DE2953581C2 - Verfahren zur Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dieses Verfahren hat den Zweck, den Elementarschwefel und ein Pyrrhotinkonzentrat daraus zu gewinnen, wobei das letztere einer Weiterverarbeitung unterworfen wird, um seinen Eisengehalt zu erhöhen und aus ihm den Schwefel zu entfernen, der in die Schwefelsäureproduktion geht.

Besonders vorteilhaft erweist sich die vorliegende Erfindung bei der Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes, der Bunt-, Seltenere!- und Edelmetalle enthält.

Allgemein bekannt ist ein Verfahren zur Aufbereitung eines Pyritkonzentrates, das ein Erwärmen bzw. Rösten in einer Inertgasatmosphäre ohne Luftzutritt und anschließend ein Schmelzen des Konzentrates in Schwebezustand bei 1800° bis 2000°C umfaßt. Dabei erfährt das 46,0 Gew.-% Eisen und 52,8 Gew.-% Schwefel enthaltende Pyritkonzentrat eine thermische Dissoziation, wodurch sich ein Stein bildet und elementarer Schwefel sich ausscheidet. Anschließend wird der Stein granuliert und in einem Ofen in einer Wirbelschicht geröstet wobei sich schwefelhaltige Gase entwickeln, welche bei der Schwefelsäureproduktion verwendet werden. Das auf so einem Wege gewonnene Eisenkonzentrat kann bis zu 67 Gew.-% Eisen enthalten.

Dieses Verfahren sieht jedoch keine Gewinnung von Bunt-, Seltenerd- und Edelmetallen vor. Das Verfahren eignet sich für die Aufbereitung eines schwefelreichen Pyritkonzentrates.

Für die Aufbereitung schwefel- und eisenärmerer Pyritkonzentrate, die beispielsweise 38,5 Gew.-% Eisen, 39,1 Gew.-% Schwefel und 20 Gew.-°/o Gestein enthalten, ist ein Verfahren bekannt, das ein oxidierendes Rösten des Konzentrates in einem Ofen in einer Wirbelschicht bei 965° C vorsieht.

Der sich beim oxidierenden Rösten ergebende Abbrand wkd einem magnetisierenden Reduktionsrösten bei 550 bis 65O⁰C und anschließend einer Magnetscheidung unterworfen. Dabei vollzieht sich die Magnetscheidung des oxidierten Produktes bei einer Feldstärke von 100 bis 600 Oe. Das so magnetisch ausgeschiedene Magnetprodukt wird pelletiert und geglüht worauf dieses Produkt mit bis 66gew.-%igem Eisengehalt für einen Hochofeneinsatz benutzt werden kann.

Doch sieht auch dieses Verfahren keine Gewinnung von Bunt-, Seltenerd- und Edelmetallen vor.

Zur Gewinnung von Bunt- und Edelmetallen bei der Aufbereitung von Pyritkonzentraten wendet n?an ein oxidierendes Rösten des Ausgangsrohstoffes in öfen in einer Wirbelschicht bei 900° C an. Die beim Rösten frei werdenden Gase werden zur Schwefelsäureherstellung verwertet während der Abbrand mit einer 40%igen Kalziumchlorid-Lösung granuliert und einem wiederholten Rösten bei 1250°C in Drehrohrofen unterworfen wird. Das eisenhaltige Granulat wird in Hochöfen eingesetzt Die beim wiederholten Rösten frei werdenden Gase enthalten Bunt- und Edelmetallchloride.

Ein Nachteil des in Rede stehenden Verfahrens ist darin zu sehen, daß das Verfahren ein zweistufiges Rösten angereicherter Pyritkonzentrate bei hohen Temperaturen einschließt und infolgedessen mit erhöhten Betriebskosten verbunden ist

Es ist ein Verfahren zur Gewinnung von Bunt- und Edelmetallen aus einem pyrithaltigen Polymetallrohstoff bekannt, bei dem man das oxidierende Rösten des genannten Rohstoffes in öfen in einer Wirbelschicht bei 704 bis 816° C bis zum Erhalt von Pyrrhotin durchführt. Der Pyrrhotin wird anschließend in einem mit Sauerstoff beaufschlagten Druckbehälter ausgewaschen. Dabei gehen die Buntmetalle in die Lösung und werden aus dieser im nachfolgenden mittels Schwefelwasserstoff gefällt.

