RU2212461C2 - Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд - Google Patents

Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд

Info

Publication number
RU2212461C2
RU2212461C2 RU2001130293/02A RU2001130293A RU2212461C2 RU 2212461 C2 RU2212461 C2 RU 2212461C2 RU 2001130293/02 A RU2001130293/02 A RU 2001130293/02A RU 2001130293 A RU2001130293 A RU 2001130293A RU 2212461 C2 RU2212461 C2 RU 2212461C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
sulfidizer
sulfidizing
sulfur
iron
Prior art date
Application number
RU2001130293/02A
Other languages
English (en)
Inventor
А.И. Окунев
Original Assignee
Государственное учреждение Институт металлургии Уральского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное учреждение Институт металлургии Уральского отделения РАН filed Critical Государственное учреждение Институт металлургии Уральского отделения РАН
Priority to RU2001130293/02A priority Critical patent/RU2212461C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2212461C2 publication Critical patent/RU2212461C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии переработки окисленных никелевых руд. В предложенный сульфидизатор, содержащий серу и железо, дополнительно вводят никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 5-11, сера 10-25, железо - остальное. Использование никелевого сульфидизатора для плавки окисленных никелевых руд обеспечивает сокращение выбросов сернистого ангидрида в окружающую среду в 5-10 раз. 1 табл.

