PL124016B2 - Method of manufacture of nickel concentrates - Google Patents

Description

Opis patentowy opublikowano: 01.03.1984 Twórcywynalazku: Andrzej Grotowski, Jerzy Godek, Tadeusz Hendrychowski, Stefan Zielinski, Ryszard Krukiewicz, Stanislawa Górnicka Uprawniony z patentu tymczasowego: Kombinat Górniczo-Hutniczy Miedzi Zaklady Badawcze i Projektowe Miedzi „CUPRUM", Wroclaw (Polska) Sposób otrzymywania koncentratów niklowych Wynalazek dotyczy sposobu segregacji krzemianowych rud niklu w celu otrzymania koncen¬ tratów niklowych.Dotychczasowy stan techniki. Chociaz rudy krzemianowe stanowia okolo 75% znanych zaso¬ bów niklu to jednak eksploatowane sa onejedynie w ograniczonym zakresie, a nikiel produkowany jest glównie z rud siarczkowych. Z uwagi na wyczerpywanie sie rud siarczkowych podjecie eksploatacji krzemianowych rud niklu staje sie sprawa coraz bardziej naglaca. Istniejace technolo¬ gie, jak proces zelgrudowy, wytop kamienia, wytop zelazoniklu, lugowanie kwasem siarkowym, czy tez redukcja z nastepujacym potem lugowaniem amoniakalnym, znajduja zastosowanie jedynie w ograniczonym zakresie. Odzysk niklu z rud krzemianowych jest utrudniony przez ich zlozona mineralogie oraz duza zmiennosc skladu chemicznego. Wystepujacy czesto brak wyraznie okreslo¬ nych mineralów niklowych uniemozliwia wzbogacanie tych rud tradycyjnymi metodami przeróbki.Przy realizacji procesu na skale przemyslowa czynnikiem determinujacym oplacalnosc przed¬ siewziecia jest koniecznosc bezprzeponowego ogrzewania mieszaniny halogenków, reduktora i surowca niklonosnego. Taki sposób ogrzewania powoduje jednak znaczne pogorszenie wskazni¬ ków wzbogacania w stosunku do ogrzewania przeponowego.Ogrzewanie samej rudy w piecu bezprzeponowym a nastepnie prowadzenie segregacji w innym piecu, ogrzewanym przeponowo, równiez powoduje pogorszenie wskazników wzbogacania. Pro¬ wadzenie ogrzewania w atmosferze utleniajacej lub redukujacej nie poprawia wyników. Przyczyna tego jest z jednej strony fakt, ze na skutek podgrzewania tworza sie polaczenia niklowe o gorszej podatnosci na segregacje, a z drugiej strony to, ze segregacja podgrzanej rudy odbywa sie w warunkach niedoboru wody, niezbednej do procesu segregacji: NiO + Si02 + C + CaCl2 + H20 o Ni + CaSi03 + 2HC1 + CO Znany jest z patentu kanadyjskiego nr 965961 sposób, w którym laterytowa rude niklu podgrzewa sie w sposób bezprzeponowy w piecu obrotowym, a proces segregacji prowadzony jest w drugim piecu obrotowym po dodaniu chlorku wapnia i wegla, co w przypadku rud o wysokiej2 124 016 zawartosci niklu (1,65%) pozwala na osiagniecie uzysku do 75%. W przypadku rud ubogich (0,6% Ni) sposób ten zawodzi.Istota wynalazku. Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu przemiany trudnych rud krzemiano¬ wych niklu w rudy o dobrej wzbogacalnosci i oparty jest na procesie segregacji, który znalazl juz zastosowanie przy przerobie trudnych rud miedzi w tak zwanym procesieTORCO(TREATMENT OF REFRACTORY COPPER ORES).W procesie segregacji, w odróznieniu od zwyklej redukcji in situ, atomy niklu z krzemianowej siatki krystalicznej przechodza w stan gazowy w postaci chlorku niklu, który nastepnie redukuje sie do niklu metalicznego, w obecnosci stalego reduktora i osadza sie na