Durch Verbindung des Röstens mit einer Druckbehälterwäsche und einer nachfolgenden Gewinnung von Buntmetallen auf hydrometallurgischem Wege wird das Verfahren weitgehend erschwert und umständlich gemacht.

Beim modernen Stand der Verfahrenstechnik zur Aufbereitung schwer aufbereitbarer Polymetallerze läßt die Belieferung der Buntmetallurgie mit hochwertigen selektiven Konzentraten trotz zahlreicher Vervollkommnungen viel zu wünschen übrig. Dies führt dazu, daß pyrithaltige Polymetallkonzentrate, Zwischenprodukte und verarmte Aufbereitungsprodukte (Abgänge) immer mehr an Bedeutung gewinnen. Deswegen bleibt die Entwicklung von wirkungsvollen Verfahren zur Komplexaufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes unter Ausbringen an wertvollen Produkten wie Elementarschwefel, Eisenerzpellets und Buntmetallkonzentrate eines der aktuellsten Probleme der Buntmetallurgie.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes mit derartigen Arbeitsgängen zu dessen Durchführung anzugeben, die es ermöglichen, die Wirksamkeit bei der Gewinnung von Nutzbestandteilen, darunter von Bunt-, Seltenerd- und Edelmetallen, zu erhöhen, den Aufbereitungsablauf zu vereinfachen und die Betriebskosten zu senken.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes, das ein Erwärmen des erwähnten Rohstoffes ohne Luftzutritt und ein nachfolgendes Trennen dieses Rohstoffes in Produkte mittels

Magnetscheidung vorsieht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Erwärmen vor der Magnetscheidung bei 700 bis 800⁰C innerhalb von ein bis zwei Stunden durchgeführt wird.

Beim Erwärmen des Ausgangsrohstoffes auf eine Temperatur von ca. 700 bis 800° C innerhalb von ein bis zwei Stunden erleiden die in dem in die Aufbereitung kommenden Rohstoff enthaltenen Bunt- und Seltenerdmetallmineralien und Gestein keine chemischen Umwandlungen, während der Pyrit gemäß der Reaktion dissoziiert zu:

FeS₂-Fe^S_n

S⁰,

wo »n« eine Zahl von 5 bis 10 bedeutet Dadurch kann man aus dem in die Aufbereitung kommenden Rohstoff ungefähr 43 bis 45 Gew.-°/o Pyritschwefel in elememarer Form erhalten und den diamagnetischen Pyrit in den ferromagnetischen hexagonalen Pyrrhotin überführen. Die Wärmebehandlung (das Rösten) des Rohstoffes wird noch von dem Sulfidieren oxidierter Buntmetallmineralien, von einer Dekrepitation (der Zerstörung) von Mineralienverwachsungen und der allgemeinen Selbstzerkleinerung des Rohstoffes begleitet, was dazu beiträgt, daß wertvolle Metalle in höherem Maße in selektive Konzentrate ausgebracht werden können, die Verhältnisse für die Magnetscheidung von Mineralien verbessert werden und der Energieverbrauch in den nachfolgenden Fertigarbeitsgängen gesenkt wird.

Beim Erwärmen des Ausgangsrohstoffes auf eine Temperatur von unter 700° C findet eine unvollständige Überführung von Pyrit in den ferromagnetischen Pyrrhotin statt, während bei Temperaturen von über 800° C und einer Erwärmungsdauer von über zwei Stunden der ferromagnetische Pyrrhotin in den unmagnetischen Pyrrhotin mit einem geringeren Schwefelgehalt bis zu Troilit übergeht. Dabei kommt es zu einer starken Senkung des Wirkungsgrades beim Ausbringen des Eisens in das magnetische Pyrrhotinkonzentrat.

Es ist vorteilhaft, das Erwärmen des Rohstoffes bei der Temperatur der diesen Rohstoff umgebenden Wände vorzunehmen, die um 100 bis 200⁰C höher als die Kondensationstemperatur der flüchtigen Rohstoffbestandteile liegt.

Wenn diese Bedingung eingehalten wird, entsteht zwischen den Wänden und dem beschickten Rohstoff ein Zwischenraum, der mit den sich während des Röstens bildenden gas- und dampfförmigen Produkten gefüllt wird. Diese gas- und dampfförmigen Produkte sorgen dafür, daß der Rohstoff bei seiner Abwärtsbewegung gleitet und nicht an den Ofenwänden anhaftet sowie weniger abschmilzt, so daß nach diesem Verfahren der Rohstoff praktisch einer beliebigen Feuchtigkeit und eines beliebigen Zerteilungsgrades aufbearbeitet werden kann.

