпадните продукти на медното производство и съответно се избягва негативното им влияние върху околната среда.

Целта е постигната като е създаден метод за рециклиране на шлаки от медното производство, включващ четири основни стъпки:

1) Окисляване на фаялита в шлака до смес от магнетит, хематит и кварц;

2) Третиране на сместа от магнетит, хематит и кварц с хидроксид или карбонат на алкален метал при температури от 400 до 1100°С до получаване на продукт - смес от железни оксиди Fe₂O₃. Fe₃O₄ и силикат на алкален метал;

3) Третиране на получения продукт с вода при температури 90-250°С и налягане 0.1-4 МРа, и получаване на твърд остатък от железни оксиди, разтвор на силиций в хидроксид на алкален метал и/или силикат на алкален метал;

4) Отделяне на железните оксиди от разтвора със или без промиване на твърдия остатък с вода или воден разтвор до 0.25 М на минерална киселина - HCI, H₂SO₄.

Целта е постигната и с метод за рециклиране на шлаки от производството на мед, съдържащи железен силикат - фаялит, характеризиращ се с това, че фаялитът се окислява на въздух при температура на окисление 700 до 1100°С и времетраене 3 до 5 h, към окисления фаялит се добавя хидроксид или карбонат на алкален метал и вода, сместа се нагрява до температура 150 до 250°С, и налягане 0.6 до 4 МРа, при което силикатът преминава във воден разтвор, неразтворените железни оксиди се отделят чрез утаяване или филтруване, след което се промиват с вода или воден разтвор до 0.25М на минерална киселина - солна или сярна киселина.

В резултат на тези четири стъпки се получава железен концентрат и силикат на алкален

66201 Bl метал и/или разтвор на силиций в хидроксид на алкален метал, който може да бъде използван за производство на водно стъкло.

Химическият и гранулометричен състав на така получения железен концентрат са под- 5 ходящи за пелетизиране и използване за произ водство на чугун или феросплави.

Окислението на фаялита се провежда на въздух със или без добавяне в газовата атмосфера на кислород. Температурите на окисление са от 700 до 1100°С и времетраене 3-5 h, при което протичат реакциите:

2FeO.SiO₂ +'Λ О₂—► Fe₂O₃ + SiO₂ (1)

2FeO.SiO₂ + 1/3 О₂-> Fe₃O₄ + SiO₂ (2)

Окислението може да се проведе в тиглова, шахтова или въртяща се пещ без или със размесване. Шлаката е в прахообразно състояние с размери на зърната от 10 до 300 microm, което осигурява интензивно протичане на процеса. По-големи частици също биха се окислили, но за сметка на интензивността на процеса.

Към окислените частици се добавя някое от изброените съединения: натриев карбонат Na₂CO₃, калиев карбонат К₂СО₃, натриева основа NaOH, калиева основа КОН. Сместа се нагрява до температури от 400 до 1100°С, където при изотермични условия се разбърква интензивно определено време, за да протекат реакции от вида:

М₂СО₃ + xSiOz = M₂O*xSiO₂ + О₂ (3)

2МОН + xSiO₂ = M₂O‘xSiO₂ + Н₂О (4) където М е натрий Na или калий К.

Полученият продукт представлява смес от железни оксиди Fe₂O₃, Fe₃O₄ и силикат M₂O*xSiO₂ или разтвор на силиций в изброените съединения. Продуктът се смесва с вода при температури 90-250°С и налягане 0.1-4 МРа, при което силикатът преминава във воден разтвор, а неразтворените железни оксиди се отделят чрез филтруване или утаяване и се промиват с вода или воден разтвор до 0.25М на минерална киселина - солна или сярна киселина.

