DE2953802C1 - Verfahren zur Behandlung von pyrithaltigem Polymetallischem Rohstoff - Google Patents

Description

• Der Erfindung ist die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren zur Behandlung von pyrithaltigem Polymetallrohstoff mit Arbeitsgängen zu entwickeln, welche die Effektivität der Gewinnung wertvoller Komponenten erhöhen, das Fließschema vereinfachen, die Betriebs- und Energiekosten verringern und seine Durchführung in Öfen unterschiedlicher Bauart erlauben.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Behandlung von pyrithaltigem Polymetallrohstoff gelöst, das das Erwärmen des Rohstoffes unter Luftabschluß und die anschließende Auftrennung in Produkte durch Magnetscheidung vorsieht, in dem erfindungsgemäß die Erwärmung vor der Magnetscheidung in einer Atmosphäre reduzierender Gase bei Temperaturen von 450 bis 500"C im Laufe von 30 bis 60 Minuten erfolgt.
• Beim Erwärmen des Ausgangsproduktes in der Atmosphäre reduzierender Gase auf Temperaturen in der Größenordnung von 450 bis 500"C im Laufe von 30 bis 60 Minuten erleiden die Minerale der Nichteisen-, Seltenerd- und Edelmetalle, die in dem zu behandelnden Rohstoff vorliegen, keine irgendwie gearteten chemischen Umwandlungen, während der Pyrit wesentliche Veränderungen erfährt. Unter den angegebenen Bedingungen des Erwärmens erfolgt eine Zerstörung des Kristallgitters des Pyrits, eine Sublimation des Schwefels und die Bildung von ferromagnetischem hexagonalem Pyrrhotin.
• Beim Erwärmen des Ausgangsproduktes in der Atmosphäre reduzierender Gase auf Temperaturen unter 450"C und bei einer Erwärmungsdauer von weniger als 30 Minuten wird ein unvollständiger Übergang des Pyrits in ferromagnetischen Pyrrhotin beobachtet, und bei Temperaturen über 500"C und Erwärmungsdauer über 60 Minuten erfolgt der Übergang des ferromagnetischen Pyrrhotins in antiferromagnetischen Pyrrhotin mit einem geringeren Gehalt an Schwefel oder in Troilit.
• Dies vermindert sehr stark die Gewinnung von Eisen aus dem magnetischen Pyrrhotinkonzentrat.
• Bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingungen wird die Temperatur beachtlich erniedrigt, bei der die Bildung von ferromagnetischem Pyrrhotin aus diamagnetischem Pyrit erfolgt. Außerdem beschleunigt sich aufgrund der exothermischen Reaktion das Verfahren, es verringern sich die Energiekosten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und es entsteht die Möglichkeit der Durchführung dieses Verfahrens in Öfen unterschiedlicher Bauart.
• Es ist zweckmäßig, das Erwärmen des zu behandelnden Rohrstoffes in der Atmosphäre eines reduzierenden Gases, wie Wasserstoff oder in den Umwandlungsprodukten von Erdgas oder Erdöl durchzuführen.
• Die Verwendung von Wasserstoff als reduzierende Atmosphäre erlaubt es, einen in seiner chemischen Zusammensetzung äußerst reinen Schwefelwasserstoff zu erhalten. Die Anwendung der Umwandlungsprodukte von Erdgas oder Erdöl erlaubt es, die Betriebskosten zu verringern.
• Es ist erwünscht, nach dem Erwärmen des zu behandelnden Rohstoffes, der Kupfer enthält, mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4"/min zu kühlen und die Magnetscheidung in zwei Stufen durchzuführen, wobei zuerst die Eisensulfide bei einer Magnetfeldstärke von 1000 bis 2000 Örsted und danach die Kupfersulfide bei einer Magnetfeldstärke von 4500 bis 6000 Örsted abgeschieden werden.
• Die Abkühlung des gerösteten Materials, das Kupfer enthält, mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4"/min begflnstigt den Übergang von Kupfermineralien, die im Ausgangsrohstoff enthalten sind, insbesondere des kubischen diamagnetischen Chalcopyrit in die tetragonale Modifikation mit einem gewissen Schwefelmangel, die magnetische Eigenschaften besitzt. Die Abkühlung des gerösteten Materials mit einer Geschwindigkeit von unter 20 Imin verlängert und verteuert die Behandlung des pyrithaltigen Rohstoffes und die Erhöung der Abküh- lungsgeschwindigkeit auf über 4"/min verringert die Ausscheidung von Kupfer in die zweite Magnetfraktion (Kupferkonzentrat).
