RU2116366C1

RU2116366C1 - Method of copper recovery by pyrometallurgical technique

Info

Publication number: RU2116366C1
Application number: RU97109177/02A
Authority: RU
Inventors: А.А. Филиппенков; В.Г. Цикарев; Б.Н. Смирнов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "ФАН"
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: processing of copper-containing technogenic wastes with recovery of blister copper. SUBSTANCE: pyrometallurgical method includes melting of copper scale and anode sludge introduced with excess with respect to stoichiometric ratio to each other in definite periods of process cycle. The method may be used in continuous cycle with periodic discharge of qualitative blister copper in the form of ingot with degree of copper recovery from technogenic materials up to 99%. EFFECT: increased degree of copper recovery without increased energy expenditures. 3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке медьсодержащих техногенных отходов с извлечением из них меди пирометаллургическим способом. The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the processing of copper-containing industrial wastes with the extraction of copper from them by the pyrometallurgical method.

Известны способы извлечения меди из вторичного медьсодержащего сырья [1] , из медьсодержащих шлаков [2, 3], при конвертировании медного штейна в черновую медь [4], требуют специального оборудования, материалов, реактивов, технологически сложны и требуют больших затрат для утилизации вредных газовых и жидких выбросов. Known methods for the extraction of copper from secondary copper-containing raw materials [1], from copper-containing slag [2, 3], when converting matte to blister copper [4], require special equipment, materials, reagents, technologically complex and require large expenses for the disposal of harmful gas and liquid emissions.

По технической сущности и достижению поставленной задачи, наиболее близким к предлагаемому является способ пирометаллургической плавки медных сплавов [5], включающий загрузку материалов в печь и их расплавление, раскисление расплава фосфористой медью. Однако указанный способ плавки медных сплавов предполагает использование дефицитной металлической меди и использование фосфористой меди, что требует при реализации технологического процесса дополнительного контроля и затрат на рафинирование сплавов от вредных примесей. According to the technical nature and achievement of the task, the closest to the proposed method is the pyrometallurgical melting of copper alloys [5], which includes loading materials into the furnace and their melting, deoxidation of the melt with phosphorous copper. However, this method of smelting copper alloys involves the use of scarce metallic copper and the use of phosphorous copper, which requires additional control and the cost of refining alloys from harmful impurities when implementing the technological process.

В предлагаемом изобретении поставлена задача, используя только техногенные отходы промышленного производства, содержащие медь и ее окислы, создать технологически несложный способ с высокой степенью извлечения качественной меди без увеличения энергозатрат. При этом технологический процесс реализуется пирометаллургическим методом. Поставленная задача реализуется тем, что способ извлечения меди пирометаллургическим методом включает загрузку медьсодержащих материалов, расплавление, введение раскислителей и рафинирующих материалов, в том числе извести, доведение температуры расплава до температуры разливки, но отличается от известного тем, что в качестве медьсодержащих материалов используют медную окалину и анодный осадок, который используют одновременно в качестве восстановителя, причем медную окалину вводят с избытком на 10 - 30% против стехиометрического соотношения для условий восстановления окислов меди алюминием, кремнием и железом, содержащихся в анодном осадке, затем медьсодержащие материалы совместно с известью расплавляют, доводят до температуры разливки и раздельно сливают восстановленную из окислов черновую медь и медьсодержащий шлак, который в жидком виде возвращается в электроплавильную печь, куда присаживают анодный осадок с учетом избытка алюминия и кремния на 5 - 10% против стехиометрического соотношения для полного восстановления окислов меди из этого шлака, при этом восстановительный процесс ведут до образования промежуточного расплава меди, алюминия, кремния и железа, после чего сливают безмедистый шлак, а на промежуточный расплав вновь присаживают анодный осадок и медную окалину с избытком на 10 - 30% против стехиометрического соотношения, после окончания восстановительно-рафинировочного периода этого этапа технологического процесса снова сливают черновую медь и медьсодержащий шлак с возвратом его в жидком виде в плавильную печь. In the present invention, the task, using only technogenic industrial waste containing copper and its oxides, to create a technologically simple method with a high degree of extraction of high-quality copper without increasing energy consumption. In this case, the technological process is implemented by the pyrometallurgical method. The task is realized in that the method of copper extraction by the pyrometallurgical method includes loading copper-containing materials, melting, introducing deoxidizers and refining materials, including lime, bringing the melt temperature to the casting temperature, but differs from the known one using copper scale as copper-containing materials and anode deposit, which is used simultaneously as a reducing agent, moreover, copper oxide is introduced in excess of 10-30% against the stoichiometric ratio solutions for the conditions for the reduction of copper oxides by aluminum, silicon, and iron contained in the anode deposit, then the copper-containing materials are melted together with lime, brought to the casting temperature, and the blister copper and copper-containing slag recovered from oxides are separately poured, which is returned to the electric melting furnace in liquid form, where the anode deposit is placed taking into account the excess of aluminum and silicon by 5-10% against the stoichiometric ratio for the complete reduction of copper oxides from this slag, while reducing The process is conducted until an intermediate melt of copper, aluminum, silicon and iron is formed, after which copperless slag is poured off, and the anode deposit and copper scale are again placed on the intermediate melt with an excess of 10-30% against the stoichiometric ratio after the recovery and refining period of this of the process step, blister copper and copper-containing slag are again drained and returned to the smelter in liquid form.