Wenn die Erwärmung des beschickten Rohstoffes bei einer Temperatur der ihn umgebenden Ofenwände erfolgt, die weniger als um 100° C die Kondensationstemperatur der flüchtigen Rohstoffbestandteile übersteigt, wird das erwünschte Ergebnis nicht erzielt, während eine Steigerung der Temperatur der Ofenwände um mehr als um 200⁰C aus dem wirtschaftlichen Grunde ungünstig ist.

Es ist erwünscht, den kupferhaltigen Rohstoff nach dem Erwärmen mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4 Grad je Minute abzukühlen und die Magnetscheidung in zwei Stunden durchzuführen, wobei zuerst Eisensulfide bei einer magnetischen Feldstärke von 1000 bis 2000Oe und danach Kupfersulfide bei einer magnetischen Feldstärke von 4500 bis 6000Oe abgetrennt werden müssen.

Das Abkühlen des gerösteten Materials mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4 Grad je Minute begünstigt den Obergang von im Ausgangsrohstoff enthaltenen Kupfermineralien, beispielsweise des kubischen diamagnetischen Chalkopyrits, in eine tetragonale Modifikation mit einem gewissen Schwefelunterschuß, die magnetische Eigenschaften aufweist Das Abkühlen des gerösteten Materials mit einer Geschwindigkeit von unter 2 Grad je Minute verlängert und verteuert den Aufbereitungsvorgang für den pyrithaltigen Rohstoff, beim Anwachsen der Geschwindigkeit auf höher als 4 Grad je Minute Werte vermindert sich das Ausbringen des Kupfers in das Kupferkonzentrat

Mit dem Durchführen der Magnetscheidung in den erwähnten Bereichen der magnetischen Feldstärke und in zwei Stufen kann man das Aufbereitungsschema für einen pyrithaltigen Polymetallrohstoff vereinfachen und den Verfahren gegenüber, die auf einem mehrfachen Rösten oder einer Behandlung des Rohstoffes in Druckbehältern berunen, die Betriebskosten senken. Wenn die magnetische Feldstärke den erfindungsgemäß empfohlenen Wert von 1000 Oe in der ersten Stufe und 4500 Oe in der zweiten Stufe unterschreitet, sinkt das Ausbringen des Pyrrhotin- bzw. Kupferkonzentrates. Wenn die magnetische Feldstärke den Wert von 2000 Oe in der ersten Stufe und den Wert von 6000 Oe in der zweiten Stufe überschreitet, verschlechtert sich die Qualität des Pyrrhotin- und Kupferkonzentrates.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes wird an Hand der nachstehend angeführten Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1

Aufbereitungsnachläufe (Abgänge) mit einem niedrigen Pyritgehak, enthaltend (alle Werte in Gewichtsprozentsätzen): Eisen — 28,0, Schwefel — 33,5, Blei — 0,85, Zink — 0,94, Kupfer — 0,26, Quarz — 30,0, wurden bei 750⁰C eine Stunde lang ohne Luftzutritt erwärmt. Das Ausbringen an flüchtigen Stoffen beim Erwärmen des Rohstoffes lag bei 15,6 Gew.-°/o. Der aufbereitete Rohstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von 2 Grad je Minute abgekühlt und der Magnetscheidung in einem wäßrigen Medium mit einem Magnetanalysator bei einer magnetischen Feldstärke von 1000 Oe unterworfen. Dabei wurde die erste magnetische Fraktion, d. h. das Pyrrhotinkonzentrat, dessen Ausbringen 43,04% betrug, erhalten. Das Pyrrhotinkonzentrat enthielt in Gew.-%: Eisen - 59,42, Kupfer - 0,09, Blei - 0,17, Zink - 0,08 und Quarz — 5,0. Aus dem Rohstoff ist in diese Fraktion Eisen zu 91,34%, Kupfer zu 14,9%, Blei zu 8,61%, Zink zu 3,66% und Quarz zu 7,17% übergegangen. Die unmagnetische Fraktion wurde einer wiederholten Magnetscheidung in einem wäßrigen Medium bei einer magnetischen Feldstärke von 4500 Oe unterworfen. Das Ausbringen an der zweiten magnetischen Fraktion, d. h. des Kupferkonzentrates, betrug 2,25%, bezogen auf den Ausgangsrohstoff. Das Kupferkonzentrat enthielt in Gew.-%: Kupfer — 8,96, Blei - 0,79, Zink — 0,61, Eisen — 13,2 und Quarz — 12,12. Aus dem Ausgangsrohstoff ist in diese Fraktion Kupfer zu 77,58%, Blei zu 2,09%, Zink zu 1,46%, Eisen zu 1,26% und Quarz zu 1,02% übergegangen. Die unmagnetische Endfraktion enthielt in Gew.-%: Quarz — 70,43, Eisen - 5,3%, Kupfer - 0,05, Blei - 1,94, Zink - 2,28. Aus

