RU2657267C1 - Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд - Google Patents

Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд Download PDF

Info

Publication number
RU2657267C1
RU2657267C1 RU2017120242A RU2017120242A RU2657267C1 RU 2657267 C1 RU2657267 C1 RU 2657267C1 RU 2017120242 A RU2017120242 A RU 2017120242A RU 2017120242 A RU2017120242 A RU 2017120242A RU 2657267 C1 RU2657267 C1 RU 2657267C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
copper
ore
matte
oxidized nickel
Prior art date
Application number
RU2017120242A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Николаевич Селиванов
Александр Михайлович Клюшников
Владимир Михайлович Чумарёв
Роза Иосифовна Гуляева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО 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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН)
Priority to RU2017120242A priority Critical patent/RU2657267C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2657267C1 publication Critical patent/RU2657267C1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C23/00Alloys based on magnesium
    • C22C23/02Alloys based on magnesium with aluminium as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/08Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by sulfides; Roasting reaction methods

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к восстановительно-сульфидирующей плавке окисленных никелевых руд на штейн в шахтных или руднотермических печах. Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд содержит 10,8-12,9 мас.% известняка, 2,7-3,2 мас.% кокса, 19,4-32,4 мас.% сульфидной медной руды в качестве сульфидизатора и окисленную никелевую руду – остальное. Обеспечивается повышение извлечения металлов при плавке. 2 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд на штейн в шахтных или руднотермических печах.
Основной задачей изобретения является возможность регулирования качества штейна при восстановительно-сульфидирующей плавке окисленных никелевых руд. Решение поставленной задачи планируется путем использования сульфидной медной руды в качестве сульфидизатора. Вводимые с сульфидизатором медь, кобальт, золото, серебро, платина и палладий в ходе переработки шихты переходят в штейн одновременно с никелем и кобальтом, содержащимися в окисленной никелевой руде. Изменением соотношения компонентов шихты можно добиться требуемого соотношения содержаний никеля и меди в штейне, определяемого условиями его последующей переработки с извлечением в целевые продукты всех ценных компонентов - никеля, меди, кобальта, золота, серебра, платины и палладия. Если это соотношение будет близко к соотношению, характерному для штейнов, получаемых при переработке сульфидных медно-никелевых руд, например, Заполярных месторождений России, то переработку штейна можно организовать известными методами, включающими операции конвертирования, охлаждения файнштейна и его флотационного разделения на медный и никелевый концентраты. В дальнейшем никелевый концентрат поступает на окислительный обжиг, огарок подвергается восстановительной плавке на металлический никель, из которого отливаются аноды, подаваемые на электролиз с выделением катодного никеля, кобальтового концентрата и шлама, содержащего драгоценные металлы. Медный концентрат перерабатывают окислительной плавкой с дальнейшим получением черновой меди, из которой после огневого рафинирования отливают аноды, подвергаемые электролизу с выделением катодной меди и шлама, содержащего драгоценные металлы.
Известна шихта [патент РФ №2065504, МПК С22В 23/00, 23/02, опубл. 20.08.1996] для плавки окисленных никелевых руд, в состав которой входят следующие компоненты, масс. %: окисленная никелевая руда 52,0-53,0, пиритсодержащий сульфидизатор 6,0-7,0, известняк 12,0-14,0, кокс 25,0-27,0, наждачная пыль 1,6-2,0 и металлоотходы 0,2. При ее переплаве получен штейн, содержащий, масс. %: 10,8-12,0 никеля, 0,17 меди, 0,4-0,5 кобальта, 19,9-20,7 серы, остальное - железо. Из рудной части шихты и сульфидизатора в штейн извлекается около 88% никеля и 64% кобальта.
К недостаткам шихты следует отнести высокое соотношение содержаний в штейне никеля и меди, составляющее около 65. При переработке штейна по традиционной технологии, включающей конвертирование, окислительный обжиг измельченного файнштейна (с промежуточным обезмеживанием продукта обжига) и восстановительную плавку огарка, получают огневой никель и кек, содержащий основной карбонат меди, передаваемый на медеплавильные предприятия. Кобальт извлекают при пирогидрометаллургической переработке конвертерных шлаков. Технология отличается многостадийностью, низким сквозным извлечением никеля, меди, кобальта и полной потерей драгоценных металлов, содержащихся в рудах и сульфидизаторе.