• Die Durchführung der Magnetscheidung in dem angegebenen Bereich der Magnetfeldstärke und die zwei Stufen erlauben es, das Fließschema der Bearbeitung von pyrithaltigem polymetallischem Rohstoff zu vereinfachen und die Betriebskosten im Vergleich zu den bekannten Verfahren zu senken, die ein mehrfaches Rösten des Rohstoffes und anschließendes Auslaugen in Autoklaven oder andere hydrometallurgische Maßnahmen vorsehen.
• Die Verringerung der Magnetfeldstärke im Vergleich zu der empfohlenen Größe im erfindungsgemäßen Verfahren unter 1000 Örsted in der ersten Stufe und unter 4500 Örsted in der zweiten Stufe senkt die Ausbeute an Pyrrhotin- und Kupferkonzentraten. Die Erhöhung der Spannung des Magnetfeldes über 2000 Örsted in der ersten Stufe und über 6000 Örsted in der zweiten Stufe verschlechtern die Qualität des Pyrrhotin- und Kupferkonzentrats.
• Das vorgeschlagene Verfahren zur Verarbeitung von pyrithaltigem Polymetallrohstoff wird durch folgende Beispiele erläutert.
• Beispiel 1 Ein Erz, enthaltend in Gew.-%: Eisen - 38,6, Kupfer -5,64, Blei - 0,35, Zink - 3,51 und Schwefel - 45, 4, wird in einer Wasserstoffatmosphäre bei 500"C innerhalb von 30 min erwärmt und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 2"/min abgekühlt. Das abgekühlte Material wird der Magnetscheidung in einem Magnetfeld mit einer Feldstärke von 1000 Orsted unterzogen, wonach man die erste magnetische Fraktion, d. h. das Pyrrhotinkonzentrat abtrennt, dessen Ausbeute 70,5 Gew.-% beträgt. Der Grad der Ausbringung von Eisen aus dem Rohstoff in das Pyrrhotinkonzentrat beträgt 88%. Dann wird die nichtmagnetische Fraktion der ersten Stufe der Magnetabscheidung einer erneuten Magnetscheidung bei einer Magnetfeldstärke von 6000 Örsted unterworfen. Dabei erhält man eine zweite magnetische Fraktion, d. h. Kupferkonzentrat, dessen Ausbeute 18,9 Gew.-W beträgt; der Grad der Ausbringung von Kupfer aus dem Rohstoff in dieses Konzentrat beträgt 85,5%. Die nichtmagnetische Endfraktion enthält Blei, Zink und Gangart, wobei der Grad der Ausbringung aus dem Rohstoff 70% Blei und 68,3% Zink beträgt.
• Beispiel 2 Ein Pyritkonzentrat, das in Gew.-O/o enthält: Eisen -38,0, Schwefel - 43,5, Blei - 0,06, Zink - 0,32, Kupfer - 0,2 und Quarz - 12,0, wird in einer Wasserstoffatmosphäre bei 450"C im Laufe von 60 Minuten erwärmt. Dann wird nach dem Erwärmen der Rohstoff mit einer Geschwindigkeit von 4"/min abgekühlt und in einem Magnetscheider bei einer Magnetfeldstärke von 2000 Orsted aufgetrennt. Die Ausbeute an magnetischer Fraktion beträgt 70,84 Gew.-orb. Die magnetische Fraktion enthält in Gew.-Yo: Eisen - 52,5, Schwefel - 33,7, Blei - 0,02, Zink .0,10, Kupfer - 0,03 und Quarz - 1,65. Der Grad der Ausbringung aus dem Ausgangsprodukt beträgt in 96: Eisen - 88,14, Schwefel - 55,17. Die nichtmagnetische Fraktion, die bei einer Magnetfeldstärke von 2000 Orsted erhalten worden ist, wird in einer zweiten Stufe einer magnetischen Trennung bei einer Magnetfeldstãrke von 4500 Örsted unterworfen. Die Ausbeute der zweiten magnetischen Fraktion beträgt 10,0 Gew.-% und sie enthält in Gew.-%: Kupfer - 0,63, Eisen - 1,87, Blei - 0,13, Zink - 0,40 und Quarz - 2,16. Der Grad der Ausbringung von Kupfer aus dem Rohprodukt in diese Fraktion beträgt 80,5%.
• Die nichtmagnetische Fraktion enthält in Gew.-No: Eisen - 7,0, Schwefel - 5,0, Blei - 2,0, Zink - 1,25 und Quarz - 66,80. Der Grad der Ausbringung jedes der Elemente aus dem Rohstoff beträgt in Gew.-%: Eisen - 1,6, Blei -63,0, Zink - 60,0, Schwefel - 1,86 und Quarz - 89,16.