dem Ausgangsrohstoff ist in die unmagnetische Fraktion 91,80% Quarz, 7,40% Eisen, 7,52% Kupfer, 89,24% Blei und 94,84% Zink übergegangen.

Beispiel 2

Ein Pyritkonzentrat das 38,0 Gew-% Eisen, 433 Gew.-% Schwefel, 0,06 Gew.-% Blei, 032 Gew.-% Zink und 12,0 Gew.-% Quarz enthielt, wurde bei 800° C ohne Luftzutritt eine Stunde lang erwärmt Das Ausbringen an flüchtigen Bestandteilen lag bei 18,76 Gew.-%. Danach wurde der Rohstoff nach dem Erwärmen abgekühlt und in einem wäßrigen Medium bei einer magnetischen Feldstärke von 1500Oe magnetisch getrennt Das Ausbringen an der magnetischen Fraktion betrug 80 Gew.-%. Die magnetische Fraktion enthielt 57,5 Gew.-% Eisen, 37,0 Gew.-% Schwefel, 0,04 Gew.-% Blei, 0,18 Gew.-% Zink und 1,65 Gew.-% Quarz. Aus dem Ausgangsrohstoff ist in die Fraktion 98,34% Eisen, 55,17O/o Schwefel, 16,80% Blei, 37,12<>/o Zink, 831% Quarz übergegangen. Die unmagnetische Fraktion enthielt in Gew.-%: Eisen — 7,0, Schwefel — 5,0, Blei — 2,0, Zink — i,25 und Quarz — 66,80. Das Ausbringen an jedem dieser Elemente aus dem Rohstoff betrug für Eisen 1,97%, Blei 53,30%, Zink 63,43%, Schwefel 1,86%, Quarz 89,16%.

Beispiel 3

Ein molybdänhaltiges Industrieprodukt, das folgende chemische Zusammensetzung (alle Werte in Gew.-%): Molybdän 13,50, Eisen 34,26, Schwefel 44,80, Quarz 5,65 hat, wurde in einem kontinuierlichen Schachtofen ohne Luftzutritt erwärmt Dabei bewegte sich das Material von oben nach unten unter Schwerkraftwirkung. Die Temperatur der Of en wände wurde um 150° C höher als die Temperatur der thermischen Dissoziation von Pyrit aufrechterhalten, dessen Gehalt im molybdänhaltigen Industrieprodukt 65 Gew.-% betrug. Die Temperatur der Ofenwände kann dabei je nach dem Gehalt an flüchtigen Bestandteilen im Rohstoff auf 100° C herabgesetzt oder auf 200° C heraufgesetzt werden. Der Abtreibungsgrad des Pyritschwefels betrug 42,72 Gew.-%. Die nachfolgende Magnetscheidung bei einer magnetischen Feldstärke von 2000 Oe lieferte eine magnetische Funktion, die 58,92 Gew.-% Eisen, 36,75 Gew.-% Schwefel, 1,91 Gew.-% Molybdän und 0,73 Gew.-% Quarz enthielt. Dabei ist das Eisen in die magnetische Fraktion aus dem Rohstoff zu 94,35% übergegangen. In der unmagnetischen Fraktion war 45,34 Gew.-% Molybdän und 18,45 Gew.-% Quarz enthalten, wobei das Ausbringen aus dem Rohstoff für Molybdän und Quarz 95,68 bzw. 94,70% betrug. Die nachfolgende Schwimmaufbereitung der unmagnetischen Fraktion (ohne Naohreinigen) lieferte ein hochwertiges Molybdänkonzentrat mit einem Molybdän-Gehalt von 54,14 Gew.-% und einem Quarz-Gehalt von 3,12 Gew.-%.

