BG62291B1

BG62291B1 - Метод за хидрометалургично преработване на отпадъчни меднишлаки

Info

Publication number: BG62291B1
Application number: BG101421A
Authority: BG
Inventors: Марин В. Благиев; Фратьо Н. Генчев; Пенчо Д. Лесидренски; Юрий В. Благиев; Борис А. Атанасов
Original assignee: Blagiev, Marin V.; Genchev, Fratao N.; Lesidrenski, Pencho D.; Blagiev, Jurij V.; Atanasov, Boris A.
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1999-07-30
Also published as: BG101421A

Description

Изобретението се отнася до метод за хидрометалургично преработване на отпадъчни шлаки от медодобивното производство, по-специално на получавания при флотационното обогатяване на пещни и конверторни шлаки фино смлян шлаков отпадък.

Предшестващо състояние на техниката

Известни са методи за преработване на шлаковия флотационен отпадък от обогатяването на пещни и конверторни медни шлаки, при които посредством магнитна сепарация се отделя обогатена на желязо магнитна фракция, която по-нататък да се използва като добавка към основните суровини в железодобивната металургия, а немагнитната фракция се депонира по подходящ начин (1). Недостатък на тези методи е ниската степен на обогатяване, ниският добив и незадоволителното качество на получавания железен шлаков концентрат, което ограничава използването ум.

Известни са също методи за преработване на шлаковия флотационен отпадък чрез влагането му като желязосъдържаща добавка към клинкера на някои от произвежданите марки цимент (2,3). Недостатък на тези методи е малкият обем на потреблението му циментовата промишленост, в сравнение с големите количества шлаки, които отпадат от металургичните производства на мед и олово.

Съществен недостатък при посочените погоре методи е и невъзможността да се оползотворява наличната мед в шлаката обикновено 0.40.7%.

Техническа същност на изобретението

Методът за преработване на отпадъчни медни шлаки, по-специално на финосмлян шлаков отпадък от флотационното им обогатяване, съгласно изобретението се състои в сярнокисело извличане на мед и желязо от тях, като за целта се използват съдържащите арсен отпадъчни сярнокисели разтвори от мокрото очистване на предназначените за производст во на сярна киселина технологични газове от медното топене и конвертиране. Процесът се води при непрекъснато интензивно разбъркване и аериране на суспензията до понижаване на киселинността ( до pH около 2). Неразтвореният шлаков остатък се отделя от суспензията, промива се, шлаков остатък се отделя от суспензията, промива се, обезводнява се по подходящ начин и се влага като компонент във втвърдяващи смеси за руднични запълнения. Сулфатният разтвор се обработва по известните методи последователно за отделяне на медта чрез циментовия и утаяване на арсена под формата на фериарсенат чрез добавяне на варено мляко, който формарсенат е за депониране.

Методът съгласно изобретението, се осъществява по начина .представен с принципната технологична схема на фиг.1.

Флотационният шлаков отпадък се репулпира до получаване на суспензия, като за целта се използват отпадащите при мокрото очистване на пещните и конверторни газове сярнокисели разтвори в които концентрацията на киселини е от порядъка на 10-60 g/dm³H₂SO₄, а съдържанието на разтворен арсен може да достигне до 2-3 g/dm³ и на мед - до 0.50.6 g/dm³.

Основната операция в технологията представлява сярнокисела обработка на флотационния шлаков отпадък. Извършва се при непрекъснат режим на работа, в един или няколко механични агитатори, при интензивно разбъркване и аериране на шлаковата суспензия. Процесът на разтваряне на мед и желязо от шлаката се провежда при 20 до 45 % съдържание на твърда фаза и начална киселинност от 5 до 20 g/dm³H₂SO₄, без подгряване на суспензията, при което в продължение на 2030 min киселината се неутрализира до pH около 2. В зависимост от съдържанието на мед в шлаковия отпадък обикновено в границите на 0.5 - 0.6% Си), в разтворите след извличането се постига концентрация 0.5 -1.0 g/Ι мед, като степента на извличане на медта запазва относително постоянна стойност (45-55%), независимо от условията на извличане - изходна концентрация на сярна киселина в разтворите и концентрацията на суспензията. Крайно съдържание на желязо в сулфатните разтвори след неутрализацията зависи единствено от изходната концентрация на сярна киселина и мо2 же да варира в границите 3-5 g/1 Fe - при разтворите с ниска изходна киселинност (8 10 H₂SO₄) и до 10 0- 12 Fe - при по-висока изходна киселинност (20-25 g/1 Н₂ SO₄). При тези условия от шлаковия отпадък се извлича само малка част от желязото (степен на извличане 5 - 6%), поради което получаваният неразтворен шлаков остатък практически не изменя гранулометрията си както и основните се физични и механични характеристики.

