RU2199598C1 - Method of processing sulfide concentrates - Google Patents
Method of processing sulfide concentrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199598C1 RU2199598C1 RU2001122137/02A RU2001122137A RU2199598C1 RU 2199598 C1 RU2199598 C1 RU 2199598C1 RU 2001122137/02 A RU2001122137/02 A RU 2001122137/02A RU 2001122137 A RU2001122137 A RU 2001122137A RU 2199598 C1 RU2199598 C1 RU 2199598C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elemental sulfur
- oxygen
- blast
- sulfur
- consumption
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к переработке сульфидных концентратов, например медных, и может быть использовано при переработке медно-цинковых, медно-никелевых, никелевых, пиритных и других сульфидных концентратов, а также может быть использовано в химической технологии при получении серной кислоты. The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to the processing of sulfide concentrates, for example copper, and can be used in the processing of copper-zinc, copper-nickel, nickel, pyrite and other sulfide concentrates, and can also be used in chemical technology for the production of sulfuric acids.
Полная или частичная автогенность процесса в плавке сульфидных концентратов, например медных, достигается путем использования приемов:
1) подогрева дутья;
2) обогащения дутья кислородом;
3) комбинацией приемов 1 и 2;
4) применения технологического кислорода (80-96% О2 в дутье).Full or partial autogeneity of the process in the smelting of sulfide concentrates, such as copper, is achieved by using the following techniques:
1) heating the blast;
2) enrichment of the blast with oxygen;
3) a combination of
4) the use of process oxygen (80-96% O 2 in the blast).
Существующие способы выплавки меди, в которых используются приемы 1-4, отличаются друг от друга как аппаратурным оформлением, так и особенностями осуществления процесса взаимодействия между сульфидами концентрата и кислородом газовой фазы. В этой связи все автогенные способы могут быть разделены на два типа: плавка во взвешенном состоянии и плавка в расплаве [1, 2]. Existing copper smelting methods, which use
Известен способ переработки сульфидных медных концентратов в кислородном факеле (завод Коппер-Клифф, Канада; Алмалыкский горно-металлургический комбинат, Узбекистан), включающий смешивание концентрата и флюсов, глубокую сушку шихты и подачу ее при помощи горелок в плавильную печь, окислительную плавку с использованием технологического кислорода (94-96% О2). Плавку ведут с получением штейна с 35-50% Сu. Недостатками способа являются: высокие капитальные затраты, сооружение кислородной станции и высокие расходы при эксплуатации последней, отсутствие или малое количество вторичных энергоресурсов [1].A known method of processing sulfide copper concentrates in an oxygen flare (Copper-Cliff plant, Canada; Almalyk mining and metallurgical plant, Uzbekistan), including mixing the concentrate and fluxes, deep drying the charge and feeding it using burners to a smelter, oxidizing melting using technological oxygen (94-96% O 2 ). Melting is carried out to obtain matte with 35-50% Cu. The disadvantages of the method are: high capital costs, the construction of an oxygen station and high costs during operation of the latter, the absence or small amount of secondary energy [1].
Известен способ автогенной плавки медных концентратов в шахтной печи на дутье, обогащенном кислородом, включающем смешивание материалов и окускование шихты, подачу окускованной шихты в печь с получением штейна (35-50% Сu), шлака и газов. К недостаткам способа относятся: недостаточное использование теплотворной способности сульфидов концентрата ввиду подачи окислительного дутья через фурмы в нижних горизонтах печи и диссоциации высших сульфидов в верхних горизонтах, необходимость передела окускования шихты и др. ([1], стр.203). A known method of autogenous smelting of copper concentrates in a shaft furnace using oxygen enriched blasting, including mixing materials and sintering the charge, feeding the sintered charge into the furnace to produce matte (35-50% Cu), slag and gases. The disadvantages of the method include: insufficient use of the calorific value of sulfide concentrate due to the supply of oxidative blast through the tuyeres in the lower horizons of the furnace and the dissociation of higher sulfides in the upper horizons, the need for redistribution of the sintering charge, etc. ([1], p.203).