Известна шихта для сульфидирующей шахтной плавки [патент РФ №2020172, МПК С22В 23/02, опубл. 30.09.1994], в которой основные компоненты - никельсодержащий материал, пиритсодержащий сульфидизатор (колчедан), кальцийсодержащий флюс (известняк) и кокс - дополнены сланцем, заменяющим часть флюса и кокса. Предложенная шихта имеет следующий состав, масс. %: никельсодержащий материал 56,0-72,0, колчедан 2,3-4,5, сланец 10,7-20,5 и кокс 15,0-19,0.
Несмотря на снижение содержания никеля в отвальном шлаке с 0,16 до 0,15%, вариант сохраняет все перечисленные выше недостатки: штейн перерабатывают по схеме, не предусматривающей извлечение драгоценных металлов.
Известна шихта [Селиванов Е.Н, Сорокин А.А., Елькина Н.В., Фролова Л.Г., Данилушкин А.Л. Распределение примесных элементов при шахтной плавке руды Серовского месторождения. - Цветная металлургия. - 1993. - №10. - С. 17-20.] для плавки окисленных никелевых руд, в которой на 100 т окисленной никелевой руды, оборотных пыли и шлака, а также металлоотходов, вводят 8,8 т пиритсодержащего сульфидизатора, 39,7 т известняка и 44,1 т кокса. Шихта содержит в пересчете на массовые содержания, масс. %: окисленная никелевая руда и оборотные материалы 51,9-52,4, пиритсодержащий сульфидизатор 3,7-4,7, известняк 20,6-20,8 и кокс 22,9-23,1. В результате ее плавки выделен штейн, содержащий, масс. %: никеля 13,0, меди 0,41, кобальта 0,45 и серы 22,7. Выход штейна - 4,8% от массы шихты, в него извлекается 77,5% никеля, 72,5% меди и 66,7% кобальта. Отвальные шлаки содержат, масс. %: никеля 0,12, меди 0,012 и кобальта 0,015.
Наряду с высоким соотношением содержаний никеля и меди в штейне, равным 31,8, к недостаткам варианта следует отнести неполноту извлечения в этот продукт никеля и высокий расход известняка и кокса. Как и для предыдущих аналогов, извлечение драгоценных металлов из штейна от переработки шихты не предусматривается.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является шихта [Спитченко B.C., Жуков В.П. Общие принципы металлургии меди и никеля: учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - с. 150], содержащая агломерированную окисленную никелевую руду, пиритсодержащий сульфидизатор, известняк и кокс, взятые в массовом соотношении 1,0:(0,05-0,10):0,20:0,25, что в пересчете на массовые содержания составляет, масс. %: окисленная никелевая руда 64,5-66,7, пиритсодержащий сульфидизатор 3,3-6,5, известняк 12,9-13,3 и кокс 16,1-16,7. Штейн, полученный в результате плавки шихты, содержит (по массе): 9-18% никеля, не более 0,6% меди, 0,5-1,0% кобальта, 18-22% серы и 55-60% железа. К достоинствам шихты следует отнести невысокий расход известняка и кокса. В то же время сохраняется повышенное (от 17 до 30) соотношение содержаний в выделяемом штейне никеля и меди, что предопределяет неэффективность известных методов разделения металлов. Существенным недостатком шихты являются невысокие показатели извлечения целевых металлов, составляющие 70-80% для никеля и 40-50% для кобальта. Предполагается, что драгоценные металлы, содержащиеся в сульфидизаторе, переходят в штейн, однако технология не предусматривает их извлечения в самостоятельный целевой продукт.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение комплексности переработки минерального сырья с извлечением никеля, меди, кобальта и драгоценных металлов в товарные продукты.
Указанный результат достигается за счет того, что шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, содержащая окисленную никелевую руду, сульфидизатор, известняк и кокс, согласно изобретению в качестве сульфидизатора содержит сульфидную медную руду при следующем соотношении ингредиентов, масс. %:
кокс 2,7-3,2
известняк 10,8-12,9
сульфидная медная руда 19,4-32,4
окисленная никелевая руда остальное
Замена колчедана и пиритных концентратов, традиционно используемых в качестве сульфидизатора, сульфидной медной рудой позволит ввести в состав шихты дополнительные количества тяжелых цветных (особенно, меди) и драгоценных металлов, что дает возможность в процессе плавки сконцентрировать их в полиметаллическом штейне. В то время как в практике работы действующих заводов, перерабатывающих окисленные никелевые руды, медь в штейне является вредной примесью и извлекается в виде низкокачественного кека, а драгоценные металлы и часть кобальта переходят в огневой никель и безвозвратно теряются. Реализация заявленного изобретения обеспечит пригодность получаемых полиметаллических штейнов для переработки по технологии, принятой для штейнов, выплавляемых из сульфидных медно-никелевых руд, включающей конвертирование штейна до файнштейна, охлаждение и флотация которого позволяют выделить никелевый и медный концентраты. Такая технология хорошо зарекомендовала себя на предприятиях ПАО ГМК «Норильский никель». Последующая переработка концентратов позволяет получать высококачественные товарные продукты: марочные никель, медь, кобальт и драгоценные металлы. Установлено, что пригодность медно-никелевого штейна для переработки по описанной схеме определяется его химическим составом, а именно - соотношением содержаний никеля и меди, которое необходимо поддерживать на уровне (0,5-5,0):1,0. Возможность достижения указанного соотношения, определяющего эффективность флотационного разделения никеля и меди, в рамках настоящего изобретения обеспечивается заявляемым соотношением ингредиентов шихты и увеличенной долей в шихте сульфидизатора (сульфидной медной руды), составляющей 30-60% от массы окисленной никелевой руды. Кроме того, количество сульфидизатора в заявляемых пределах способствует снижению содержания в штейне никеля, что повышает его извлечение из сырья в этот продукт.