Description

Заявляемое изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии плавки окисленных никелевых руд, и может быть использовано для переработки окисленных никелевых руд в шахтной и пламенной печах, в погруженном факеле и другими способами, предусматривающими выделение никелевого штейна, а также при обеднении шлаков в металлургии никеля.
Восстановительно-сульфидирующая плавка в шахтных печах - наиболее широко используемая в России технология переработки окисленных никелевых руд. В шихту плавки входит окускованная окисленная никелевая руда, вторичные никелевые материалы, сульфидизатор, флюсы, обороты и углеродсодержащее топливо. В качестве сульфидизатора традиционно используют кусковой пирит (серный колчедан) либо гипс.
При использовании пирита в качестве сульфидизатора процесс плавки осложняется высокой (до 60%) десульфуризацией. Замена кускового пирита высокодисперсным пиритным концентратом приводит к загрязнению никеля такими нежелательными примесями, как медь и мышьяк [1].
Фактически сульфидирование никеля в шахтной печи протекает за счет взаимодействия окисленной никелевой руды с пирротином (FeS1,14) и/или троилитом (FeS) - как продуктов диссоциации пирита. Иными словами, в шахтной печи мы имеем дело с пирротиновым или троилитовым сульфидизатором (или, вернее, пирротиново-троилитовым сульфидизатором). Таким образом, в восстановительно-сульфидирующей шахтной плавке окисленных никелевых руд роль сульфидизатора выполняет пирротиново-троилитовый сульфидизатор переменного состава, а пирит только вводится в шихту и в сульфидировании никеля участия не принимает. Если принять во внимание, что современные уральские пиритные концентраты содержат 30-42,5% S, 0,3-0,5% Cu2S, 0,25-1,0% ZnS, 0,05-0,15% PbS, 0,25-0,40% As2S3 и 10-25% нерудных компонентов (НРК), преимущественно кварцита, то состав троилитово-пирротинового сульфидизатора, действующего в шахтной печи после разложения пирита, примет вид (мас.%):
НРК - 12,0 - 30,0
Сульфид меди - 0,35 - 0,60
Сульфид цинка - 0,30 - 1,25
Сульфид мышьяка - 0,25 - 0,50
Сульфиды железа - Остальное
Из сказанного следует, что с пирротиново-троилитовым сульфидизатором (или с пиритом) в шихту печи вносится диоксид кремния, содержащийся в исходной окисленной никелевой руде в избыточном количестве (до 50%). А это означает, что использование пирита (пирротиново-троилитового сульфидизатора) требует внесения в шихту дополнительного количества основного флюса, например оксида кальция.
Использование других сульфидизаторов, например гипса, привносит в процесс плавки другое осложнение - трудно регулируется степень десульфурации при плавке, т.е. невозможно регулировать состав штейна [1]. В связи со сказанным был предложен ряд сульфидизаторов на основе фосфогипса, преимущественно полугидратного типа (CaSO4 0,5 Н2О) [2-4], включающие оксид кальция, углерод, оксиды железа и др., а также SiO2.
Известны также сульфидизаторы на основе восстановительно-сульфидирующих комплексов (ВСК), представляющие собой системы FeS2-Fe2O3-C, FеS2-СаО(СаСО3)-С [5], Fe-FeS2-(CaSO4)-C [6]. Здесь в качестве носителя FeS2 могут служить пиритные концентраты от флотации медных руд, а также от магнитного обогащения железных руд; Fе2O3 - носителя - высокожелезистые (до 50% Fe) окисленные никелевые руды (0,8-1,2% Ni), высокожелезистые (до 60% Fe) никельсодержащие (1,0% Ni) шламы прокатного производства, доменные шламы и др. ; СаО-носителя - обожженная известь, известняк, гидрооксид кальция, доломит, цемент, отходы, содержащие оксид кальция; С-носители могут быть представлены металлургическим коксом, сернистым нефтяным коксом, полукоксом, антрацитом, углями, в том числе бурыми и тощими, торфом и др. Эффективность ВСК заключается в резком снижении потерь серы в газовую фазу (менее 10% против 55-60% потерь серы при использовании пирита в обычной технологии). Таким образом, применение ВСК вместо пирита представляет собой прием, ведущий к образованию большего количества троилита и/или пирротина непосредственно в печи, например шахтной, и обеспечивающий значительно меньший вынос серы в газовую фазу. Очевидно, что применение ВСК вместо пирита обеспечивает снижение общего расхода пирита примерно вдвое, а значит, примерно на 50% меньше вносит в шихту вредных примесей (Сu, As и др.).
Известен троилитовый сульфидизатор, получаемый вне шахтной печи путем косвенного нагрева (без доступа кислорода) пиритного концентрата во вращающейся трубчатой печи [7]. Авторы предусматривают здесь образование троилита (FeS). Способу присущ ряд недостатков технологического характера, экономически он малорентабелен и уступает по технологической и экономической эффективности сульфидизаторам на основе восстановительно-сульфидирующих комплексов (ВСК).
Известен также другой троилитовый сульфидизатор, получаемый путем окислительного обжига пиритных концентратов в печах кипящего слоя [7]. Здесь имеет место окисление пирита с переводом примерно половины серы в газы в виде сернистого ангидирида (SO2) и получением огарка, в котором сосредоточено около 50% S (т.е. огарок отвечает по стехиометрии FeS-троилиту). В результате подобной обработки пиритного концентрата можно получить сульфидизатор, аналогичный образующемуся в шахтной печи после разложения пирита. По рассматриваемому способу не удалось доизвлечь медь, золото, серебро и цинк из огарка - сульфидизатора, а также не удалось отделить нерудные компоненты (SiO2, СаО, Аl2О3, MgO и др.) от железо-сернистого продукта. Тем самым становится очевидным, что троилитовый сульфидизатор не представляет практического интереса и именно поэтому он не был ранее востребован промышленностью.