• Beispiel 3 Ein molybdänhaltiges Industrieprodukt, enthaltend 50% Klasse minus 0,074 mm und mit einer chemischen Zusammensetzung in Gew.-%: Molybdän - 13,50. Eisen -34,26, Schwefel - 44,80 und Quarz - 5,65, wird bei 450"C im Laufe von 30 Minuten in einer Atmosphäre von Umwandlungsprodukten von Erdgas erhitzt, das in Gew.-% enthält: Wasserstoff - 53,0, Kohlenmonoxid - 32,0, Kohlendioxid - 6,0, Stickstoff - 2,5 und Wasserdampf - 8,5.
• Nach dem Abkühlen wird der zu bearbeitende Rohstoff in einem Magnetfeld mit einer Feldstärke von 1500 Örsted abgeschieden. Die Ausbeute an magnetischer Fraktion beträgt 62 Gew.-%, der Grad der Ausbringung von Eisen in diese Fraktion 95,38%, bezogen auf das Ausgangsprodukt. In der nichtmagnetischen Fraktion wird Molybdänit und Quarz konzentriert, deren Grad der Ausbringung aus dem Rohstoff 98,32% Molybdän und 96,58% Quarz ausmacht.
• Beispiel 4 Ein industrielles Molybdänprodukt der im Beispiel 3 angegebenen Zusammensetzung wird bei 450"C im Laufe von 30 Minuten in der Atmosphäre von Umwandlungsprodukten von Erdöl, das in Gew.-0/o enthält: Wasserstoff - 14,0, Kohlenmonoxid - 24,0, Kohlendioxid - 2,0, Wasserdampf - 5,0 und Rest Stickstoff, erhitzt. Nach dem Abkühlen wird der zu bearbeitende Rohstoff einer Magnetscheidung bei einer Magnetfeldstärke von 1500 Örsted unterworfen. Die Ausbeute an magnetischer Fraktion beträgt 63,2 Gew.-O/o, der Grad der Ausbringung von Eisen aus dem Rohstoff in diese Fraktion 96,23%. In der nichtmagnetischen Fraktion konzentrieren sich Molybdänit und Quarz, deren Grad der Ausbringung aus dem Rohstoff 97,84% Molybdän und 96,5wo Quarz beträgt Die Versuche haben gezeigt, daß das vorgeschlagene Verfahren bei der Verarbeitung verschiedener pyrithaltiger Polymetallrohstoffe angewendet werden kann und man daraus Schwefel und Pyrrhotinkonzentrat erhalten kann, das ein hochwertiger Rohstoff für die Herstellung von Eisenerzpellets und Schwefelsäure darstellt, ein selektives kupferhaltiges Konzentrat und ein mit Nichteisen-, Seltenerd- und Edelmetallen angereichertes Produkt, das in hochwertige selektive Konzentrate aufgetrennt werden kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Behandlung von pyrithaltigem polymetallischem Rohstoff durch Erwärmung des Rohstoffs ohne Luftzutritt und anschließende Auftrennung in Produkte durch Magnetscheidung, da -du r c h gekennzeichnet, daß die Erwärmung vor der Magnetscheidung in einer Atmosphäre reduzierender Gase bei 450 bis 500"C C im Laufe von 30 bis 60 Minuten erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen in einer Atmosphäre eines reduzierenden Gases, nämlich Wasserstoff oder den Umwandlungsprodukten von Erdgas oder Erdöl, erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Erwärmen der zu bearbeitende kupferhaltige Rohstoff mit einer Geschwindigkeit von 2 bis 4"/min abgekühlt wird und die Magnetscheidung in zwei Stufen erfolgt, wobei zuerst Eisensulfide bei einer Magnetfeldstärke von 1000 bis 2000 Örsted abgetrennt werden und dann Kupfersulfide bei einer Magnetfeldstärke von 4500 bis 6000 Örsted.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von pyrithaltigem polymetallischem Rohstoff, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zwecks Gewinnung von Schwefel, der zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet wird, und von pyrrhotinhaltigem Konzentrat, das einer Weiterbehandlung zur Entfernung von Schwefel resten unterworfen wird, zur Herstellung von Eisenerz-Pellets und Herstellung eines Produktes, das durch Nichteisen-, Seltenerd- und Edelmetalle angereichert ist, die in bekannter Weise auf konditionierte selektive Konzentrate aufgetrennt werden.