След извличането, неразтвореният остатък от шлаките се отделя от суспензията, промива се и се използва за втвърдяващи смеси за руднични запълнения заедно с други съставки - инертни материали, гипс, доменна шлака, цимент. От разтворите след извличането по известни методи първо се отделя медта (например чрез циментация с железен скрап) , след което се извършва очистването им от арсен посредством утаяване като фериарсенат за депониране. При високи концентрации на сярна киселина в изходните промивни суспензии, преди основната обработка на шлаковия отпадък, може да се включи допълнителна операция за частична неутрализация на киселината (примерно до 10-15 g/Ι) посредством варно мляко, при което се получава гипс с достатъчно висока чистота по отношение на арсен и тежки метали, годен за промишлено потребление (в циментовата промишленост, за руднични запълнения и др.) или за неотговорно депониране.

Методът, съгласно изобретението, е приложим и за всички други отпадъчни шлаки от топенето до меден щейн, след съответното им смилане.

Предимства на метода, съгласно изобретението, са, че се постига допълнително извличане на мед от отпадъчните шлаки, както и на желязо от тях в необходимите количества за използването му като реагент за утаяване на арсена от промиване на киселини като фериарсенат, а неразтвореният шлаков остатък се влага във втвърдяващи смеси за руднични запълнения. Така методът може да бъде основа на екологосъобразна и икономически приемлива технология за решаване на проблема с отпадните промишлени води и шлаковия отпадък от медодобивното производство, независимо от началното съдържание на As в промивните киселини и съответно в преработените сулфидни концентрати.

Примерно изпълнение и приложение

Методът, съгласно изобретението, се пояснява със следните примери:

Опитите са извършени с две партиди шлаков отпадък, от флотационните фабрики със състави, както следва: (в% суха маса):

Партида I - 0.60 мед и 45.0 желязо, под 0.1 As;

Партида II - 0.54 мед и 44.8 желязо, под 0,1 As.

Пример 1. 100.0 g флотационен шлаков отпадък от партида I се подлагат на агитационно извличане с 0.3 dm³ разтвор (суспензия твърдо: течно = 33%) с концентрация 20,1 g/dm³ H₂SO₄и 2.0 g/dm³ арсен при температура 18-20°С при интензивно разбъркване (700 ппп’)в продължение на 30 min. Полученият след извличането сулфатен разтвор с рН=1.8 съдържа 8.09 g/dm³желязо (7.55 g/dm³ Fe²⁺ и 0.54 g/dm³ Fe^ln 0.965 g/dm³ мед. Постига се степен на извличане на желязо и мед съответно 5.4% и 48.2% и съотношение Fe/As=3.9 в разтвора. Остатъчното съдържание на мед в неразтворения шлаков остатък (94.8 g) е 0.32%.

0,25 dm³ от сулфатния разтвор след извличането се подлагат на циментация на медта като се използват натрошени железни стружки /нисковъглеродна стомана/ в количество около 20 g, при разбъркване в стъклена чаша в продължение на 30 min, при което в разтвора след циментацията се постига остатъчното съдържание на мед 0.087 g/dm³ /степен на утаяване на медта 91 %/ 9.08 g/dm³ желязо /в т.ч. под 0.01 g/dm³ Fe³* /и 1.94 g/dm³ арсен при pH = 3,2.

0.20 dm³ от разтвора след циментацията на медта се подлагат на фериарсенатно утаяване посредством прахообразна хидратна вар / Са(ОН)2/.Процесът се провежда без допълнително подгряване при температура /18-22°С/при интензивно разбъркване и аериране на суспензията в продължение на не по-малко от 60 min. Варта се прибавя на малки порции, така че непрекъснато се поддържа pH в границите 7-8. След отделянето на гипс-фериарсенатния шлам /10,4 g суха маса/ разтворът съдържа 0.04 mg/dm³арсен, под 0,1 mg/dm³ мед, под 10 mg/dm³ желязо и 1100 mg/dm³ сулфатна сра /като SO4² /. Общото количество добавена хидратна вар възлиза на 2,65 g пресметнато като суха маса СаО.

Пример 2. 100 g флотационен шлаков отпадък от партида II се подлагат на сярнокисело агитационно извличане при условия, аналогични на посочените в пример 1. След извличането се получава сулфатен разтвор с pH = 2.0, концентрации 0.940 g/dm³ мед, 7.89 g/1 желязо (7.49 g/dm³ Fe²⁺ и 0.40 g/dm³ Fe³*) и съотношение Fe/As=3.9. Постига се степен на извличане на желязото 5.3% и на медта 5 Остатъчното съдържание на мед в неразтворения шлаков остатък се намалява на 0.28 %. Разтворът след извличането се подлага на циментация на медта и следващото утаяване на арсена като фериарсенат, както е описано в пример 1.

Пример 3. 100 g флотационен шлаков отпадък от партида II се подлагат на агитационно извличане в 0.25 dm³ разтвор (суспензия с твърдо течно = 40%) с концентрация 8.1 g/dm³ H₂SO₄и 1.12 g/dm³ арсен при температура 18-20°С и интензивно разбъркване на суспензията (700 min¹).След 20 min киселинността на сулфатния разтвор пада до рН=2.2. Концентрацията на желязо и мед в разтвора след извличане е съответно 3.9 g/dm³ Fe е общо (3.75 g/dm³Fe²⁺и 0.15 g/dm³ Fe³*) и 1.051 g/dm³ мед, на което съответства степен на извличане на желязото 2.2% и на медта 43.8%. Неразтвореният шлаков остатък след извличането (97.5 g) е със съдържание на мед 0.35%. Извличането на медта чрез циментация и на арсена под формата на фериарсенат се извършва както в пример 1.

