RU2820613C1 - Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала - Google Patents

Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала Download PDF

Info

Publication number
RU2820613C1
RU2820613C1 RU2023124442A RU2023124442A RU2820613C1 RU 2820613 C1 RU2820613 C1 RU 2820613C1 RU 2023124442 A RU2023124442 A RU 2023124442A RU 2023124442 A RU2023124442 A RU 2023124442A RU 2820613 C1 RU2820613 C1 RU 2820613C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
gold
heat
gas
melt
Prior art date
Application number
RU2023124442A
Other languages
English (en)
Inventor
Станислав Яковлевич Давыдов
Рафаил Абдрахманович Апакашев
Алексей Миронович Амдур
Нияз Гадым Оглы Валиев
Сергей Андреевич Федоров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2820613C1 publication Critical patent/RU2820613C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к пирометаллургическим устройствам для извлечения микродисперсного золота из труднообогатимых рудных и техногенных материалов. Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала, содержащее вертикальную термостойкую емкость, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки нейтральным газом расплавленного материала, разделенную на штейновую и шлаковую части расплавов, снабженную сливным трубопроводом для слива шлака, боковыми патрубками для подачи газа под давлением для продувки расплава шлака, расположенными над сливным трубопроводом для слива расплава шлака, и дозатором, при этом вертикальная емкость снабжена термостойкой решеткой, выполненной из отдельных загнутых в кольцо пустотелых керамических трубок, а для обеспечения подачи нейтрального газа по всему сечению расплава шлака упомянутые пустотелые керамические трубки содержат отверстия, выполненные по внутреннему и наружному периметру стенок боковых частей пустотелых керамических трубок, которые направлены в сторону вертикальной оси термостойкой емкости и в сторону боковой стенки термостойкой емкости, а полости загнутых в кольцо пустотелых керамических трубок и патрубка для подачи газа выполнены сообщающимися, причем ряды отверстий каждого кольца выполнены со сдвигом по отношению соседних колец в шахматном порядке. Технический результат - обогащение золотосодержащего расплава штейна и обеднение золотосодержащего расплава шлака. 5 ил.