Към окислените частици се добавя някое от изброените съединения: натриев карбонат Na₂CO₃, калиев карбонат натриева основа NaOH, калиева основа КОН и вода, сместа се нагрява до температура 150 до 250°С и наля гане 0.6 до 4 МРа, при което силикатът преминава във воден разтвор, неразтворените железни оксиди се отделят чрез утаяване или филтруване, след което се промиват с вода или воден разтвор до 0.25М на минерална киселина - солна или сярна киселина.

Предимствата на метода съгласно изобретението се състоят в рециклирането на твърдите отпадни продукти от медното производство до полезни продукти - железен концентрат и силикат на алкален метал или разтвор на силиций в хидроксид на алкален метал, който може да бъде използван за производство на водно стъкло, като се избягва създаването и поддържането на депа за отпадните продукти на медното производство и съответно се избягва негативното им влияние върху околната среда.

66201 Bl

Примери

No.	Суровина (g)	Реагент (g)	Токисл· ОС	кжислh	Тсинт· ос	ТразтвОС	Тразтвh	Рразтв- МРа	Отношение L/S
1	100	NaCO₃ 30	1000	4	1000	160	6	0.62	3
2	100	NaOH 40	1000	4		160	6	0.62	4
3	100	NaOH 20	1000	4		160	6	0.62	4
4	100	NaOH 20	800	4	1000	160	6	0.62	3
5	Твърд остатък No.2	NaOH Отработен разтвор				160	6		4
		—-

Пример 1

Обработена бе 100 g шлака от медното производство със състав в мас. %:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ AI₂O₃ Na₂O KpTiO

50.93 1.43 1.39 <0.01 31.26 6.93 3.02 1.740.22

Желязото е във формата на фаялит 2FeO.SiO₂. Шлаката се окислява на въздух при температура 1000°С за 4 h. Съставът на окисления продукт е:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ А1Д Na₂O KpTiO

57.82 1.13 1.55 <0.01 31.90 4.00 6.6 82.590.15

Окисленият продукт се смесва с 30 g NaCO₃ и при непрекъснато разбъркване се държи при 1000°С за 3 h за протичане на синтез. Полученият продукт, смес от железни оксиди и натриев силикат и/или разтвор на силиций в натриев хидроксид се смесва с вода в отношение 1:3 и се нагрява при непрекъснато разбъркване до 160°С, при която температура се задържа 6 h. След края на процеса разтворът се филтрува и се промива с вода. Химическият състав на остатъка е:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ AL,O₃ Na₂O F^OTiO

67.92 0.71 1.34 <0.01 23.62 3.28 1.98 0.780.12

Пример 2

FeO MgO CaO MnO SiO₂ A1₂O₃ Na₂O KpTiO

50.93 1.43 1.39 - 31.26 6.93 3.02 1.740.22

FeO MgO CaO MnO SiO₂ А1Д Na₂O I^OTiO

53.99 1.86 1.69 - 29.39 6.81 3.46 1.440.15

66201 Bl

Окисленият продукт се смесва с 40 g NaOH и 400 ml вода, поставя се в автоклав и се нагрява при непрекъснато разбъркване до температура 160°С, при която се задържа 6 h. След края на процеса разтворът се филтрува. Твърдият остатък се промива с воден разтвор 0.25М на минерална киселина NC1.

Химическият състав на остатъка е:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ А1Д Na₂O KpTiO

75.02 - 0.49 - 21.49 2.57 <0.01 0.100.19

Пример 3

FeO MgO CaO MnO SiO₂ Aip Na₂O KpTiO

50.93 1.43 1.39 - 31.26 6.93 3.02 1.740.22

FeO MgO CaO MnO SiO₂ AI₂O₃ Na₂O KpTiO

53.99 1.86 1.69 - 29.39 6.81 3.46 1.440.15

Окисленият продукт се смесва с 20 g NaOH и 400 ml вода поставя се в автоклав и се нагрява при непрекъснато разбъркване до температура 160°С, при която се задържа 6 h. След края на процеса разтворът се филтрува. Твърдият остатък се промива с воден разтвор 0.25М на минерална киселина H₂SO₄.