Ближайший аналог. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ переработки сульфидных медных и медно-никелевых концентратов во взвешенном состоянии, включающий предварительное смешивание концентрата и флюсов, сушку шихты, подачу шихты в плавильную печь, окислительную плавку с использованием воздушного дутья, обогащенного кислородом. Плавку ведут с получением штейна (40-65% Сu), шлака и газов [2]. The closest analogue. Closest to the claimed technical essence is a method for processing sulphide copper and copper-nickel concentrates in suspension, which includes preliminary mixing of the concentrate and fluxes, drying the charge, feeding the mixture into a smelting furnace, oxidative smelting using air blast enriched with oxygen. Melting is carried out with the production of matte (40-65% Cu), slag and gases [2].
Таким образом, основными приемами достижения автогенности пронесся являются подогрев дутья и применение технического кислорода. Первое из них громоздко и сложно в эксплуатации на запыленных газах, не обеспечивает автогенности процесса и нуждается в дополнительных мерах в виде обогащения дутья кислородом либо в виде добавок углеродистого или углеводородного топлива; второе - дорого, так как сопровождается крупными капитальными вложениями и значительными эксплуатационными расходами. Так, только расход электроэнергии на получение технологического кислорода составляет 0,5 кВт•ч на 1 м3 кислорода, что соответствует расходу электроэнергии в количестве 500-1000 кВт•ч на 1 т выплавляемой меди.Thus, the main methods for achieving autogenicity have swept through are the heating of the blast and the use of technical oxygen. The first of them is cumbersome and difficult to operate on dusty gases, does not provide the process autogeneity and needs additional measures in the form of enrichment of the blast with oxygen or in the form of additives of carbon or hydrocarbon fuel; the second is expensive, as it is accompanied by large capital investments and significant operating costs. So, only the energy consumption for the production of process oxygen is 0.5 kW • h per 1 m 3 of oxygen, which corresponds to an energy consumption in the amount of 500-1000 kW • h per 1 ton of smelted copper.
К недостаткам прототипа можно отнести:
- трудности, связанные с полной компенсацией дефицита тепла при плавке на горячем дутье, что обусловливает необходимость применения топлива;
- относительно низкая концентрация SO2 (горячее дутье);
- необходимость применения технического кислорода (24-60% O2 в дутье);
- малая экономичность эксплуатации печи с получением широкого аспекта шлаков (например, ферритно-кальциевых и близких к ним комбинированных высокоосновных шлаков);
- трудности, связанные с получением богатых штейнов и черновой меди в одну операцию, и многие другие.The disadvantages of the prototype include:
- difficulties associated with the full compensation of heat deficiency during melting on a hot blast, which necessitates the use of fuel;
- a relatively low concentration of SO 2 (hot blast);
- the need for the use of technical oxygen (24-60% O 2 in the blast);
- low efficiency of operation of the furnace with obtaining a wide aspect of the slag (for example, calcium ferritic and related highly basic slag);
- difficulties associated with obtaining rich matte and blister copper in one operation, and many others.
Задачей настоящего изобретения является создание способа переработки сульфидных концентратов, позволяющего уменьшить расход топливно-энергетических ресурсов. The present invention is to provide a method for processing sulfide concentrates, which allows to reduce the consumption of fuel and energy resources.
Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является следующее:
- повышается объем производства серной кислоты на 1 т меди в 1,5-2,5 раза;
- увеличивается концентрация SO2 в газах в 1,5 раза (в сравнении с вариантом плавки на горячем дутье);
- повышается качество серной кислоты ввиду отсутствия в элементарной сере мышьяка, фтора, сурьмы, висмута, свинца, цинка и других примесей, характерных для медных концентратов. Благодаря этому становится возможным производство серной кислоты суперкласса и преципитата высокой чистоты;
- создаются возможности в регулировании тепловой работы печи, благодаря чему становится реализуемым присадка в шихту фосфогипса и получение кальцийсодержащих и ферритно-кальциевых шлаков, что, в свою очередь, способствует дополнительному увеличению объема производства серной кислоты и существенному уменьшению отходов;
- увеличивается выход пара;
- создается возможность экономичного получения богатых штейнов (белого матта) и черновой меди;
- экономия капитальных затрат (около 5-10 млн. долларов США) за счет исключения кислородной станции.The technical result from the use of the invention is the following:
- the volume of production of sulfuric acid per 1 ton of copper is increased by 1.5-2.5 times;
- increases the concentration of SO 2 in gases by 1.5 times (compared with the option of melting on a hot blast);
- the quality of sulfuric acid increases due to the absence of arsenic, fluorine, antimony, bismuth, lead, zinc and other impurities characteristic of copper concentrates in elemental sulfur. Due to this, it becomes possible to produce sulfuric acid of the superclass and precipitate of high purity;
- Opportunities are created for regulating the thermal operation of the furnace, which makes it possible to add phosphogypsum to the mixture and obtain calcium-containing and ferrite-calcium slag, which, in turn, contributes to an additional increase in the production of sulfuric acid and a significant reduction in waste;
- increased steam output;
- creates the possibility of economical production of rich mattes (white matte) and blister copper;
- savings in capital costs (about 5-10 million US dollars) due to the exclusion of the oxygen station.
Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки сульфидных концентратов, включающем смешивание концентрата и флюсов, загрузку полученной шихты в плавильный агрегат, подачу воздушного дутья, обогащенного кислородом, и окислительную плавку с получением штейновой, шлаковой и газовой фаз, согласно изобретению окислительную плавку ведут в присутствии элементарной серы для компенсации дефицита тепла, при этом соотношение массы концентрата и серы поддерживают равным 1,0:(0,01-0,25). The problem is achieved in that in the method of processing sulfide concentrates, including mixing the concentrate and fluxes, loading the resulting mixture into a melting unit, supplying air blast enriched with oxygen, and oxidizing melting to obtain the matte, slag and gas phases, according to the invention, the oxidative melting is carried out in the presence of elemental sulfur to compensate for the heat deficit, while the mass ratio of the concentrate and sulfur is maintained equal to 1.0: (0.01-0.25).
В зависимости от расхода элементарной серы дутье подогревают до 50-800oС, при этом количество кислорода в дутье регулируют таким образом, чтобы на 1 кг элементарной серы в шихте дополнительно расходовалось 0,8-1,1 кг кислорода, при этом подаваемое дутье обогащают кислородом в пределах 21-40% об.Depending on the consumption of elemental sulfur, the blast is heated to 50-800 o C, while the amount of oxygen in the blast is regulated so that 0.8-1.1 kg of oxygen is additionally consumed per 1 kg of elemental sulfur in the charge, while the supplied blast is enriched oxygen in the range of 21-40% vol.
В зависимости от расхода элементарной серы ее сжигание в процессе реализуется следующими способами:
- твердую элементарную серу подают в смеси с медным концентратом в горелочное устройство;
- в горелочное устройство подают элементарную серу в расплавленном состоянии;
- расплавленную элементарную серу подают в пространство печи;
- элементарную серу полностью или частично подают в слой расплава в потоке окислительного газа.Depending on the consumption of elemental sulfur, its combustion in the process is implemented in the following ways:
- solid elemental sulfur is fed in a mixture with copper concentrate in the burner device;
- elemental sulfur in a molten state is supplied to the burner;
- molten elemental sulfur is fed into the space of the furnace;
- elemental sulfur is fully or partially fed into the melt layer in an oxidizing gas stream.
Кроме того, в зависимости от расхода элементарной серы дутье одновременно подогревают и обогащают кислородом для компенсации дефицита тепла с тем, чтобы суммарный приход тепла соответствовал приходу тепла при использовании элементарной серы в полном объеме. In addition, depending on the consumption of elemental sulfur, the blast is simultaneously heated and enriched with oxygen to compensate for the heat deficit so that the total heat input corresponds to the heat input when using elemental sulfur in full.
