FI69103C - Foerfarande foer behandling av pyrithaltigt polymetallmaterial - Google Patents

Description

KUULUTUSJULKAISU ^ Q 1 η 7

JjSfh ™ (11) UTLÄGGNIN GSSKRIFT O^IUO

C (45) F t t ’ ly-:’C!?25 'S ^ ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* C 22 B 1/02, 5/00 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 800128 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 16.01 .8 0 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 16.01 .80 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 17-07.81

Patentti- ja rekisterihallitus /44) Nähtäväksipanon |a kuul.julkalsun pvm. — Qg gr

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publlcerad * ** (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71) Khimiko-Metallurgichesky Institut Akademii Nauk Kazakhskoi SSR, ulitsa Dzerzhinskogo 63, Karaganda, USSR(SU) (72) Dzhantore Nurlanovich Abishev, Karaganda, Evnei Arstanovich Buketov, Karaganda, Nazymkul Baltynova, Karaganda, Vitaly Pavlovich Malyshev, Karaganda, Turabai Abdrakhmanovich Oralov, Karaganda, Egizbai Shatikovich Sakpanov, Karaganda, Abubakir Kobzhasovich Kobzhasov,

Karaganda, Kazken Nazymbekovna Orazalina, Karaganda, USSR(SU) (7^) Oy Kolster Ab (5^) Menetelmä pyriittipi toi sen polymetal 1imateriaalin käsittelemiseksi -Förfarande för behandling av pyrithaltigt polymetallmaterial

Esiteltävä keksintö kohdistuu metallurgiaan ja tarkemmin sanoen menetelmään pyriittipitoisen polymetallimateriaalin käsittelemiseksi, jolloin saadaan alkuainerikkiä käytettäväksi rikkihapon valmistuksessa ja pyrrotiittirikastetta. Jälkimmäiselle suoritetaan jatkokäsittely rikkijäännösten poistamiseksi siitä materiaalin saamiseksi sopivaksi rautamalmipellettien valmistamiseksi. Saatu tuote, joka sisältää ei-rautametalleja, jalometalleja ja harvinaisia metalleja, erotetaan edelleen laadun mukaan standardoiduiksi selektiivisiksi rikasteiksi.

Tätä keksintöä voidaan soveltaa edullisesti monometallisten pyriittimateriaalien käsittelyyn, jotka sisältävät ei-rautametalle-ja, harvinaisia metalleja ja jalometalleja.

Alalla tunnetaan menetelmä pyriittirikasteiden käsittelemiseksi, mikä menetelmä käsittää tämän materiaalin kuumentamisen (pasuttamisen) inerttikaasuatmosfäärissä, johon ilman tulo on estet- 2 69103 ty ja liekkipasutuksen suorittamisen sitten 1 800 - 2 000°C lämpötilassa. Tällöin pyriittirikasteessa, joka sisältää 46 paino-% rautaa ja 52,8 paino-% rikkiä, tapahtuu lämpöhajaantuminen, minkä seurauksena muodostuu ensisulate ja erottuu alkuainerikkiä. Ensisulate granuloidaan sitten pasuttamista varten uunissa leijukerroksessa, mihin liittyy rikkipitoisten kaasujen vapautumista, joita voidaan edelleen käyttää rikkihapon valmistukseen. Saatu rautarikaste voi sisältää 67 paino-%:iin asti rautaa.

Edellä esitetty menetelmä soveltuu kuitenkin vain runsaasti rikkiä sisältävien pyriittirikasteiden käsittelyyn eikä sitä voida käyttää ei-rautametallien, jalometallien eikä harvinaisten metallien talteenottoon.

Tunnetaan menetelmä pyriittirikasteiden käsittelemiseksi, jotka sisältävät vähemmän rikkiä ja rautaa sisältäen 38,5 paino-% rautaa, 39,1 paino-% rikkiä ja 20 paino-% malmikiveä. Tämä menetelmä käsittää alkuperäisen materiaalin hapettavan pasutuksen, mikä suoritetaan uunissa leijukerroksessa 965°C lämpötilassa. Saadulle pasutteelle suoritetaan sitten pelkistävä magnetoiva pasutus 550-650°C lämpötilassa, mitä seuraa materiaalin magneettinen erotus. Hapetetulle pasutteelle suoritetaan magneettinen erotus 100-600 orsted'tin kenttävoimakkuudella. Saadulle magneettiselle tuotteelle suoritetaan pelletointi ja poltto, minkä jälkeen se siältää 66 paino-% rautaa ja se on siten saatu sopivaksi masuunisulatusta varten.