weglu, wypelnia mikropory i pekniecia oraz, przede wszystkim, tworzy swobodne kuliste skupienia metalu. Skupienia te osia¬ gaja wielkosc od kilku angstremów do kilkudziesieciu mikronów i w tej postaci juz stosunkowo latwo moga byc wzbogacane tradycyjnymi metodami przeróbki jak flotacja lub separacja magnetyczna.Sposób wedlug wynalazku polega na prazeniu drobnozmielonego materialu niklonosnego, zawierajacego nikiel w postaci tlenków lub krzemianów zdodatkiem 2-10% czynnika chlorujacego i 0,6-3% stalego reduktora w temperaturze 950-1050°C.Zgodnie z wynalazkiem ogrzewajac rude w dwustopniowy sposób bezprzeponowo, wstepnie rude ogrzewa sie we wspólpradzie przeplywajacych gazów spalinowych oraz ostatecznie dogrzewa sie w przeciwpradzie przeplywajacych gazów spalinowych do temperatury o 20 do 50°C wyzszej niz wymagana temperatura procesu segregacji i z szybkoscia nie mniejsza nie 400°C/min, najkorzyst¬ niej 500 do 670°C/min.Dzieki odpowiedniemu dobraniu stosunku czynnika chlorujacego do reduktora i do rudy oraz temperatury prazenia — uzyskuje sie mieszanine gazów chlorujaco-redukujacych, które zapew¬ niaja przebieg glównych reakcji segregacji. Uzyskana prazonke ochladza sie do temperatury ponizej 100°C w atmosferze gazów reakcyjnych miele sieja i flotuje przy uzyciu siarczanu miedzi i ksantogenianu.Sposób wedlug wynalazku umozliwia prowadzenie procesu segregacji metoda dwustopniowa w piecu ogrzewanym bezprzeponowo i reaktorze stacjonarnym z ogrzewaniem przeponowym wyrównujacym ubytki cieplne. W odróznieniu od tradycyjnego sposobu ogrzewania, w sposobie wedlug wynalazku rude ogrzewa sie wedlug wskazanego rezimu cieplnego, bez pogorszenia wska¬ zników segregacji.Przyklady realizacji wynalazku. Ponizej podano przyklady w celu wyjasnienia mozliwosci stosowania wynalazku w praktyce. W obu przypadkach stosowano krzemianowa rude niklowa o skladzie chemicznym podanym w tablicy I.Tablica I Sklad chemiczny rudy niklu Skladnik Ni Si02 Fec CaO MgO A1203 strata prazenia Zawartosc w % wag. 0,58 59,60 10,96 0,80 10,15 3,93 3,70 Sklad ziarnowy badanej rudy podano w tablicy II. Do segregacji uzywano wegla gazowego typ 33, zmielonego ponizej 0,3 mm oraz CaCl2*5H20.124016 3 Tablica II Sklad ziarnowy rudy niklu Klasa mm Wychód % Wychód sumaryczny % 4-0,750 6,1 6,1 +0,430 4,3 10,1 +0,300 3,9 14,0 +0,150 11,0 25,0 +0,102 4,6 29,6 +0,075 3,2 32,8 +0,044 10,1 42,9 —0,044 57J 57J N 100,0 100,0 Przyklad I. Przyklad ten ma na celu pokazaniejakie wskazniki segregacji mozna osiagnac w przypadku tradycyjnego sposobu ogrzewania. Rude, o skladzie chemicznym jak w tablicy I, i o uziarnieniu jak w tablicy II, zgrudkowano na talerzu grudkujacym na grudki o wielkosci 3-6 mm.Dodatek wody 15% wagowo. Zgrudkowana rude podawano do pieca obrotowego 2 z kierunku W zaznaczonego na rysunku strzalka przerywana w sposób przeciwpradowy, w stosunku do przeply¬ wajacych gazów, to jest od konca komory odciagowej 1 (patrz rysunek). Rude nagrzewano w tradycyjnym piecu obrotowym 2 z palnikiem 6 na gaz miejski do temperatury o 20-50°C wyzszej od temperatury procesu segregacji. Wlasciwy proces segregacji zachodzil w reaktorze 8, po dodaniu mieszaniny CaCh • 5H2O i wegla, podajnikiem srubowym 7, który byl ogrzewany przeponowo w celu wyrównania