Нижняя граница в расходе элементарной серы (1,0% от массы шихты) определяется тем, что меньший расход элементарной серы экономически малорентабелен. Высшая граница в потреблении элементарной серы (25% от массы шихты) определена тем, что подобный расход элементарной серы восполняет дефицит тепла для любого варианта плавки. The lower limit in the consumption of elemental sulfur (1.0% of the mass of the charge) is determined by the fact that a lower consumption of elemental sulfur is economically unprofitable. The highest limit in the consumption of elemental sulfur (25% of the mass of the charge) is determined by the fact that a similar consumption of elemental sulfur makes up for the heat deficit for any melting option.
Все возможные варианты осуществления способа и его сопоставление с прототипом представлены в табл. 1 и 2. All possible embodiments of the method and its comparison with the prototype are presented in table. 1 and 2.
Примеры осуществления способа. Examples of the method.
Примеры осуществления нашего процесса рассмотрим на примере плавки медных концентратов по способу Оутокумпу с применением подогрева дутья и топлива (мазут), рассмотренного ранее в работе [2]. В табл. 1 в первой колонке приведены данные по реализации способа по прототипу при переработке медного концентрата состава, %: 20,0 Сu, 37,35 Fe, 42,65 S. Отвальные шлаки, как и в прототипе, содержат 36% SiO2 и 6% СаО. Температуру штейна, как и в прототипе, примем 1150oС, шлака - 1250oС, газов на выходе из печи - 1300oС.We will consider examples of the implementation of our process by the example of smelting copper concentrates by the Outokumpu method using heating of blast and fuel (fuel oil), considered earlier in [2]. In the table. 1 in the first column shows the data on the implementation of the prototype method in the processing of copper concentrate composition,%: 20.0 Cu, 37.35 Fe, 42.65 S. The waste slag, as in the prototype, contains 36% SiO 2 and 6% CaO. The temperature of the matte, as in the prototype, we take 1150 o C, slag - 1250 o C, the gases at the outlet of the furnace - 1300 o C.
Примеры осуществления способа 1-6 (табл. 1) свидетельствует о возможности полного исключения подогрева воздуха и применения топлива. В качестве положительного эффекта имеем: снижение расхода топливно-энергетических ресурсов, повышение выхода пара (т.е. энергии), увеличение концентрации SO2 в газах (на 5-10% отн.) и повышение выхода SO2 для производства серной кислоты в 1,3-2,0 раза.Examples of the implementation of method 1-6 (table. 1) indicates the possibility of a complete exclusion of air heating and the use of fuel. As a positive effect, we have: a decrease in the consumption of fuel and energy resources, an increase in the yield of steam (i.e. energy), an increase in the concentration of SO 2 in gases (by 5-10% relative) and an increase in the yield of SO 2 for the production of sulfuric acid in 1 , 3-2.0 times.
Укажем, что тепловые расчеты, связанные с расходом элементарной серы при автогенной плавке медных концентратов, вели с учетом следующих данных:
- изменение энтальпии реакции горения серы - Sтв+O2(г)=SO2 - принято равным 70900 ккал/кг-моль О2;
- потери тепла с газами от сжигания серы составили 25900 ккал/кг-моль O2;
- чистый приход тепла, который может быть направлен на восполнение дефицита тепла, составил 45000 ккал/кг-атом S или 1406,2 ккал/кг серы.We point out that thermal calculations associated with the consumption of elemental sulfur during autogenous smelting of copper concentrates were carried out taking into account the following data:
- change in the enthalpy of the combustion reaction of sulfur - S tv + O 2 (g) = SO 2 - taken equal to 70,900 kcal / kg-mol O 2 ;
- heat loss with gases from the combustion of sulfur amounted to 25900 kcal / kg-mol O 2 ;
- net heat input, which can be used to fill the heat deficit, was 45,000 kcal / kg-atom S or 1406.2 kcal / kg sulfur.