Edellä esitetty menetelmä ei myöskään sovellu ei-rautametallien, harvinaisten metallien ja jalometallien talteenottoon. Näiden metallien talteenottamiseksi ja käsiteltävän pyriittimateriaalin käyttöalueen laajentamiseksi on välttämätöntä, että edellä mainittuihin kahteen menetelmään kuuluu lisäksi kloridisublimaatiovaihe, joka suoritetaan leijukerroksessa 1 250°C lämpötilassa. Tämä monimutkaistaa kuitenkin prosessin juoksukaaviota ja laitteiston kustannukset suurenevat suuresti.

Ei-rautametallien ja jalometallien talteenottamiseksi pyriit-tirikasteista on alkuperäiselle materiaalille suoritettava hapettava pastusus uunissa leijukerroksessa 900°C lämpötilassa. Poisto-kaasut käytetään rikkihapon valmistamiseen ja hapetettu pasute granuloidaan 40-%:isessa kalsiumkloridiliuoksessa, minkä jälkeen sille suoritetaan toinen pasutus, joka suoritetaan 1 250°C lämpötilassa sylinterimäisessä kiertouunissa. Saatua, granuloitua rautapitoista

II

3 69103 tuotetta käytetään masuuneissa. Toisessa pasutuskäsittelyssä muodostuneet kaasut sisältävät ei-rautametallien ja jalometallien klorideja.

Edellä esitettyyn menetelmään liittyy kuitenkin kaksivaiheinen, korkealaatuisten rikasteiden pasutus ja, koska se suoritetaan korkeissa lämpötiloissa, käyttökustannukset kasvavat suuresti.

Toinen tunnettu menetelmä ei-rautametallien ja jalometallien talteenottamiseksi polymetallisista materiaaleista käsittää materiaalin pelkistävän pasutuksen, joka suoritetaan uunissa leijukerrok-sessa 704-816°C lämpötilassa ja joka etenee, kunnes on saatu pyrro-tiittia. Pyrrotiitille suoritetaan sitten vesiuutto autoklaavissa, johon johdetaan paineenalaista happea. Ei-rautametallit siirtyvät liuokseen, josta ne sitten erotetaan rikkivedyn avulla.

Kuitenkin pasutuskäsittely yhdistettynä autoklaaviuuttoon ja sitä seuraavaan ei-rautametallien hydrometallurgiseen talteenottoon tekee edellä esitetyn menetelmän vaivalloiseksi ja monimutkaiseksi .

Lukuisat menetelmät, joita nykyisin käytetään vaikeastikäsi-teltävien polymetallimalmien käsittelyyn, eivät huolimatta lukuisista muunnoksista ja parannuksista pysty tyydyttämään kasvavia vaatimuksia ei-rautametallien metallurgian suhteen korkealaatuisia, selektiivisiä rikasteita käytettäessä. Täten kokonaismäärien kasvu pyriittipitoisten polymetallirikasteiden, välituotteiden ja rikas-tejäännösten suhteen tekee ehdottoman välttämättömäksi ja oleelliseksi tehokkaiden ja perusteellisten menetelmien kehittämisen tämäntyyppisten materiaalien käsittelemiseksi arvokkaiden tuotteiden, kuten alkuainerikin, rautamalmipellettien ja ei-rautametallien rikasteiden saamiseksi niistä.

Keksinnön kohteena on siten edellä mainittujen epäkohtien poistaminen.

Keksinnön varsinaisena tarkoituksena on aikaansaada menetelmä pyriittipitoisen polymetallimateriaalin käsittelemiseksi siten, että on mahdollista parantaa arvokkaiden aineosien talteenottoa tarkemmaksi, yksinkertaistaa menetelmän juoksukaaviota, alentaa käytettyjä tehokustannuksia ja käyttökustannuksia ja jolloin menetelmää voidaan käyttää erilaisen rakenteen omaavissa uuneissa.