Известен способ подготовки сульфидизатора [8], включающий окускование шихты из пиритного концентрата, известняка и коксовой мелочи. Степень десульфурации при использовании подобной шихты была снижена до 15,4%. Легко видеть, что предложенная шихта - сульфидизатор представляет собой ВСК.
Известен также способ получения сульфидизатора, предложенный Р.И. Фельман, Т.А. Харлаковой, И.Д. Резником и др. [9]. Сущность изобретения заключается в том, что сульфидизатор представляет собой шихту, включающую (мас.%):
Пиритсодержащий материал - 1,0
Известняк - 0,8 - 0,95
Углеродистый восстановитель - 0,15 - 0,20
Высокожелезистая окисленная никелевая руда - 1,0 - 1,3
Испытания сульфидизатора показали возможность значительного снижения потерь серы с газами (10,8-12,3%). Легко видеть также, что и этот сульфидизатор представляет собой сочетание сульфидизаторов, предложенных ранее [5, 6] , а именно систем FеS2-Fе2O3-С и FeS2-СаО(СаСО3)-С. Здесь функции Fе2О3-носителя выполняет высокожелезистая окисленная никелевая руда. Сульфидизатор не обеспечивает полного предотвращения перехода серы в газовую фазу.
Известны предложения по получению плавленых сульфидизаторов [10]. Шихта состояла из колчедана, железистой окисленной никелевой руды, известняка и коксовой мелочи, взятых в массовом соотношении 1,0:1,0:0,5:0,3. Шихту загружали в электропечь на ванну расплава при температуре 1250oС. Был получен сульфидизатор состава, %: 0,4 - Ni, 33 - Fe, 23 - S, 29 - SiO2, 12 - CaO. Десульфурация составила 10-15%. При последующей плавке руды с полученным сульфидизатором потерь серы в газы не было, т.е. вся сера сульфидизатора использовалась на образование штейна.
Очевидно, что получение плавленого сульфидизатора, содержащего только 0,4% никеля и большое количество SiO2 (19%) и CaO (12%), экономически нерентабельно. По сути, предложенный Гинцветметом сульфидизатор представляет собой оксисульфидный сульфидизатор, не содержащий металлическое железо, т.е. сульфидизатор неметаллизирован.
Наиболее близким по технической сущности является сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, содержащий серу и железо [11]. Известный сульфидизатор получается при восстановительно-сульфидирующей плавке в шахтной печи после разложения пирита (т.е. пирротиново-троилитовый сульфидизатор).
Недостатками указанного сульфидизатора являются большие потери серы в газовую фазу и повышенный расход топлива на процесс его получения.
Задачей нашего изобретения является: создание металлизированного плавленого сульфидизатора, содержащего никель, применение которого в процессе шахтной плавки окисленных никелевых руд позволит полностью исключить или значительно (до 10 раз) снизить переход серы сульфидизатора в газовую фазу. В случае получения сульфидизатора бескоксовым способом в несколько раз может быть снижен расход крупнокускового кокса.
Снижение потерь серы в газовую фазу обусловлено ингибированием процесса окисления серы в сульфидизаторе благодаря наличию металлического железа и никеля в нем. Таким образом, потери серы в газовую фазу могут составить 0 - 5% против 55 - 60% в настоящее время.
Поставленная задача решается за счет того, что в известный железосернистый сульфидизатор дополнительно вводят никель и получают сплав системы Ni-Fe-S, как правило, содержащий металлическое железо (никель), и в нем, как правило, не присутствуют примеси, вредные для производства никеля (As, Cu, Zn и др.).
Никелевый сульфидизатор - сплав имеет следующий состав, мас.%:
Сера - 10 - 25
Никель - 5 - 11
Железо - Остальное
Получение предлагаемого никельсодержащего плавленого металлизированного сульфидизатора может быть осуществлено различными способами, в том числе бескоксовым способом. В любом случае в шихте для получения никелевого сульфидизатора содержится: окисленная никелевая руда, флюсы основные или кислые, сероноситель безжелезистый или, в крайнем случае, железистый, или смесь этих ингредиентов, топливо (кокс, природный газ, угли, нефтекокс).
В качестве безжелезистового сероносителя нами предлагается использовать сульфат кальция - фторгипс - отход производства фтористых солей. Возможно также применение фосфогипса - отхода производства суперфосфата. Из указанных двух возможностей предпочтение следует отдать фторгипсу, который не содержит воды и является сильным вяжущим (ангидрит).
Для получения сульфидизатора могут быть использованы любые известные способы, в том числе способ шахтной плавки окисленных никелевых руд, плавка ОНР в пламенной печи (мартеновская или отражательная печи), плавка в жидкой ванне, фьюминговая печь и др.
Нижний предел в сульфидизаторе по никелю (5%) установлен с учетом того, что при более низком содержании никеля, например 4%, имеет место чрезвычайно высокий выход сульфидизатора, а при его использовании для последующей переработки окисленных никелевых руд на штейн расход кокса заметно повышается, а извлечение никеля равно 90,7% (против 91,6% извлечения никеля для варианта получения сульфидизатора, содержащего 5% никеля).
Необходимо отметить также, что в связи с высоким выходом СФР при 4% Ni в нем возникает необходимость введения в шихту больших количеств оксидов железа, при этом исключается введение сероносителей на основе сульфата кальция. Или возникает необходимость шихтовки силикатной окисленной никелевой руд с железистой разновидностью, что не всегда возможно и влечет за собой снижение содержания никеля в шихте.
Верхний предел содержания никеля в сульфидизаторе (11% Ni) установлен исходя из того, что при применении сульфидизаторов с более высоким содержанием никеля, например, 12%, существенно падает извлечение никеля в сульфидизатор (равно 89,4%) и далее в штейн (87,9%), а расход кокса при этом заметно не уменьшается.