В таблице 2 приведены примеры 7-14 осуществления способа, в которых в отличие от примеров 1-6 изменялось содержание меди в штейне (металле) от 40 до 99,9% (т.е. менялась степень десульфурации шихты). Эти примеры содержат показатели по вариантам с нагревом воздуха, обогащения дутья кислородом и сопоставлены с показателями заявленного способа. Из этих примеров видно, что при помощи элементарной серы удается компенсировать любой дефицит тепла. Table 2 shows examples 7-14 of the method, in which, in contrast to examples 1-6, the copper content in the matte (metal) was changed from 40 to 99.9% (i.e., the degree of desulfurization of the charge changed). These examples contain indicators for options with heating the air, enriching the blast with oxygen and are compared with the indicators of the claimed method. From these examples it can be seen that with the help of elemental sulfur, any heat deficiency can be compensated.
В табл. 1 и 2 приведены примеры осуществления нашего способа в сопоставлении с прототипом, показывающие расходы элементарной серы при получении штейнов разного состава и черновой меди, покрывающие дефицит тепла. Итак, расходы элементарной серы представлены в табл.3. In the table. 1 and 2 are examples of the implementation of our method in comparison with the prototype, showing the costs of elemental sulfur upon receipt of mattes of different composition and blister copper, covering the heat deficit. So, the costs of elemental sulfur are presented in table.3.
Пример 11 иллюстрирует возможность использования подогрева дутья и введения в шихту элементарной серы для варианта получения штейна с 50% меди, в примере 12 - для тех же условий приводятся данные комбинирования приемов обогащения дутья кислородом и применения элементарной серы. Example 11 illustrates the possibility of using preheating of the blast and introducing elemental sulfur into the charge for the production of matte with 50% copper; in example 12, for the same conditions, data are given on combining oxygen enrichment methods and the use of elemental sulfur.
В заключение анализа приемов выполнения способа отметим случаи, когда нет необходимости в повышении производства серной кислоты. В этой ситуации отпадает возможность использования элементарной серы, поступающей со стороны (нефтехимпереработки, добыча элементарной серы - Оренбуржье, Астрахань и др. ). Тогда элементарная сера может быть получена из газов автогенного процесса путем восстановления SO2 природным газом по способу, осуществленному на Норильском горно-металлургическом комбинате. Этот прием не изменяет сути нашего изобретения, а только предусматривает источник получения серы внутри самого процесса. В ряде случаев, возможно, это будет иметь место. Иными словами, элементарная сера, необходимая для автогенности процесса, может быть получена в хвостовой части автогенного комплекса и будет служить таким образом некой циркуляционной нагрузкой, не меняя общего выхода серы в виде сернистого ангидрида. Это тем более возможно, что для нашего случая безразлична сортность элементарной серы. Это замечание высказывается потому, что элементарная сера Норильского комбината от установки взвешенной плавки никелевого концентрата является низкосортной и не пользуется спросом.In conclusion, an analysis of the methods of performing the method, we note cases where there is no need to increase the production of sulfuric acid. In this situation, there is no longer the possibility of using elemental sulfur from the outside (oil refining, production of elemental sulfur - Orenburg, Astrakhan, etc.). Then elemental sulfur can be obtained from the gases of the autogenous process by reducing SO 2 with natural gas according to the method carried out at the Norilsk Mining and Metallurgical Combine. This technique does not change the essence of our invention, but only provides a source of sulfur within the process itself. In some cases, perhaps this will be the case. In other words, elemental sulfur, necessary for the autogenous process, can be obtained in the tail part of the autogenous complex and will thus serve as a kind of circulation load without changing the total sulfur output in the form of sulfur dioxide. This is all the more possible because for our case the grade of elemental sulfur is indifferent. This remark is made because the elemental sulfur of the Norilsk Combine from the installation of suspended smelting of nickel concentrate is low-grade and is not in demand.