Таким образом, замена традиционного пиритсодержащего сульфидизатора сульфидной медной рудой обеспечивает возможность получения дополнительных количеств высококачественных товарных продуктов, содержащих никель, медь, кобальт и драгоценные металлы, что в целом позволяет повысить комплексность использования минерального сырья. Кроме того, возникает возможность эффективного использования упорных сульфидных медных руд, рентабельная переработка которых затруднена в связи со сложностью выделения концентратов целевых металлов на стадии флотационного обогащения.
Примеры
Пример 1. С целью оценки эффективности использования заявленной шихты, в лабораторных условиях проведено экспериментальное моделирование процесса восстановительно-сульфидирующей плавки на медно-никелевый штейн с изменением массовых соотношений окисленной никелевой и сульфидной медной руд. Расходы флюса (оксид кальция) и восстановителя (кокс) составляли 10 и 5% от массы окисленной никелевой руды. Температура процесса - 1300-1350°С. При представлении результатов эксперимента количество кокса в шихте принято исходя из его расхода в реальных условиях шахтной плавки. В качестве флюса использован оксид кальция, расход которого пересчитан на известняк исходя из содержания в последнем 50% СаО.
Навески компонентов шихты, включающей окисленную никелевую руду, сульфидную медную руду, известняк и кокс, взятые в заданных соотношениях, перемешивали и переносили в алундовый тигель. Тигель с шихтой помещали в электропечь сопротивления с углеграфитовым нагревателем, после чего разогревали печь до заданной температуры. После расплавления шихты проводили изотермическую выдержку расплава (20 минут), затем тигель вынимали из печи и охлаждали его на воздухе. Составы штейна и шлака определяли методом рентгенофлуоресцентного анализа. В качестве исходных материалов взяты образцы окисленной никелевой руды с различным содержанием никеля и магния, а также образец сульфидной медной руды с повышенным содержанием кобальта (таблица 1).
Результаты лабораторного опробования (таблица 2) указывают на то, что шихта-прототип (опыт 5) значительно уступает заявленной шихте с точки зрения достигнутых показателей по соотношению никеля и меди в штейне. Хотя при переработке шихты-прототипа достигнут приемлемый уровень извлечения в штейн металлов, однако соотношение содержаний никеля и меди составляет 23,7, что находится за пределами интервала (0,5-5,0):1,0, определяющего пригодность штейна к переработке по схеме, предусматривающей извлечение всех ценных металлов.
Использование заявленной шихты, содержащей 54,1% окисленной никелевой руды, 32,4% сульфидизатора - сульфидной медной руды, 10,8% известняка и 2,7% кокса (опыт 2) и 64,5% окисленной никелевой руды, 19,4% сульфидизатора, 12,9% известняка и 3,2% кокса (опыт 3), позволяет снизить содержание цветных металлов в штейне и повысить их извлечение до 88,7-89,3% для никеля, 74,9-88,3% для меди и 63,7-75,2% для кобальта. При этом в штейне обеспечивается требуемое соотношение содержаний никеля и меди, составляющее 4,8 (опыт 2) и 2,1 (опыт 3). За пределами интервала заявленных оптимальных содержаний компонентов шихты происходит ухудшение качества штейна и технологических показателей его переработки. Снижение доли сульфидизатора ниже 19,4% и повышение долей окисленной никелевой руды, известняка и кокса выше 64,5, 12,9 и 3,2% соответственно (опыт 4), ведет к росту содержания в штейне никеля и снижению - меди, что в итоге повышает их соотношение до 11. Повышение количества сульфидизатора в шихте сверх 44,4% (опыт 1) при одновременном снижении содержаний окисленной никелевой руды, известняка и кокса ниже 44,5, 8,9 и 2,2% соответственно, ведет к чрезмерному обеднению штейна целевыми металлами, что отрицательно сказывается на показателях последующих металлургических переделов.
Figure 00000001
Figure 00000002
Технико-экономический эффект, достигаемый при переработке заявленной шихты:
- регулирование (снижение) содержания меди и никеля в штейне, за счет чего снижаются потери металлов с отвальными шлаками;
- извлечение драгоценных металлов из штейна плавки окисленных никелевых руд (в настоящее время не извлекаются);
- снижение потерь серы с газами при плавке шихты;
- адаптация передела плавки шихты к условиям известных процессов переработки медно-никелевого штейна.