Beispiel 4

Ein Erz, enthaltend in Gew.-%: Eisen — 38,6, Kupfer - 5,64, Blei - 0,35, Zink - 3,51, Schwefel - 45,4 sowie in Gramm je Tonne Gold — 2 und Silber 100, wurde bei 700° C ohne Luftzutritt zwei Stunden lang erwärmt und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 4 Grad je Minute abgekühlt. Im Ausgangserz war das Kupfer in Form eines diamagnetischen tetragonalen Chalkopyrits anwesend. Das Erwärmungsprodukt wurde nach Entfernen von Eisensulfiden durch eine Magnetscheidung bei einer magnetischen Feldstärke von 1500Oe erneut bei einer magnetischen Feldstärke von 6000 Oe magnetisch getrennt Das Ausbringen an Kupfer in die zweite magnetische Fraktion (das Kupferkonzentrat) betrug 87,0%. Im unmagnetischen Produkt sammelten sich Blei, Edelmetalle und Zink an.

Das erfindungsgemäße Verfahren Jäßt sich also zur Aufbereitung verschiedenartiger pyrithaltiger Polymetallrohstoffe verwenden und aus ihnen eine Reihe wertvoller Produkte gewinnen wie Elementarschwefel, ein Pyrrhotinkonzentrat welches ein wertvoller Rohstoff zur Herstellung von Eisenerzpellets und der Schwefelsäure ist ein selektives Kupferkonzentrat und ein mit Bunt-, Seltenerd- und Edelmetallen angereichertes Produkt das sich nach der üblichen Technologie in selektive Konditionskonzentrate trennen läßt Das Verfahren gewährleistet eine weitgehend komplexe Aufbereitung der pyrithaltigen Polymetallrohstoffe und kann als Grundlage zur Schaffung eines abfallfreien Betriebes in Frage kommen.

Laboruntersuchungen und die Erprobung auf einer haibtechnischen Versuchsanlage, die mit einem pyriihaitigen Industrieprodukt auf Molybdänbasis folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.-%): Molybdän - 31,99, Eisen - 18,18, Schwefel - 42,25, Quarz 4,42, und einem Polymetallkieserz folgender gewichtsprozentualer Zusammensetzung: Eisen — 40,0, Schwefel — 46,7, Zink — 0,22, Kupfer — 0,92 und Quarz — 4,03 durchgeführt worden sind, haben die von dem erfindungsgemäßen Aufbereitungsverfahren erwarteten Resultate bestätigt.

Das Ausbringen aus dem Ausgangsrohstoff in die unmagnetische Fraktion betrug im ersten Fall für Molybdän 98% und für Quarz 96% undim zweiten Fall für Zink 80%, für Blei 85% und für Quarz 90%. In das Kupferkonzentrat ging 88% des im Ausgangserz enthaltenen Kupfers über. Der Schwefel wurde zu 45% in elementarer Form ausgebracht. Das Ausbringen an Eisen in das magnetische Produkt betrug 90 bis 98%. Aus dem magnetischen Produkt wurde nach oxydierendem Rösten ein Eisenkonzentrat mit 62- bis 67%igem Eisengehalt und 0,5%igem Schwefelgehalt gewonnen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung eines pyrithaltigen Polymetallrohstoffes, c'as ein Erwärmen des erwähnten Rohstoffes ohne Luftzutritt und ein nachfolgendes Trennen dieses Rohstoffes in Produkte mittels Magnetscheidung vorsieht dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen vor der Magnetscheidung bei 700 bis 800° C innerhalb von ein bis zwei Stunden durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Rohstoffes bei der Temperatur der diesen Rohstoff umgebenden Wände erfolgt, die um 100 bis 200°C die Kondensationstemperatur der flüchtigen Rohstoffbestandteile übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Erwärmen den kupferhaltigen Rohstoff mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4 Grad je Minute abkühlt und die Magnetscheidung in zwei Stufen durchführt, und zwar zuerst bei einer magnetischen Feldstärke von 1000 bis 2000 Oe Eisensulfide und danach bei einer magnetischen Feldstärke von 4500 bis 6000 Oe Kupfersulfide absondert