   Am wirksamsten kann die vorliegende Erfindung bei der Behandlung von polymetallhaltigem Rohstoff eingesetzt werden, der Pyrit, Nichteisen-, Seltenerd- und Edelmetalle cnthält.

   Bekannt ist ein Verfahren zur Behandlung von Pyritkonzentrat, das im Rösten des angegebenen Rohstoffes in der Atmosphäre eines Inertgases ohne Zutritt von Luft und Schmelzen in der Wirbelschicht bei Temperaturen von 1800 bis 2000"C besteht. Dabei wird das Pyritkonzentrat, das 46,0Gew.-% Eisen und 52,8Gew.-% Schwefel enthält, einer thermischen Dissoziation unterworfen, wobei Stein entsteht und elementarer Schwefel sich abscheidet. Der Stein wird dann granuliert und in einem Ofen in der Wirbelschicht geröstet, wobei schwefelhaltige Gase entstehen, die zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet werden. Das so erhaltene Eisenkonzentrat kann bis 67 Gew.-% Schwefel enthalten.

   Dieses Verfahren ist nur zur Verarbeitung von schwefelreichem Pyritkonzentrat vorgesehen und enthält keine Maßnahmen zur Gewinnung von Nichteisen-, Seltenerd- und Edelmetallen.

   Zur Verarbeitung von schwefel- und eisenärmeren Pyritkonzentraten, die 38,5 Gew.-% Eisen, 39,1 Gew.-% Schwefel und 20,0Gew.-% Gangart enthalten, ist ein Verfahren bekannt, das eine Oxydationsröstung des Rohstoffes in einem Ofen in der Wirbelschicht bei einer Temperatur von 965"C vorsieht.

   Der aufgrund der Oxydationsröstung erhaltene Ab- brand wird einer magnetisierenden Reduktionsröstung bei Temperaturen von 550 bis 650"C C und einer anschließenden Magnetscheidung unterworfen. Dabei wird das oxydierte Produkt einer Magnetscheidung bei einer Magnetfeldstärke und 100 bis 600 Örsted unterworfen.

   Das durch die Magnetscheidung erhaltene magnetische Produkt wird pelletiert und durchgehärtet, wonach es bis 66 Gew.-% Eisen enthält und der Verhüttung zugeführt werden kann.

   Jedoch sieht auch dieses Verfahren nicht die Gewinnung von Nichteisen-, Seltenerd- und Edelmetallen vor.

   Zur Gewinnung dieser Metalle und Erweiterung des Assortiments an verarbeitbaren Pyritrohstoffen führt man in die beiden obengenannten Verfahren noch die Chloridsublimation in der Wirbelschicht bei 12500C ein.

   Dies macht jedoch das Fließschema und die apparative Durchführung der Verfahren noch erheblich komplizierter.

   Zur Gewinnung von Nichteisen- und Edelmetallen bei der Verarbeitung von Pyritkonzentraten bedient man sich der Oxydationsröstung des Rohstoffes in Öfen in der Wirbelschicht bei 900"C. Die während des Röstens entstehenden Gase verwendet man zur Herstellung von Schwefelsäure, während der Abbrand mit einer 40%igen Calciumchloridlösung granuliert und einer nochmaligen Röstung bei 12500C in Drehrohröfen unterworfen wird. Das eisenhaltige granulierte Produkt wird dann der Verhüttung zugeführt. Die bei der erneuten Röstung entstehenden Gase enthalten Chloride von Nichteisen- und Edelmetallen.

   Dieses Verfahren schließt jedoch eine zweistufige Röstung der angereicherten Pyritkonzentrate bei hohen Temperaturen ein, weshalb beachtliche Betriebskosten anfallen.

   Zur Gewinnung von Nichteisen- und Edelmetallen aus pyrithaltigem Polymetallrohstoff ist ein Verfahren bekannt, das die Oxydationsröstung des angegebenen Rohstoffes in Öfen in einer Wirbelschicht bei Temperaturen von 704 bis 816"C bis zur Herstellung von Pyrrhotin vorsieht. Der Pyrrhotin wird dann in einem Autoklaven mit Wasser ausgelaugt, dem man unter Druck Sauerstoff zuführt. Dabei gehen die Nichteisenmetalle in die Lösung über, aus der sie durch Schwefelwasserstoff abgeschieden werden.

   Die Kombination der Röstung mit dem Auslagen im Autoklaven und anschließender hydrometallurgischer Ausscheidung der Nichteisenmetalle macht das bekannte Verfahren sehr umständlich und kompliziert Der heutige Stand der technologischen Verfahren zur Anreicherung von schweranzureichernden Polymetallerzen versorgt trotz vielfältiger Verbesserungsversuche die Nichteisenmetallindustrie nicht mit hochwertigen selektiven Konzentraten. Dies führt zu einem Ansteigen des Anteils an pyrithaltigen Polymetallkonzentraten und verarmten Rückständen (Abgänge) der Aufbereitung.

   Aus diesem Grunde ist die Entwicklung von wirksamen komplexen Verfahren zur Verarbeitung von pyrithaltigen Polymetallrohstoffen unter Erhalt von wertvollen Produkten, wie elementarer Schwefel, Eisenerzpellets und Nichteisenmetallkonzentraten, eines der aktuellen Probleme der Nichteisenmetallindustrie.