Description

Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала относится к цветной металлургии, в частности, к пирометаллургическим устройствам для извлечения микродисперсного золота из труднообогатимых рудных и техногенных материалов.
Известно устройство для обогащения медно-никелевого сульфидного материала, включающее термостойкую емкость, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки газом расплава, минерального материала, который разделяется на расплавы штейна и шлака, снабженную патрубками для продувки шлака и сливными желобами для шлака и штейна. (Ванюков А.В. и др. Плавка в жидкой ванне. М.: Металлургия, 1988, 208 с.)
В этом устройстве происходит турбулентное перемешивание шлака и штейна при его продольном движении. Патрубки для продувки расплава газом расположены по длине устройства с его боковых сторон, что отражается на его габаритах и неоправданных затратах объемов газа. В случае использования золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала золотосодержащие дисперсные сульфидные капельки, находящиеся в шлаке ниже уровня патрубков, не будут захватываться газовыми пузырьками и не будут укрупняться. Неукрупнённые дисперсные капли останутся в шлаке, что приведет к потерям золота и других ценных компонентов (платины, серебра, меди, никеля).
Известны устройства для обогащения золотосодержащего материала, включающие вертикальную термостойкую емкость, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки газом расплавленного материала, снабженную патрубком для подачи газа под давлением, сливной трубопровод и дозатор. (Патент РФ № 161572; опубл. 27.04.2016. Бюл. № 12 и Патент РФ № 173389; опубл. 24.08.2017. Бюл. № 24.)
Недостатком известных устройств является то, что в них можно перерабатывать только силикатно-карбонатные минеральные материалы, содержание сульфидов в которых незначительное. Подача газа под давлением в устройстве осуществляется в нижней части термостойкой емкости, благодаря чему будет продуваться весь объем расплавленного медно-никелевого сульфидного материала, который состоит из сульфидного (штейна) и оксидного (шлака) расплавов. Часть сульфидных капелек при такой продувке будет выноситься газовыми пузырьками из штейна в шлак, что приведет к дополнительным потерям золота и других ценных компонентов, так как шлак уходит в отвалы. К тому же будут происходить завышенные затраты энергии на продувку всего объема расплава.
Прототипом выступает устройство для обогащения золотосодержащего сульфидного минерального материала, включающее вертикальную термостойкую емкость, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки газом расплава, которая разделена по вертикали на штейновую и шлаковую части расплавов, снабженную боковыми патрубками для подачи газа под давлением для продувки расплава шлака, сливной трубопровод для слива расплава шлака, сливной трубопровод для слива расплава штейна и дозатор (Давыдов С.Я., Амдур А.М., Апакашев Р.А., Федоров С.А. Образование шлаковых расплавов техногенных золотосодержащих материалов и применение хвостов обогащения в стройиндустрии // Новые огнеупоры. - 2022. - № 3. - С. 3-7).
В заявленном устройстве патрубки для подачи газа в расплав шлака под давлением монтированы по бокам термостойкой емкости и не обеспечивают равномерный продув по всему сечению шлака.
Технической задачей предлагаемого решения является обогащение штейна и обеднение золотосодержащего шлака за счет процесса укрупнения дисперсных золотосодержащих сульфидных капель путем их флотации газовыми пузырьками в шлаке. Укрупнение таких капель значительно ускорит процесс их осаждения в слой штейна. Продувка газом через отверстия колец, которые расположены в «шахматном порядке», позволит равномерно распределить пузырьки по всему объему шлака и также равномерно перемешивать его. Продувка газом только слоя шлакового расплава положительно отразится на уменьшении энергозатрат.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала, включающем вертикальную термостойкую емкость, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки газом расплавленного материала, которая разделена по вертикали на штейновую и шлаковую части расплавов, снабженную боковыми патрубками для подачи газа под давлением для продувки расплава шлака, расположенные над сливным трубопроводом для слива расплава шлака и дозатор, вертикальная емкость снабжена термостойкой решеткой, которая выполнена из отдельных загнутых в кольцо пустотелых трубок, а для обеспечения подачи газа по всему сечению расплава упомянутые пустотелые трубки содержат отверстия, выполненные по внутреннему и наружному периметру стенок боковых частей пустотелых трубок, которые направлены в сторону вертикальной оси и в сторону боковой стенки термостойкой емкости, а полости закольцованных трубок и патрубка для подачи газа выполнены сообщающимися, причем ряды отверстий каждого кольца выполнены со сдвигом по отношению соседних колец в шахматном порядке.