Нижний предел по сере (10% S) установлен исходя из того, что сплавы с более низким содержанием серы имеют высокую температуру плавления (до 1400oС), вследствие чего заметно повышается расход кокса. Верхний предел содержания серы в сульфидизаторе (25%) установлен экспериментально и диктуется необходимостью металлизации сульфидизатора с целью снижения расхода кокса и выбросов серы в атмосферу при последующей переработке окисленных никелевых руд с предлагаемым никелевым сульфидизатором.
Таким образом, заявляемый сульфидизатор в сравнении с прототипом (пирротино-троилитовым сульфидизатором) обладает следующими преимуществами:
- заявляемый сульфидизатор содержит никель (5-11% Ni);
- в состав сульфидизатора входит металлическое железо, которое предохраняет серу от преждевременного окисления;
- сульфидизатор предварительно был расплавлен и в нем прошли процессы сульфидирования железа и никеля, тем самым он более подготовлен к сульфидированию никеля из окисленных никелевых руд;
- сульфидирование железа окисленной никелевой руды при плавке практически не имеет места;
- потери серы в газовую фазу при использовании никелевого сульфидизатора-сплава сведены к минимуму, поскольку отсутствуют процессы диссоциации сульфидов, а металлическое железо сульфидизатора ингибирует окисление серы.
Сопоставление эффективности предлагаемого нового никелевого сульфидизатора с сульфидизатором, используемым в настоящее время (прототипом), приводится в таблице. Это сопоставление свидетельствует о значительных преимуществах разработанного нового никелевого сульфидизатора.
Результаты экспериментов указывают на возможность реализации предложенного способа и подтверждают решение поставленной задачи. С другой стороны, они показывают, что железосернистый сульфидизатор, в который дополнительно введено 5-11% никеля, разработан на высоком изобретательном уровне.
В заключение подчеркнем, что сульфидизатор-сплав, содержащий никель свыше 0,4%, предложен впервые. Наше изобретение представляет собой новое научно-техническое, прорывное решение, сопровождающееся значительным экономическим эффектом.
В связи со сказанным здесь мы не касаемся подробно вопроса о способах получения никелевого сульфидизатора. О практических преимуществах применения никелевого сульфидизатора при шахтной плавке окисленных никелевых руд подробные данные приводятся в нашей заявке "Способ восстановительно-сульфидизурющей шахтной плавки окисленных никелевых руд" (с использованием никелевого сульфидизатора).
В сложившейся на Урале ситуации на первых порах реально получение никелевого сульфидизатора в шахтных печах Режского никелевого завода. Оптимальное содержание никеля в сульфидизаторе нами оценивается в количестве 6-9%. При использовании этого сульфидизатора на Уфалейском никелевом комбинате при плавке ОНР Серовского месторождения не будет достигнуто резкое снижение расхода кускового металлургического кокса. В этом случае будет достигнуто резкое уменьшение уноса сернистого ангидрида в атмосферу (до 10 раз), общее повышение извлечения никеля из руды (на 3,5-4,0%), уменьшение содержания меди и мышьяка в штейне (или полное их исключение).
При известных условиях аналогичный вариант может быть реализован непосредственно на Уфалейском никелевом комбинате с аналогичными результатами.
Привлекательность приведенных выше вариантов получения никелевого сульфидизатора связана с тем, что их реализация не требует капитальных вложений. Здесь мы не рассматриваем другие возможные варианты получения никелевого сульфидизатора из шихт, содержащих окисленную никелевую руду, сероноситель, восстановитель и флюсы.
Заявляемый никелевый сульфидизатор принят к промышленной проверке.
Никелевый сульфидизатор может быть использован во всех технологических процессах, как известных, так и новых, предусматривающих выделение никелевого штейна при переработке окисленных никелевых руд.
Таким образом, приведенные выше материалы однозначно показывают реализуемость нашего изобретения и указывает на решение поставленной задачи.
Источники информации
1. Пименов Л.И., Михайлов В.И. Переработка окисленных никелевых руд. - М.: Металлургиздат. 1972. с.46 - 48.
2. Окунев А.И. А.с. СССР 377369. С 22 С 23/02. БИ 18, 1973.
3. Окунев А.И. и др. А.с. СССР 773109, С 22 В 5/02. БИ 39, 1980.
4. Смоленская Е.А. и др. А.с. СССР 1122726, С 22 В 23/02. БИ 41, 1984.
5. Линьков В.А. Обезмеживание как стадия комплексной переработки шлаков медеплавильного производства. Автореф. канд. дисс., Свердловск, 1968; А.с. СССР 203236, БИ 20, 1967; А.с. СССР 224074, БИ 25, 1968; А.с. СССР 200763, БИ 17, 1967; А.с. СССР 370254, БИ 11, 1973.
6. Окунев А.И., Костенецкий В.П., Танутров И.Н. Физико-химические и технологические основы обеднения шлаковых расплавов восстановительно-сульфидирующими комплексам. //"Исследование, разработка технологии извлечения цветных металлов из металлургических шлаков". Тр. Института металлургии, вып.30, с.3-62, Свердловск, АН СССР, УНЦ, 1977.
7. Ковган П.А., Серебренникова Э.Я. и др. Лабораторные исследования по получению троилитового концентрата. // Сб. научных трудов Гинцветмета "Цветная металлургия накануне XXI века". - М., 1968. - С.147-153.
8. Растяпин В.В. и др. Цветные металлы, 1984, 5, с.17-28.
9. А.с. СССР, 1794101, БИ N 5,1993.
10. Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнеерсон Я.М. Никель. Т .2. - М.: Наука и технология, 2001. 334-351.
11. Резник И. Д. Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд. М.: Металлургиздат, 1983, с.116-119 (прототип).