strat cieplnych. Dodatki do segregacji to jest chlorek wapnia w ilosci 10% i wegiel 1,5%, podawano podajnikiem srubowym 7. W reaktorze utrzymywano temperature 1000°C.Szybkosc dosypywania grudek z pieca obrotowego i spuszczanie prazonki byly tak dobrane, ze material przebywal w reaktorze w temperaturze 1000°C przez okres jednej godziny.Po tym okresie czasu material przesuwal sie do intensywnie chlodzonego kanalu 9, skad poprzez zamkniecie 10 wypuszczony byl do wanny chlodzacej 11 wypelnionej woda. Nastepnie prazonke domielono na mokro i flotowano przy uzyciu siarczanu miedzi a-terpineolu i ksantogenianu. Wyniki flotacji frakcjonowanej podano w tablicy III.Tablica III Wyniki flotacji prazonki segregacyjnej ogrzewanej tradycyjnie Produkt Koncentrat Pólprodukt Odpady Wychód % 8,4 9,1 82,5 Zawartosc Ni % 3,15 1,36 0,50 Uzysk % 32,9 48,4 51,6 Przyklad II. Uzywano rudy i odczynników takich samych jak w przykladzie pierwszym, natomiast proces prowadzono w aparaturze, przedstawionej na rysunku, zmodyfikowanej o doda¬ nie leja zasypowego 5 z rynna 3. Zgrudkowana rude, poprzez lej zasypowy 5, podawano do pieca 2 rynna 3 umieszczona wspólpradowo do przeplywajacych gazów, w wyniku czego nastepowalo wstepne ogrzewanie materialu. Nastepnie material spadal na wymurówke pieca 2 i przesuwajac sie w kierunku wylotu nagrzewal sie przeciwpradowo do temperatury o 20-50°C wyzszej niz tempera¬ tury procesu segregacji, to jest w tym przypadku 1020-1050°C. Material osiagal te temperature w4 124 016 ciagu 2-2,5 minuty. Takszybkie ogrzewanie zapewnial palnik 6 na gaz miejski o duzej wydajnosci cieplnej. Wlasciwy proces segregacji zachodzil w reaktorze 8, po dodaniu mieszaniny CaCh * 5H2O i wegla,podajnikiem srubowym 7. Wsad po przereagowaniu spadal do nizszej nie ogrzewanej czesci reaktora a nastepnie do intensywnie chlodzonego kanalu 9, skad wypuszczany byl do wanny chlodzacej 11 poprzez zamkniecie 10. Takierozwiazanie reaktora zapewnia chlodzenie prazonki bez dostepu powietrza, co uniemozliwia jej utlenienie.Nastepnie prazonke flotowano, po uprzednim domieleniu, otrzymujac wyniki zamieszczone w tablicy V.Tablica V Wyniki flotacji prazonki segregacyjnej, ogrzewanej nowa metoda Produkt Koncentrat Pólprodukt Odpady Wychód 7,0 7,4 85,6 Zawartosc Ni 8,79 0,39 0,22 Uzysk 73,8 3,5 22,7 Poniewaz ruda ogrzanajest do temperatury wyzszej niz wymagana dla procesu segregacji, stad zapotrzebowanie ciepla przez reaktor jest niewielkie, tak, ze mozna tu równiez zastosowac trady¬ cyjny palnik na gaz, rope czy tez mial weglowy. Stosunkowo niewielka ilosc gazów spalinowych, tylko w nieznacznym stopniu zaklóci przebieg procesu. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania koncentratów niklowych przez segregacje krzemianowych rud niklu z dodatkiem 1,5% wegla, 10% CaChSHaO w temperaturze 1000°C przez okres jednej godziny, znamienny tym, ze ogrzewajac rude w dwustopniowy sposób bezprzeponowo wstepnie rude ogrzewa sie we wspólpradzie przeplywajacych gazów spalinowych oraz ostatecznie dogrzewa sie w przeciwpradzie przeplywajacych gazów spalinowych do temperatury o 20 do 50°C wyzszej niz wymagana temperatura procesu segregacji i z szybkoscia nie mniejsza niz 400°C/min., najkorzyst¬ niej 500 do 670°C/min.124*16 W PL