На фиг. 1 показана схема устройства для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - момент отрыва золотосодержащей сульфидной капли от газового пузырька в шлаке; на фиг. 5 - газовый пузырек, всплывающий с сульфидной капелькой в шлаке.
Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала включает вертикальную термостойкую емкость 1, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки газом расплава. В результате при расплавлении сульфидного материала в термостойкой емкости 1 образуется два слоя расплава - штейн, который будет находиться в нижней части 3, и шлак, который будет находиться в верхней части 4. Для вдувания газа в расплав шлака 4 под давлением термостойкая емкость 1 оснащена патрубком 5, установленным над границей уровня 6 расплавов шлака и штейна и над сливным трубопроводом 7 для слива расплава шлака. Количество сульфидного материала, загружаемое в устройство, подбирается таким образом, чтобы после его расплавления граница между расплавами штейна и шлака находилась на уровне 6, а верхняя граница расплав шлака не превышала уровень 2. Выше уровня 6 в верхней части 4 термостойкой емкости 1 установлен сливной трубопровод 7 для слива расплава шлака, оснащенный шиберным затвором 8. В донной нижней части 3 термостойкой емкости 1 установлен сливной трубопровод 9 для слива расплава штейна, оснащенный шиберным затвором 10. В верхней части 4 внутренней полости термостойкой емкости 1 монтирована огнеупорная решетка 11. Огнеупорная решетка 11 для подачи и распределения газа выполнена в виде отдельных пустотелых колец (фиг. 2 и 3), собранных из отдельных загнутых в кольца 13 пустотелых керамических трубок. Для подачи газа по всему сечению шлакового расплава в стенках боковых частей пустотелых колец 13 выполнены двухсторонние отверстия 14, направленные в сторону вертикальной оси 15 и в сторону боковой стенки термостойкой емкости 1. Ряды отверстий 14 каждого пустотелого кольца 13 выполнены по внутреннему и наружному периметру стенок боковых частей пустотелых трубок на их горизонтальных осях 16 каждого пустотелого кольца 13 и со сдвигом по отношению соседних колец в «шахматном порядке». При этом полость патрубка 5 (фиг. 3) для подачи газа и полости пустотелых колец 13 выполнены сообщающимися. Расстояние между пустотелыми кольцами 13 должно быть в три и более раз больше самых крупных измельченных частиц сульфидного материала, загружаемого в термостойкую емкость.
Работа предлагаемого устройства происходит следующим образом. В термостойкую емкость 1 через дозатор 12 загружается золотосодержащий медно-никелевый сульфидный материал в измельченном виде. Дозатор 12 закрывается. Происходит нагрев материала до образования расплавов штейна и шлака. Появляется граница 6 между расплавами штейна и шлака. Расплавы штейна и шлака имеют разную плотность и не смешиваются друг с другом. Толщина расплава шлака в 1.5 - 2 раза больше толщины расплава штейна (Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов. - М.: Металлургия, 1985. - 440 с). Начинается подача инертного газа под давлением в расплав шлака через патрубок 5, расположенный над границей 6. Время подачи газа 5-10 мин. В процессе продувки расплава шлака газовые пузырьки движутся к поверхности расплава шлака. При движении на своем пути поверхность каждого пузырька собирает на себе несколько золотосодержащих дисперсных сульфидных капелек. Эти капельки объединяются в крупные капельки. Укрупненные золотосодержащие сульфидные капельки отрываются от поверхностей пузырьков. Момент отрыва капли золота (Matte) от газового пузырька (Gas) в расплаве шлака (Slag) показан на фиг. 4. Схема этого процесса представлена в литературе (Давыдов С.Я., Амдур А.М., Апакашев Р.А., Федоров С.А. Образование шлаковых расплавов техногенных золотосодержащих материалов и применение хвостов обогащения в стройиндустрии // Новые огнеупоры. - 2022. - № 3. - С. 3-7). Далее, не смачиваясь с керамикой трубчатой решетки 11, капельки опускаются между кольцами 13 в слой расплава штейна, обогащая его золотом. В результате уменьшается количество золотосодержащих капелек в расплаве шлака, что приводит к его обеднению золотом, но при этом обогащается штейн. После окончания подачи газа делают выдержку расплавов штейна и шлака при закрытом дозаторе 12, чтобы дать время укрупненным каплям золота осесть в слой расплава штейна. Далее открывают дозатор 12 и сливают расплав шлака по трубопроводу 7. Затем открывают шиберный затвор 10 и сливают обогащенный золотом расплав штейна по трубопроводу 9.
Сквозные отверстия 14 в стенках боковых частей пустотелых колец 13 направлены к оси и в сторону боковой стенки термостойкой емкости. Пустотелые кольца 13 с отверстиями 14, выполненными в их средней части, выполнены сообщающимися с полостью патрубка 5, позволяют повысить извлечение золота из сульфидных материалов путем обеспечения более равномерного продува по всему сечению расплава шлака.