Технико-экономические расчеты показали, что автогенная плавка медных концентратов по нашему способу обеспечивает получение дешевой черновой меди. Feasibility studies have shown that autogenous smelting of copper concentrates by our method ensures the production of cheap blister copper.
Процесс по нашему изобретению может быть осуществлен в любом из известных аппаратов автогенной плавки, в том числе и в разработанных в СССР и России (кислородно-факельная плавка, плавка в конвертере, плавка в жидкой ванне, факельно-барботажная плавка, циклонная плавка, кивцет и др.). The process according to our invention can be carried out in any of the known autogenous melting apparatuses, including those developed in the USSR and Russia (oxygen-torch melting, melting in a converter, melting in a liquid bath, torch-bubbling melting, cyclone melting, quartz and other).
Источники информации
1. Мечев В. В., Быстров В.П., Тарасов А.В. и др. Автогенные процессы в цветной металлургии. М.: Металлургия, 1991. - 413 с.Sources of information
1. Mechev V.V., Bystrov V.P., Tarasov A.V. and others. Autogenous processes in non-ferrous metallurgy. M .: Metallurgy, 1991 .-- 413 p.
2. Купряков Ю.П. Автогенная плавка медных концентратов во взвешенном состоянии. М.: Металлургия, 1979. - 232 с. 2. Kupryakov Yu.P. Autogenous smelting of copper concentrates in suspension. M .: Metallurgy, 1979.- 232 p.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001122137/02A RU2199598C1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Method of processing sulfide concentrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001122137/02A RU2199598C1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Method of processing sulfide concentrates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2199598C1 true RU2199598C1 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=20252443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001122137/02A RU2199598C1 (en) | 2001-08-07 | 2001-08-07 | Method of processing sulfide concentrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2199598C1 (en) |
-
2001
- 2001-08-07 RU RU2001122137/02A patent/RU2199598C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУПРЯКОВ Ю.П. Автогенная плавка медных концентратов во взвешенном состоянии. - М.: Металлургия, 1979, с.166-185. ВАНЮКОВ А.В. и др. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. - М.: Металлургия, Челябинское отделение, 1988, с. 278-305. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0864658B1 (en) | Refining iron ore | |
| US3912501A (en) | Method for the production of iron and steel | |
| US3725044A (en) | Method of continuous processing of sulfide ores | |
| US4244732A (en) | Manufacture of steel from ores containing high phosphorous and other undesirable constituents | |
| PL76243B1 (en) | ||
| US11441207B2 (en) | Method of continuously processing nickel-containing copper sulphide materials | |
| US4798532A (en) | Flash smelting furnace | |
| US4533386A (en) | Process for producing aluminum | |
| RU2126455C1 (en) | Method of producing high-grade nickel matte | |
| PL194875B1 (en) | Method for the production of blister copper in suspension reactor | |
| US4614541A (en) | Method of continuous metallurgical processing of copper-lead matte | |
| RU2199598C1 (en) | Method of processing sulfide concentrates | |
| WO1997027338A1 (en) | Direct iron and steelmaking | |
| US3849120A (en) | Smelting of copper-iron or nickel-iron sulfides | |
| WO2013192386A1 (en) | Production of copper via looping oxidation process | |
| US4236915A (en) | Process for oxygen sprinkle smelting of sulfide concentrates | |
| US4514222A (en) | High intensity lead smelting process | |
| US4514217A (en) | Method of producing lead from sulphidic lead raw-material | |
| US3281237A (en) | Process for producing lead | |
| US4465512A (en) | Procedure for producing lead bullion from sulphide concentrate | |
| US1466644A (en) | Iron smelting | |
| US2865733A (en) | Smelting process | |
| US4274868A (en) | Recovery of tin from ores or other materials | |
| RU2640110C1 (en) | Method of pyrometallurgical processing of oxide materials | |
| RU2064516C1 (en) | Method of oxidized nickel ores processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050808 |