На каждом этапе технологического процесса при присадке выбранных материалов и при их проплавке добавляется известь, для образования жидкоподвижного шлака. At each stage of the process, with the addition of the selected materials and their smelting, lime is added to form a liquid slag.

Заявленный технологический процесс при необходимости можно вести в непрерывном варианте с повтором циклов от выпуска до выпуска черновой меди. Длительность непрерывного процесса лимитируется только стойкостью футеровки электропечи. The claimed process, if necessary, can be carried out in a continuous form with repeated cycles from release to release of blister copper. The duration of the continuous process is limited only by the durability of the lining of the electric furnace.

В качестве медьсодержащего материала и как материала восстановителя используют анодный осадок от производства металлического алюминия следующего химического состава (мас.%): 20-50 AI, 20-60 Cu, 5-15 Si, 5-15 Fe. Anode deposit from the production of aluminum metal of the following chemical composition (wt.%) Is used as a copper-containing material and as a reducing material: 20-50 AI, 20-60 Cu, 5-15 Si, 5-15 Fe.

Вместо медной окалины в технологическом процессе заявленного способа могут быть использованы иные материалы, содержащие окислы меди. Instead of copper scale in the technological process of the claimed method, other materials containing copper oxides can be used.

Количество медной окалины, а именно ее избыток на 10 - 30% против стехиометрического соотношения, выбраны из следующих обстоятельств: при ее избытке менее 10% происходит "засорение" меди алюминием, кремнием, железом из-за их избыточного количества в расплаве. The amount of copper scale, namely, its excess by 10-30% against the stoichiometric ratio, was chosen from the following circumstances: when it is less than 10%, copper is "clogged" with aluminum, silicon, and iron due to their excess in the melt.

При избыточной величине медной окалины более 30% резко возрастает количество окиси меди в возвратном шлаке, увеличивается его кратность, возрастают расходы электроэнергии на реализацию технологического процесса. With excess copper scale of more than 30%, the amount of copper oxide in the return slag sharply increases, its multiplicity increases, and energy costs for the implementation of the process increase.

При подаче анодного осадка на жидкий возвратный медьсодержащий шлак установлено его оптимальное количество - на 5 - 10% с избытком по содержанию алюминия и кремния против стехиометрического соотношения для полного восстановления окислов меди из возвратного шлака. При величине избытка менее 5% уменьшается степень извлечения меди из возвратного шлака. При величине избытка более 10% резко увеличивается содержание алюминия и кремния в промежуточном расплаве, что влечет за собой увеличение количества медной окалины на этапе технологического процесса перед выпуском черновой меди. When an anode deposit was applied to the liquid returning copper-containing slag, its optimum amount was found to be 5–10% with an excess in the aluminum and silicon content against the stoichiometric ratio for the complete reduction of copper oxides from the return slag. When the excess value is less than 5%, the degree of copper recovery from the return slag decreases. With an excess of more than 10%, the content of aluminum and silicon in the intermediate melt sharply increases, which entails an increase in the amount of copper scale at the stage of the technological process before the release of blister copper.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и известного способа показывает, что предлагаемый способ извлечения меди имеет признаки, последовательность операций технологического процесса, которые являются новыми существенными, позволяющие достичь поставленную задачу, а следовательно, заявленный способ соответствует критерию "новизна". A comparative analysis of the claimed invention and the known method shows that the proposed method for the extraction of copper has features, a sequence of operations of the technological process, which are new significant, allowing to achieve the task, and therefore, the claimed method meets the criterion of "novelty."

Анализ патентной и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, содержащихся в предполагаемом изобретении, но их функциональному назначению. The analysis of patent and scientific and technical information did not reveal the use of new significant features contained in the alleged invention, but their functional purpose.

Таким образом предлагаемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Thus, the present invention meets the criterion of "inventive step".

Пример. Example.

Предлагаемый способ реализовали в полупромышленных условиях на электропечи емкостью 0,5 т. The proposed method was implemented in semi-industrial conditions on an electric furnace with a capacity of 0.5 tons

В электропечь загружали измельченные и смешанные анодный осадок состава: AI 43,3%; Cu 30,4%; Si 14,9%; Fe 10,2% и медную окалину при соотношении компонентов, соответствующих избытку окалины 8 - 32% против стехиометрического для полного "срабатывания" алюминия, кремния и железа в качестве восстановителей окислов меди из окалины (таблица). Shredded and mixed anode deposit of the composition was loaded into an electric furnace: AI 43.3%; Cu 30.4%; Si 14.9%; Fe 10.2% and copper scale at a ratio of components corresponding to an excess of scale of 8–32% versus stoichiometric for the complete “actuation” of aluminum, silicon and iron as reducing agents for copper oxides from scale (table).