Химическият състав на остатъка е:

FeO MgO CaO СО₃ SiO₂ AI₂O₃ Na₂O КрTiO

70.81 0.42 1.13 2.50 20.34 1.78 - -0.23

Пример 4

FeO MgO CaO MnO SiO₂ AI₂O₃ Na₂O KpTiO

50.93 1.43 1.39 <0.01 31.26 6.93 3.02 1.740.22

Желязото е във формата на фаялит 2FeO.SiO₂. Шлаката се окислява на въздух при температура 800°С за 4 h. Съставът на окисления продукт е:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ Ар_з Na₂O KpTiO

55.62 0.87 1.77 0.42 38.13 2.23 2.78 0.710.06

Окисленият продукт се смесва с 20 g NaOH и при непрекъснато разбъркване се държи при температура 1000°С за 3 h за протичане на синтез. Полученият продукт, смес от железни оксиди и натриев силикат и/или разтвор на силиций в натриев хидроксид се смесва с вода в отношение 1:3 и се нагрява при непрекъснато разбъркване в автоклав до 160°С, при която температура се задържа 6 h. След края на процеса разтворът се филтрува и се промива с вода. Химическият състав на остатъка е:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ Ар_з Na₂O KpTiO

63.20 1.15 1.81 <0.01 28.85 2.27 1.92 0.66<0.01

Пример 5

Обработен бе 100 g остатък от продукта от пример 2 със състав в мас. %:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ Alp₃ Na₂O KpTiO

75.02 - 0.49 - 21.49 2.57 <0.01 0.100.19

Остатъкът се смесва c разтвора от пример 2 в отношение 1:4 и се поставя в автоклав, където се нагрява при непрекъснато разбъркване до температура 160°С, при която се задържа 6 h. След края на процеса разтворът се филтрува, а твърдият остатък се промива с воден разтвор 0.15М на минерална киселина - НС1.

Химическият състав на остатъка в мас. % е:

FeO MgO CaO MnO SiO₂ А1р_з Na₂O Kp TiO₂

86.69 0.97 0.87 <0.01 6.163 3.04 1.92 <0.01 0.66

66201 Bl

Claims

Патентни претенции

1. Метод за рециклиране на шлаки от производството на мед, съдържащи железен силикат - фаялит, характеризиращ се с това, че фа- $ ялитът се окислява на въздух при температура на окисление 700 до 1100°С и времетраене 3 до 5 h, към окисления фаялит се добавя хидроксид или карбонат на алкален метал и сместа се обработва до получаване на смес от силикат и железни оксиди, този продукт се смесва с вода и се нагрява при атмосферно налягане до температура 100°С или при налягане 0.6 до 1.5 МРа и температура 150 до 250°С, при което силикатът преминава във воден разтвор, неразтворените железни оксиди се отделят чрез утаяване или филтруване, след което се промиват с вода или воден разтвор до 0.25М на минерална киселина - солна или сярна киселина.

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че към окисления фаялит се добавя някое от съединенията: натриев карбонат, калиев карбонат, натриева основа, калиева основа, получената смес се нагрява до температура от 400 до 1100°С, където при изотермични условия се разбърква интензивно до получаване на сместа от железни оксиди и силикат или разтвор на силиций в изброените съединения.

3. Метод за рециклиране на шлаки от производството на мед, съдържащи железен силикат - фаялит, характеризиращ се с това, че фаялитът се окислява на въздух при температура на окисление 700 до 1100°С и времетраене 3 до 5 h, към окисления фаялит се добавя хидроксид или карбонат на алкален метал и вода и сместа се нагрява при атмосферно налягане до температура 100°С или при налягане 0.6 до

4 МРа и температура 150 до 250°С, при което силикатът преминава във воден разтвор, неразтворените железни оксиди се отделят чрез утаяване или филтруване, след което се промиват с вода или воден разтвор до 0.25М на минерална киселина.