Tämä tarkoitus saavutetaan menetelmän avulla pyriittipitoisen polymetrimateriaalin käsittelemiseksi, mikä menetelmä käsittää 4 69103 tämän materiaalin kuumentamisen käyttämättä ilmaa ja sen erottaminen sitten tuotteiksi magneettisen erotuksen avulla, jolloin keksinnön mukaisesti kuumennus ennen magneettista erottelua suoritetaan pelkistävän kaasun atmosfäärissä alueella 450-500°C olevassa lämpötilassa 30-60 minuutin aikana.

Kuumennettaessa lähtömateriaalia pelkistävien kaasujen muodostamassa atmosfäärissä 450-500°C suuruusluokkaa olevassa lämpötilassa 30-60 minuutin ajan, eivät materiaalin sisältämät arvokkaat ei-rautametallien, harvinaisten metallien ja jalometallien mineraalit muutu kemiallisesti millään tavalla, kun taas pyriitissä tapahtuu merkittäviä muutoksia. Tämä kuumennus aiheuttaa pyriitin kiderakenteen hajaantumisen, rikin sublimoitumisen ja ferromagneettisen, heksagonaalisen pyrrotiitin muodostumisen.

Jos lähtömateriaalia kuumennetaan pelkistävien kaasujen muodostamassa atmosfäärissä 450°C alapuolella olevassa lämpötilassa vähemmän kuin 30 minuuttia, havaitaan pyriitin muuttuvan epätävdelli-sesti ferromagneettiseksi pyrrotiitiksi ja 500°C yläpuolella olevissa lämpötiloissa pitemmän ajan kuin 60 minuutin kuluessa muuttuu ferromagneettinen pyrrotiitti ei-ferromagneettiseksi pyrrotiitiksi, joka sisältää vähemmän rikkiä ja troiliitiksi asti. Tämä vähentää nopeasti magneettisessa pyrrotiittirikasteessa olevan raudan talteenottoa.

Edellä mainituissa olosuhteissa on mahdollista vähentää merkittävästi sitä lämpötilaa, jossa ferromagneettinen pyrrotiitti muuttuu diamagneettiseksi pyriitiksi. Lisäksi prosessi kiihtyy eksotermisen reaktion vaikutuksesta, menetelmän vaatima tehontarve pienenee ja on myös mahdollista suorittaa keksinnön mukainen menetelmä erilaisen rakenteen omaavissa uuneissa.

Lähtömateriaalia kuumennetaan edullisesti vetyä tai luonnon-kaasun tai masutin konversiotuotteita pelkistävänä kaasuna sisältävässä atmosfäärissä.

Vedyn käyttö edellä mainittuun tarkoitukseen tekee mahdolliseksi puhtaimman mahdollisen kemiallisen koostumuksen omaavan rikkivedyn saamisen. Käytettäessä luonnonkaasun tai masutin konversio-tuotteita, on mahdollista alentaa käyttökustannuksia.

Kuumennettaessa kuparipitoista materiaalia suoritetaan sen jäähdytys edullisesti nopeudella 2-4°C/min ja magneettinen erotus 69103 suoritetaan edullisesti kahdessa vaiheessa erottaen ensin rauta-sulfidit 1 000 - 2 000 orsted'tin magneettisella kenttävoimakkuu-della ja sitten erotetaan kuparisulfidit magneettisen kenttävoi-makkuuden ollessa 4 500 - 6 000 örsted'tiä.

Jäähdytettäessä pasutettua, kuparipitoista materiaalia nopeudella 2-4°C/min on mahdollista muodostaa tarvittavat olosuhteet lähtömateriaalin sisältämien kuparimineraalien, kuutiomaisen dia-magneettisen kalkopyriitin erikoisesti, muuttamiseksi tetragonaali-seksi muunnokseksi, joka sisältää hieman vähemmän rikkiä ja joka omaa magneettisia ominaisuuksia. Pasutetun materiaalin jäähdyttäminen nopeudella, joka on pienempi kuin 4°C/min pidentää prosessin kestoa ja lisää sen kustannuksia, kun taas suuremmilla jäähdytys-nopeuksilla kuin 2°C/min kuparimäärä kuparirikasteessa pienenee.