В качестве флюса использовали известь в количестве 30 - 60% от веса анодного осадка. После полного расплавления материалов и перемешивания расплава шлак, содержащий медь, сливали в ковш, а полученную медь разливали в слитки. Медьсодержащий шлак (15 - 20% CuO) заливали обратно в электропечь и присаживали кусковый анодный осадок из расчета избытка алюминия и кремния на 3 - 12% против стехиометрического соотношения для полного восстановления окислов меди из возвращенного в печь шлака. Одновременно с анодным осадком добавляли известь в количестве 20 - 50% от количества осадка. После полного расплавления материалов и перемешивания сливали бедный шлак как отвальный. На оставшийся промежуточный сплав задавали измельченную смесь материалов: анодный осадок, окалину и известь. Соотношение материалов соответственно таковому для первого периода ведения плавки. As a flux, lime was used in an amount of 30-60% of the weight of the anode deposit. After the materials were completely melted and the melt was mixed, the slag containing copper was poured into a ladle, and the resulting copper was poured into ingots. Copper-containing slag (15 - 20% CuO) was poured back into the electric furnace and a lump anode precipitate was placed at a rate of 3 - 12% based on the excess of aluminum and silicon against the stoichiometric ratio for the complete reduction of copper oxides from the slag returned to the furnace. Simultaneously with the anode deposit, lime was added in an amount of 20-50% of the precipitate amount. After the materials were completely melted and mixed, the poor slag was poured as dump. A crushed mixture of materials was assigned to the remaining intermediate alloy: anode deposit, scale and lime. The ratio of materials is corresponding to that for the first period of smelting.

После полного расплавления материалов медьсодержащий шлак сливали в ковш, а полученную медь разливали в слитки. В последующем все операции повторялись. After the materials were completely melted, the copper-containing slag was poured into a ladle, and the resulting copper was poured into ingots. Subsequently, all operations were repeated.

Проведена проплавка медьсодержащих материалов по известному способу без учета превышения стехнометрического соотношения используемых материалов. Технико-экономические показатели указанного способа значительно хуже. Технологический процесс нестабилен, длителен по времени. Copper-containing materials were melted by a known method without taking into account the excess of the stoichnometric ratio of the materials used. Technical and economic indicators of this method are much worse. The technological process is unstable, time-consuming.

Таким образом экспериментальные данные, полученные по результатам полупромышленных плавок, подтверждают достижение поставленной задачи за счет использования заявленных новых существенных признаков технологического процесса, порядка их выполнения в одном цикле. Thus, the experimental data obtained from the results of semi-industrial swimming trunks confirm the achievement of the task by using the claimed new essential features of the technological process, the order of their implementation in one cycle.

Реализация предлагаемого способа осуществляется на существующем металлургическом оборудовании при использовании техногенных отходов металлургии цветных и черных металлов. Implementation of the proposed method is carried out on existing metallurgical equipment using industrial waste metallurgy of non-ferrous and ferrous metals.

Источник информации
1. Авт. свидетельство N 644858.Sourse of information
1. Auth. certificate N 644858.

2. Авт. свидетельство N 1321766. 2. Auth. certificate N 1321766.

3. Патент N 2061069. 3. Patent N 2061069.

4. Авт. свидетельство N 1625896. 4. Auth. certificate N 1625896.

5. Патент N 2067128. 5. Patent N 2067128.

Claims

1. A method for extracting copper by the pyrometallurgical method, including loading copper-containing materials, melting, introducing deoxidizers and refining materials, including lime, bringing the melt temperature to the casting temperature, characterized in that copper scale or materials containing copper oxides are used as copper-containing materials, and anode deposit, which is also used as a reducing agent, with copper scale being introduced in excess of 10-30% against the stoichiometric ratio for recovery conditions the recovery of copper oxides by aluminum, silicon and iron contained in the anode deposit, then the copper-containing materials are melted together with lime, brought to the casting temperature, then blister copper and copper-containing slag are separately poured, which is returned to the electric smelter in liquid form, and the anode precipitate is charged with taking into account the excess of aluminum and silicon by 5 - 10% against the stoichiometric ratio, for the complete reduction of copper oxides from slag, while the reduction process is carried out until an intermediate a melt containing copper, aluminum, silicon and iron, after which the copper-free slag is poured, and the anode precipitate and copper scale are again placed on the intermediate melt with an excess of 10-30% against the stoichiometric ratio, after the recovery and refining period, blister copper and copper-containing are poured slag with its subsequent return to the melting furnace.

2. The method according to claim 1, characterized in that the process is conducted continuously with a repetition of the technological cycle from release to release of blister copper.

3. The method according to claim 1, characterized in that an anode precipitate of chemical composition is used, wt.%: 20-50 Al, 20-60 Cu, 5-15 Si, 5-15 Fe.