Claims (1)

  1. Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, содержащий серу и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов, мас. %:
    Сера - 10,0 - 25,0
    Никель - 5,0 - 11,0
    Железо - Остальное
RU2001130293/02A 2001-11-08 2001-11-08 Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд RU2212461C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001130293/02A RU2212461C2 (ru) 2001-11-08 2001-11-08 Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001130293/02A RU2212461C2 (ru) 2001-11-08 2001-11-08 Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2212461C2 true RU2212461C2 (ru) 2003-09-20

Family

ID=29777076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001130293/02A RU2212461C2 (ru) 2001-11-08 2001-11-08 Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2212461C2 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РЕЗНИК И.Д. Совершенствование шахтной плавки окисленных никелевых руд. - М.: Металлургия, 1983, с.116-119. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2004276430B2 (en) Process and apparatus for recovery of non-ferrous metals from zinc residues
EP3363918A1 (en) Method for extracting metals from concentrated sulphurated minerals containing metals by direct reduction with regeneration and recycling of the reducing agent, iron, and of the flux, sodium carbonate
ES2289525T3 (es) Recuperacion de metales no ferrosos a partir de residuos de cinc.
CA2193068A1 (en) Copper converting
CN109234540B (zh) 一种铜渣和电镀污泥协同处理回收有价金属的方法
Shamsuddin et al. Constitutive topics in physical chemistry of high-temperature nonferrous metallurgy—A review: Part 1. Sulfide roasting and smelting
US4802916A (en) Copper smelting combined with slag cleaning
FI84367C (fi) Foerfarande foer framstaellning av kopparmetall.
Wang et al. Recovery of high-grade copper matte by selective sulfurization of CuO–Fe2O3–SiO2–CaO system
US4135912A (en) Electric smelting of lead sulphate residues
Khasanov et al. Technology for the Reduction of Iron Oxides in Fluidized Bed Furnaces
US5492554A (en) Method for producing high-grade nickel matte from at least partly pyrometallurgically refined nickel-bearing raw materials
RU2212461C2 (ru) Сульфидизатор для восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд
US20220396851A1 (en) Method for producing copper metal from copper concentrates without generating waste
US4108638A (en) Process for separating nickel, cobalt and copper
RU2211252C2 (ru) Способ восстановительно-сульфидирующей шахтной плавки окисленных никелевых руд
FI85878C (fi) Foerfarande foer reduktionssmaeltning av material innehaollande grundmetaller.
FI73741B (fi) Foerfarande foer kontinuerlig framstaellning av raokoppar.
US3773494A (en) Smelting of copper sulphide concentrates with ferrous sulphate
RU2244028C1 (ru) Способ обеднения шлаков плавки окисленных никелевых руд
CA1060217A (en) Process for separating nickel, cobalt and copper
WO1997020958A1 (en) Recovery of cobalt from slag
JPS6040500B2 (ja) 金属回収方法
RU2359047C2 (ru) Способ переработки медно-кобальтового окисленного сырья с получением черновой меди и сплава на основе кобальта
Opic et al. Dead Roasting and Blast-Furnace Smelting of Chalcopyrite Concentrate

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051109