Чтобы пузырек всплывал с капелькой золота в расплаве шлака, необходимо выполнение следующего условия: выталкивающая сила F, приложенная к пузырьку, должна быть больше силы тяжести P, действующей на каплю:
,
или
,
где R - радиус пузырька, флотирующего каплю; r - радиус капли штейна; с - объемная доля от целой капли; - плотность расплава штейна; ρs - плотность расплава шлака; - плотность газа; ускорение свободного падения. (Amdur A.M., Fedorov S.A., Yurak V.V. Transfer of Gold, Platinum and Non-Ferrous Metals from Matte to Slag by Flotation // Metals. - 2021. - No 11. - pp. 1-14, Амдур А.М., Павлов В.В., Федоров С.А. Флотация дисперсных капель золота и штейна в расплавах. Горный информационно-аналитический бюллетень, 2020:(3-1). С. 399-409.)
Из приведенного неравенства получим следующие соотношение радиусов капли и пузырька:
, R ≥ 0,7-0,9r.
Размеры пузырька, поднимающего каплю золота, могут быть даже меньше ее размеров, что видно из фиг. 5 (Amdur A.M., Fedorov S.A., Yurak V.V. Transfer of Gold, Platinum and Non-Ferrous Metals from Matte to Slag by Flotation // Metals. - 2021. - No 11. - pp. 1-14). Оценена скорость всплывания газовых пузырей по уравнению Стокса: для максимально возможного радиуса 4,2 мм скорость всплывания будет составлять примерно 0,5 мм/с. При этом радиус пузырька, который сможет флотировать каплю золота максимально возможного рассчитанного радиуса 4,2 мм, должен быть не менее 3,8 мм.
Проведены опыты с измельченной до класса 0,071 мм медно-никелевой сульфидной рудой (содержание золота около 1 г/т). Руду нагревали и плавили в корундовых тиглях при температуре 1300°С в печи сопротивления с графитовым нагревателем с выдержкой после продувки в течение 30 мин. Расплав шлака продувался газом CO2 (расход газа 0,2-0,3 л/мин в течение 5 и 10 мин), который не окисляет сульфидные капли. Результаты опытов показали, что после продувки расплава шлака произошло снижение содержания серы в шлаке более чем в 4 раза. Это в свою очередь привело к снижению содержания золота в шлаке в 1,5-2 раза (до продувки - 0,45 г/т, после продувки - 0,22-0,29 г/т) и обогащению золотом расплава штейна.
При интенсивной продувке газом шлаковый расплав интенсивно перемешивается, образующиеся пузыри начинают взаимодействовать, причем процессы их коагуляции и дробления происходят непрерывно. Образуется рой пузырей, поднимающийся в объеме расплава. Закономерности движения и строения этой сложной газожидкостной системы в значительной мере отличаются от случая независимого движения отдельных пузырей в расплаве.
Среднеобъемный размер пузырей при интенсивной продувке расплавов газом зависит от газовой нагрузки (величины, равной расходу газа на единицу площади поперечного сечения аппарата), поверхностного натяжения и плотности расплава:
где d - средний диаметр пузыря, см; σ - поверхностное натяжение, мН/м; ρж - плотность расплава, г/см3; us - газовая нагрузка, см3/(с⋅см2), (Ванюков А.В. и др. Плавка в жидкой ванне. М.: Металлургия, 1988, 208 с.).
При скорости выхода газа из отверстий, превышающей скорость всплытия пузырьков, будет образовываться факел газа с одновременным дроблением крупных и коагуляцией мелких пузырьков. Газовый поток будет распадаться с образованием дискретных газовых конгломератов сразу же после внедрения в жидкую фазу. При более высоких скоростях газожидкостной смеси коагуляция пузырей приведет к образованию газовых пробок.
Следует отметить то, что если ряды отверстий на каждой пустотелой закольцованной трубке, через которые происходит продувка расплава шлака, будут располагаться друг напротив друга, это может привести к вышеописанным газовым пробкам. Наиболее эффективное расположение рядов отверстий в таком случае со сдвигом по отношению рядов отверстий соседних колец в «шахматном порядке».
В результате предлагаемое усовершенствованное устройство позволяет повысить извлечение золота из рудных и техногенных материалов, включив в их число сульфидные, что позволяет расширить область использования разработки для извлечения платины и других благородных и цветных металлов.
Предлагаемая разработка позволяет обогатить золотосодержащий расплав штейна и обеднить золотосодержащий расплав шлака за счет процесса укрупнения сульфидных капель и осаждения их в слой расплава штейна путем их флотации газовыми пузырьками в расплаве шлака. Это значительно ускорит процесс укрупнения таких капель и осаждения их в слой расплава штейна. Продувка газом через отверстия пустотелых колец, которые расположены в «шахматном порядке», позволит равномерно распределить пузырьки по всему объему расплава шлака, а также равномерно перемешивать его. Продувка газом слоя только расплава шлака отразится на уменьшении энергозатрат за счет уменьшения расчетного давления и скоростных режимов струй газового потока.