Claims (2)

  1. Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, содержащая окисленную никелевую руду, сульфидизатор, известняк и кокс, отличающаяся тем, что в качестве сульфидизатора она содержит сульфидную медную руду при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:
  2. кокс 2,7-3,2 известняк 10,8-12,9 сульфидная медная руда 19,4-32,4 окисленная никелевая руда остальное
RU2017120242A 2017-06-08 2017-06-08 Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд RU2657267C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120242A RU2657267C1 (ru) 2017-06-08 2017-06-08 Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120242A RU2657267C1 (ru) 2017-06-08 2017-06-08 Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2657267C1 true RU2657267C1 (ru) 2018-06-09

Family

ID=62560436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120242A RU2657267C1 (ru) 2017-06-08 2017-06-08 Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2657267C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817629C1 (ru) * 2023-08-15 2024-04-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU35373A1 (ru) * 1933-05-13 1934-03-31 Г.В. Рыков Способ извлечени металлов из шлаков, раймовки, хвостов и других металлосодержащих отходов, а также окисленных или судьфидных руд или концентратов
SU1696537A1 (ru) * 1989-11-13 1991-12-07 Норильский горно-металлургический комбинат им.А.П.Завенягина Способ обеднени медно-никелевых шлаков
RU2020172C1 (ru) * 1990-02-05 1994-09-30 Российский концерн "Норильский никель" Шихта для сульфидизирующей шахтной плавки
RU2065504C1 (ru) * 1993-07-27 1996-08-20 Институт металлургии Уральского отделения РАН Шихта для шахтной плавки окисленных никельсодержащих материалов
RU2187568C1 (ru) * 2001-02-27 2002-08-20 Государственное унитарное предприятие "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" Способ получения никелевого штейна
WO2009100495A1 (en) * 2008-02-12 2009-08-20 Bhp Billiton Innovation Pty Ltd Production of nickel