Пример 4. 10.0 dm³ сярнокисел разтвор със състав (в g/dm³) 62.0 сярна киселина и 2.04 арсен се подлагат на частична неутрализация с 1.0 dm³ варова суспензия (варено мляко) в агитатор с механично разбъркване при температура 18-20°С в продължение на 30 min, след което гипсовата суспензия последователно се филтрува, промива се с 0.5 dm³ вода и се обезводнява на филтърна преса (лабораторен модул LAROX PF 01). Получава се разтвор (11.4 gm³ филтрат и промивни води) с остатъчна киселинност 12,5 g/dm³ H₂SO₄ и се отделя 0.920 kg гипсов кек (физическа влага 20%), в който съдържанието на сулфатна сяра е 18.5% и на арсен - под 0.01%.

Проба от 300 g флотационен шлаков отпадък от партида I се подлага на агитационно извличане в 1.0 dm³ разтвор след частичното неутрализиране (12.5 g/dm³ H₂SO₄) при условията, описани в примери 1 и 2, а именно: твърдо: течно= 30%, температура 18-20°С и интензивно разбъркване с аериране на суспензията. След извличане в продължение на 30 min се получава сулфатен разтвор с pH = 1.75 и концентрации на желязо и мед съответно 8.41 g/dm³ и 0.83 g/dm³, в който съотношението Fe/As=4.2.Постига се степен на извличане 3.8% за желязото и 46.1 % за медта в шлаката.

Пример 5. 4.5 kg флотационен шлаков отпадък от партида II се подлага на агитационно извличане в 10 dm³ (твърдо: течно = 45%) разтвор, съдържащ 20.2 g/dm³ сярна киселина, 0.6 g/dm³ желязо, 0.2 g/dm³ и 1.02 g/dm³ арсен. Извличането се извършва при температурата на суспензията 18-20°С, интензивно разбъркване (700 min¹) и аериране на суспензията в продължение на 30 min. Полученият сулфатен разтвор с рН=1.7 съдържа (в g/dm³) 8.8 желязо и 1.19 мед, на което съответства степен на извличане на желязо и мед от шлаковия отпадък съответно 4.1% и 40.0%.

Неразтвореният остатък след извличането се промива с 1 dm³ вода и обезводнява чрез филтруване или дренажно обезводняване.

Пример 6. 19.800 kg неразтворен шлаков остатък, получен след извличането съгласно пример 5, заедно с 0.410 kg гипсов шлем, получен съгласно пример 4, са използвани за приготвяне на втвърдяващи смеси за руднични запълнения по следната примерна рецеп тура (в% маса):

шлаков отпадък след извличането68 гипсов шлам-1.4 смляна доменна шлака-16.0 цимент 350-1.6 вода-13.0

От втвърдяващите смеси са изготвени стандартни блокчета, които са изпитани на якост на натиск по общоприета стандартна методика. Получените резултати за якост на натиск (в МРа) за 14-ти, 23-ти и 28-ми ден от изпитанието са съответно 3.446, 4.302 и 4.780, което удовлетворява изискванията за руднични запълнения.

Claims

1. Метод за хидрометалургично преработване на отпадъчни медни шлакщ, по-специално на флотационен шлаков отпадък, характеризиращ се с това, че медта и желязото разтварят чрез сярнокисело извличане от суспензия с начална киселинност на разтворите 5 до 25 g/dm³ H₂SO₄ и съдържание на твърда фаза в суспензията от 20 до 45 мас.%, като процесът се води при непрекъснато интензив- 5 но разбъркване и аериране на суспензията до pH около 2.

2. Метод за хидрометалургично преработване на отпадъчни медни шлаки, по-специално на флотационен шлаков отпадък, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че извличането се извършва със съдържащи арсен отпадъчни срянокисели разтвори от мокрото очистване на металургични газове, при съотношение (H₂SO₄):(As-pa3TB.)> 6, така че 15 в разтворите след извличането съотношението желязо: арсен да бъде не по-малко от 3.

3. Метод за хидрометалургично преработване на отпадъчни медни шлаки, по-специално на флотационни шлакови отпадъци, 20 съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че извличането на медта се осъществява чрез циментация с железен скрап, след което сулфатният разтвор се пречиства от арсен с помощта на желязото, извлечено от шлаката и добавяне на прахообразна хидратна вар или варно мляко до получаването на фериарсенат и депонирането му.

4. Метод за хидрометалургично преработване на отпадъчни медни шлаки, по-специално на флотационен шлаков отпадък, съг10 ласно претенции 1,2 и 3, характеризиращ се с това, че неразтвореният шлаков остатък след извличането се промива и обезводнява, след което се влага като компонент на втвърдяващи смеси за руднични запълнения.