Claims (1)

  1. Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала, содержащее вертикальную термостойкую емкость, выполненную с возможностью нагрева, расплавления и продувки нейтральным газом расплавленного материала, разделенную на штейновую и шлаковую части расплавов, снабженную сливным трубопроводом для слива шлака, боковыми патрубками для подачи газа под давлением для продувки расплава шлака, расположенными над сливным трубопроводом для слива расплава шлака, и дозатором, отличающееся тем, что вертикальная емкость снабжена термостойкой решеткой, выполненной из отдельных загнутых в кольцо пустотелых керамических трубок, а для обеспечения подачи нейтрального газа по всему сечению расплава шлака упомянутые пустотелые керамические трубки содержат отверстия, выполненные по внутреннему и наружному периметру стенок боковых частей пустотелых керамических трубок, которые направлены в сторону вертикальной оси термостойкой емкости и в сторону боковой стенки термостойкой емкости, а полости загнутых в кольцо пустотелых керамических трубок и патрубка для подачи газа выполнены сообщающимися, причем ряды отверстий каждого кольца выполнены со сдвигом по отношению соседних колец в шахматном порядке.
RU2023124442A 2023-09-22 Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала RU2820613C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2820613C1 true RU2820613C1 (ru) 2024-06-06

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105387460A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 昆明理工大学 一种超音速旋转射流氧枪、应用装置及其应用方法
RU173389U1 (ru) * 2016-08-12 2017-08-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" (ФГБОУ ВО "УГГУ") Устройство для обогащения золотосодержащего минерального материала
CN208104503U (zh) * 2018-02-22 2018-11-16 中国恩菲工程技术有限公司 侧吹熔炼炉
RU2769534C1 (ru) * 2020-01-16 2022-04-01 Чайна Энфай Инжиниринг Корпорейшн Одностадийная система плавления никеля и одностадийный способ плавления никеля
RU2794328C1 (ru) * 2022-05-05 2023-04-17 Александр Николаевич Сёмин Устройство для обогащения золотосодержащего сульфидного минерального материала

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105387460A (zh) * 2015-12-08 2016-03-09 昆明理工大学 一种超音速旋转射流氧枪、应用装置及其应用方法
RU173389U1 (ru) * 2016-08-12 2017-08-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" (ФГБОУ ВО "УГГУ") Устройство для обогащения золотосодержащего минерального материала
CN208104503U (zh) * 2018-02-22 2018-11-16 中国恩菲工程技术有限公司 侧吹熔炼炉
RU2769534C1 (ru) * 2020-01-16 2022-04-01 Чайна Энфай Инжиниринг Корпорейшн Одностадийная система плавления никеля и одностадийный способ плавления никеля
RU2794328C1 (ru) * 2022-05-05 2023-04-17 Александр Николаевич Сёмин Устройство для обогащения золотосодержащего сульфидного минерального материала

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Давыдов С.Я. и др. Образование шлаковых расплавов техногенных золотосодержащих материалов и применение хвостов обогащения в стройиндустрии, Новые огнеупоры, N 3, 2022, с. 3-7. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100381377C (zh) 澄清装置和离心澄清玻璃的方法
FI66198C (fi) Metallurgisk foerfarande med anvaendning av syre och anordning till utfoerande av foerfarande
FI64189C (fi) Foerfarande och anordning foer kontinuerlig framstaellning av raokoppar ur sulfidkopparmalm
CN104988332B (zh) 一步炼铜工艺及装置
CN106061907A (zh) 用于精炼熔融玻璃的过程和装置
US6231641B1 (en) Enhanced phase interaction at the interface of molten slag and blister copper, and an apparatus for promoting same
RU2820613C1 (ru) Устройство для обогащения золотосодержащего медно-никелевого сульфидного материала
PL110045B1 (en) Process for manufacturing converter copper
JP4271551B2 (ja) タンディッシュによる高清浄度鋼の連続鋳造装置
FI115774B (fi) Pyrometallurginen systeemi ja vähän pölyävä menetelmä sulien kirjometallimateriaalien kylvyn sulattamiseksi ja/tai konvertoimiseksi
US4294433A (en) Pyrometallurgical method and furnace for processing heavy nonferrous metal raw materials
US4238228A (en) Non-ferrous metal treatment
ES2726718T3 (es) Método para la tostación parcial de concentrados que llevan cobre y/u oro
AU2010251491B2 (en) Metallurgical melting and treatment unit
PL136256B1 (en) Method of refining an alloy by means of a solid powdered reagent introduced by carrier gas stream
NO154462B (no) Gassdiffusoerplate for tilfoering av spylegass til smeltet metall.
JP4556804B2 (ja) 溶融金属の注入管および注入方法
US3626072A (en) Method and a device for continuous slagging of electric and reverberatory furnaces, operating with a deep slag basin
ES2757502T3 (es) Método para producir un metal mate o crudo en un horno de fundición en suspensión y horno de fundición en suspensión
US4484730A (en) Device for leaching copper from slags
US2426607A (en) Production of metals
CN204918716U (zh) 一步炼铜装置
US20030230117A1 (en) Apparatus for refining a glass melt
WO1999041420A1 (en) Process and apparatus for the continuous refining of blister copper
RU161572U1 (ru) Устройство для обогащения золотосодержащего минерального материала