Suoritettaessa magneettinen erottelu kahdessa vaiheessa ja edellä mainitulla magneettisella kenttävoimakkuusalueella voidaan yksinkertaistaa prosessin kulkua pyriittipitoisen polymetallimate-riaalin käsittelemiseksi sekä alentaa käyttökustannuksia tunnettuihin menetelmiin verrattuna menetelmän käsittäessä lähtömateriaalin useampikertaisen pasutuksen ja sen käsittelyn sitten autoklaavissa tai jonkin muun hydrometallurgisen käsittelymenetelmän avulla.

Magneettisen kenttävoimakkuuden alentaminen pienemmäksi kuin 1 000 örsted'tiä ensimmäisessä vaiheessa ja pienemmäksi kuin 4 500 örsted'tiä toisessa vaiheessa alentaa vastaavasti pyrrotiitin ja kuparirikasteiden saantoa. Magneettisen kenttävoimakkuuden suurentaminen suuremmaksi kuin 2 000 örsted'tiä ensimmäisessä vaiheessa ja suuremmaksi kuin 6 000 örsted'tiä toisessa vaiheessa heikentää pyrrotiitin ja kuparirikasteiden laatua.

Keksintöä esitellään seuraavien kuvailevien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Malmia, joka sisälsi 38,6 paino-% rautaa, 5,64 paino-% kuparia, 0,35 paino-% lyijyä, 3,51 paino-% sinkkiä ja 45,5 paino-% rikkiä, kuumennettiin vetyatmosfäärissä 500°C lämpötilassa 30 minuutin ajan, minkä jälkeen se jäähdytettiin nopeudella 2°C/min. Jäähdytetylle materiaalille suoritettiin sitten magneettinen erottelu magneettisen kenttävoimakkuuden ollessa 1 000 örsted*tiä pyrro-tiittirikasteen saamiseksi, jonka määrä oli 70,5 paino-%. Saadun TT— . .

6 69103 pyrrotiittirikasteen sisältämä rautamäärä oli 88 %. Sitten magneettisen erottelun ensimmäisessä vaiheessa saadulle ei-magneettiselle jakeelle suoritettiin toinen erottelu magneettisen kenttävoimakkuu-den ollessa 6 000 öe. Toisessa erottelussa saadun kuparirikasteen määrä oli 18,9 paino-% ja tämän rikasteen sisältämä kuparimäärä oli 85,5 %. Ei-magneettisen jakeen loppuosa sisälsi lyijyä, sinkkiä ja malmikivimineraaleja sen sisältämän lyijyn ja sinkin määrän ollessa vastaavasti 70 % ja 78,3 %.

Esimerkki 2

Pyriittirikastetta, joka sisälsi 38,0 paino-% rautaa, 43,5 paino-% rikkiä, 0,06 paino-% lyijyä, 0,32 paino-% sinkkiä, 0,2 paino-% kuparia ja 12,0 paino-% kvartsia, kuumennettiin vetyatmosfäärissä 450°C lämpötilassa 60 minuuttia. Kuumennettu materiaali jäähdytettiin sitten nopeudella 4°C/min, minkä jälkeen sille suoritettiin magneettinen erottelu magneettisessa erotuslaitteessa kenttä-voimakkuuden ollessa 2 000 örsted'tiä. Saatu magneettinen jae muodosti 70,84 paino-% pyriittirikasteen kokonaispainosta ja se sisälsi 49,19 paino-% rautaa, 33,7 paino-% rikkiä, 0,02 paino-% lyijyä, 0,10 paino-% sinkkiä, 0,03 paino-% kuparia ja 1,65 paino-% kvartsia.

Raudan ja rikin prosentuaaliset talteenotot lähtömateriaalin kokonaismäärästä olivat vastaavasti 91,70 ja 54,88. Ei-magneettiselle jakeelle, joka saatiin käytettäessä 2 000 öersted'tin magneettista kenttävoimakkuutta, suoritettiin toisen vaiheen magneettinen erottelu käyttäen 4 500 oersted'tin magneettista kenttävoimakkuutta.

Saadun toisen magneettisen jakeen määrä oli 10,0 paino-% ja se sisälsi 1,61 paino-% kuparia, 1,87 paino-% rautaa, 0,08 paino-% lyijyä, 0,10 paino-% sinkkiä ja 2,16 paino-% kvartsia. Kuparin saanto tässä jakeessa oli 80,5 %.