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU35373A1 (ru) * 1933-05-13 1934-03-31 Г.В. Рыков Способ извлечени металлов из шлаков, раймовки, хвостов и других металлосодержащих отходов, а также окисленных или судьфидных руд или концентратов
SU1696537A1 (ru) * 1989-11-13 1991-12-07 Норильский горно-металлургический комбинат им.А.П.Завенягина Способ обеднени медно-никелевых шлаков
RU2020172C1 (ru) * 1990-02-05 1994-09-30 Российский концерн "Норильский никель" Шихта для сульфидизирующей шахтной плавки
RU2065504C1 (ru) * 1993-07-27 1996-08-20 Институт металлургии Уральского отделения РАН Шихта для шахтной плавки окисленных никельсодержащих материалов
RU2187568C1 (ru) * 2001-02-27 2002-08-20 Государственное унитарное предприятие "Восточный научно-исследовательский углехимический институт" Способ получения никелевого штейна
WO2009100495A1 (en) * 2008-02-12 2009-08-20 Bhp Billiton Innovation Pty Ltd Production of nickel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2817629C1 (ru) * 2023-08-15 2024-04-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116732344A (zh) 富含锂的冶金矿渣
CN102373329B (zh) 一种红土镍矿富集镍和铁方法
CN109234540B (zh) 一种铜渣和电镀污泥协同处理回收有价金属的方法
CN113355525B (zh) 一种铜冶炼渣协同搭配处理含金废渣的方法
Moats et al. Nickel and cobalt production
Guo et al. Element distribution in oxygen-enriched bottom-blown smelting of high-arsenic copper dross
SE446014B (sv) Selektiv reduktion av tunga metaller ur finkornigt, i huvudsak oxidiskt, material
RU2657267C1 (ru) Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд
RU2415956C1 (ru) Способ получения никеля и концентрата драгоценных металлов из медно-никелевого файнштейна
CN111334671A (zh) 一种辉铜矿的短流程高回收率冶炼方法
RU2219264C2 (ru) Способ переработки концентратов, содержащих цветные и благородные металлы
Dosmukhamedov et al. Investigation of Cu, Pb, Zn, As, Sb distribution during the lead semiproducts and copper-zinc concentrate comelting
Matusewicz et al. Using ausmelt technology for the recovery of cobalt from smelter slags
NO146995B (no) Fremgangsmaate ved smelteutvinning av bly og soelv fra bly-soelvrester.
Jones ConRoast: DC arc smelting of deadroasted sulphide concentrates
US1388086A (en) Ckoft
Kozhakhmetov et al. Processing of oxidized copper ores and sulfide copper concentrates of the Actogay deposit by pyrometallurgical methods
Śmieszek et al. METALLURGY OF NON-FERROUS METALS IN POLAND.
RU2553117C2 (ru) Способ переработки катализаторов, содержащих металлы платиновой группы на носителях из оксида алюминия
RU2817629C1 (ru) Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд
CN101560609B (zh) 粗镍真空蒸馏提纯的方法
Tymbayeva et al. Studying the impact of alkaline sulfide leaching parameters upon the efficiency of arsenic recovery from copper skimmings of lead production
RU2789528C1 (ru) Способ переработки промпродуктов, содержащих драгоценные металлы, полученных при производстве катодного никеля (варианты)
US4021235A (en) Operating method for slag cleaning furnace in copper refining
CN113584322B (zh) 一种含铜铅锌精矿的冶炼方法和冶炼系统