Ei-magneettinen jae sisälti 7,0 paino-% rautaa, 5,0 paino-% rikkiä, 0,197 paino-% lyijyä, 1,25 paino-% sinkkiä ja 55,84 paino-% kvartsia. Kunkin näiden aineiden saanto lähtömateriaalista oli 3,53 % rautaa, 63,0 % lyijyä, 74,84 % sinkkiä, 2,20 % rikkiä ja 89,16 % kvartsia.

7 69103

Esimerkki 3

Kaupallista molybdeenituotetta, jonka kemiallinen koostumus oli seuraava painoprosentteina: 13,50 paino-% molybdeeniä, 34,26 paino-% rautaa, 44,80 paino-% rikkiä, 5,65 paino-% kvartsia, kuumennettiin 30 minuuttia 450°C lämpötilassa luonnonkaasun konversio-tuotteiden muodostamassa atmosfäärissä, joka sisälsi 53,0 paino-% vetyä, 32,0 paino-% hiilimonoksidia, 6,0 paino-% hiilidioksidia, 2,5 paino-% typpeä ja 8,5 paino-% vesihöyryä. Jäähdytyksen jälkeen materiaalille suoritettiin magneettinen erottelu kenttävoimakkuu-della 1 500 oersted'tiä. Saatu magneettinen jae muodosti 62 paino-% lähtömateriaalin kokonaispainosta, raudan saanto tässä jakeessa oli 95,38 %. Saatu ei-magneettinen jae sisälsi molybdeeniä ja kvartsia, joiden saannot vastaavasti olivat 98,32 % ja 96,58 %.

Esimerkki 4

Kaupallista molybdeenimateriaalia, jonka koostumus oli sama kuin esimerkissä 3, kuumennettiin 450°C lämpötilassa 30 minuuttia masuttikonversiotuotteiden muodostamassa atmosfäärissä, joka sisälsi 14,0 paino-% vetyä, 24,0 paino-% hiilimonoksidia, 2,0 paino-% hiilidoksidia, 5,0 paino-% vesihöyryä loppuosan ollessa typpeä. Jäähdytyksen jälkeen suoritettiin materiaalille magneettinen erottelu kenttävoimakkuudella 1 500 öersted'tiä. Saadun magneettisen jakeen määrä oli 63,2 paino-% lähtömateriaalin kokonaispainosta ja raudan talteenotto tässä jakeessa oli 96,23 %. Ei-magneettinen jae sisälsi molybdeeniä ja kvartsia, joiden saannot vastaavasti olivat 97,84 % ja 96,5 %.

Keksinnön mukainen menetelmä on testeissä todettu sopivaksi erilaisten pyriittipitoisten polymetallimateriaalien käsittelyyn tarkoituksena ottaa niistä talteen alkuainerikki, pyrrotiittirikas-te, jälkimmäisen ollessa korkealaatuista materiaalia käytettäväksi rautamalmipellettien valmistuksessa ja rikkihapon valmistukseen, selektiivinen kuparirikaste ja tuote, joka sisältää runsaasti ei-rautametalleja, jalometalleja ja harvinaisia metalleja jaettavaksi edelleen laadun mukaan standardisoiduiksi selektiivisiksi rikasteiksi .

Claims (3)

8 6910 3

1. Menetelmä rikkikiisupitoisen polymetallimateriaalin käsittelemiseksi, jolloin materiaalia kuumennetaan sulkemalla pois ilma ja sen jälkeen jaetaan eri tuotteiksi magneettisen erotuksen avulla, tunnettu siitä, että kuumennus suoritetaan pelkistävässä kaasuatmosfäärissä lämpötilassa 450-500°C 30-60 minuutin aikana, minkä jälkeen seuraa magneettinen erotus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuumennus suoritetaan vedyn tai maakaasun tai jäännöspolttoöljyn konversiotuotteiden muodostamassa pelkistävässä atmosfäärissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuumennuksen päätyttyä käsiteltävä kuparipitoi-nen materiaali jäähdytetään nopeudella 2-4°C/min ja magneettinen erotus suoritetaan kahdessa vaiheessa erottamalla ensin rauta-sulfidit magneettisen kenttävoimakkuuden ollessa 1 000 - 2 300 Oe ja sitten suoritetaan kuparisulfidien erotus magneettisen kenttävoimakkuuden ollessa 4 500 - 6 000 Oe.