SE442595B - Forfarande for behandling av ett pyrithaltigt metalliskt ramaterial - Google Patents

Description

8102509-0 i en virvelskiktsbrännugn vid en temperatur av 965°C. Det genom oxidationsbränning erhållna s.k. avbrännet (restprodukten) utsät- tes för magnetiserande reduktionsbränning vid en temperatur av 550-650°C och efterföljande magnetisk separering. Den oxiderade produkten separeras magnetiskt vid en magnetisk fältstyrka av 100- 600 Oe. Den genom magnetisk separering avskilda magnetiska produk- ten överföres till pelletsform (pelletiseras) och värmebehandlas (värmehärdas), varefter den innehåller högst 66 viktprocent järn och kan användas för ståltillverkning i masugnar.

Detta kända förfarande omöjliggör emellertid utvinning av icke- -järn-, sällsynta och ädla metaller. För att kunna utvinna dessa metaller och öka sortimentet av de pyrithaltiga råmaterial, som skall behandlas, genomför man vid de båda kända förfarandena ytter- ligare en s.k. virvelskikts-kloridsublimation vid en temperatur av 1250°C, vilket emellertid i hög grad komplicerar processchemat och processutrustningen för genomförande av dessa förfaranden.

Det är känt att vid behandling av pyritkoncentrat för utvinning av icke-järnmetaller och ädla metaller använda oxidationsbränning av utgângsmaterialet i virvelskiktsbrännugnar vid en temperatur av 900°C. De vid bränningen avgivna gaserna användes för framställ- ning av svavelsyra, under det att brännresten granuleras med en 40- procentig lösning av kalciumklorid och âterbrännes vid en tempera- tur av 1250°C i roterbara rörugnar. Den granulerade, järnhaltiga produkten användes vid smältning i masugnar. De vid återbrännin- gen kkm sekundära bränningen) avgivna gaserna innehåller klorider av icke-järnmetall och ädla metaller.

Detta kända förfarande omfattar emellertid tvåstegsbränning av an- rikade pyritkoncentrat vid höga temperaturer, varför det medför avsevärda driftkostnader.

Det är känt att för utvinning av icke-järn- och ädla metaller ur ett pyrithaltigt metalliskt råmaterial använda ett förfarande, som bygger på oxidationsbränning av råmaterialet i virvelskiktsbränn- ugnar vid en temperatur av 704-816°C tills pyrrotin erhålles. Pyr- rotinen urlakas därefter medelst vatten i en autoklav, i vilken syrgas inmatas under tryck. Icke-järnmetallerna överföres till en lösning, varifrån de senare utfälles med svavelväte. 8102509-0 Kombinationen av bränningen med autoklavurlakning och efterföl- jande hydrometallurgiska extrahering av icke-järn-metaller gör emellertid detta kända förfarande mycket komplicerat och utrymmes- krävande.

Den nutida processtekniken för anrikning av s.k. svåranrikbara malmer, som innehåller olika metaller, uppfyller emellertid inte behovet av selektiva koncentrat av hög kvalitet inom metallurgin för icke-järnmetaller, trots att den förbättras kontinuerligt.

Detta leder till en ökning av procentandelen av pyrithaltiga poly- metalliska koncentrat och utarmade anrikningsrester. Det är där- för mycket aktuellt att inom metallurgin för icke-järnmetaller kun- na åstadkomma effektiva och mångsidiga förfaranden för behandling av pyrithaltiga metalliska råmaterial under samtidig framställning av sådana värdefulla produkter som enkelsvavel, järnmalmspellets och koncentrat av icke-järnmetaller.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera dessa nack- delar.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sådant förfarande för behandling av ett pyrithaltigt metalliskt råmaterial, som gör det möjligt att förenkla process- schemat för behandling av råmaterialet och minska driftkostnaden och energiförbrukning, samtidigt som detta förfarande kan genomfö- ras i ugnar av varierande konstruktion.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen medelst ett förfarande för behandling av ett pyrithaltigt metalliskt råmaterial, som förutom pyrit kan innehålla icke-järnmetaller, sällsynta jordartsmetaller och ädelmetaller, vid_vilket förfarande råmaterialet uppvärmes utan lufttillförsel och därefter uppdelas i olika produkter genom magne- tisk separering, varvid uppvärmningen, enligt uppfinningen, innan den magnetiska separeringen påbörjas, sker i en reducerande gas- atmosfär vid en temperatur av 450-500°C under en tid av 30-60 min.

När utgângsmaterialet uppvärmes i en reducerande gasatmosfär till en temperatur av 450-500°C under en tid av 30-60 min., undergár mineral av icke-järn-, sällsynta och ädla metaller, som förekommer i det utgângsmaterial, som skall behandlas, inte nâgra kemiska om- 8102509-0 vandlingar, samtidigt som pyriten ändras väsentligt. Under nämnda uppvärmningsbetingelser sönderdelas pyritens kristallgitter, var- jämte svavel sublimeras och ferromagnetisk hexagonal pyrrotin bil- das.

Om utgångsmaterialet uppvärmes i en reducerande gasatmosfär till en temperatur understigande 450°C under en tid av högst 30 min., omvandlas pyrit inte fullständigt till ferromagnetisk pyrrotin.

När materialet uppvärmes till en temperatur överstigande 500°C un- der en tid av minst 60 min., omvandlas ferromagnetisk pyrrotin till antiferromagnetisk pyrrotin med lägre svavelhalt eller till s.k. troilit, vilket avsevärt minskar utvinningsgraden för järn in i det magnetiska pyrrotinkoncentratet.

Om villkoret enligt uppfinningen uppfylles, blir den temperatur, vid vilken ferromagnetiska pyrrotiner bildas av diamagnetisk py- rit, avsevärt lägre. Den exotermiska reaktionen bidrar dessutom till att minska processtiden och energiförbrukningen för genomfö- rande av förfarandet, varjämte förfarandet enligt uppfinningen kan genomföras i ugnar av varierande konstruktion.

Det är lämpligt att det material, som behandlas, uppvärmes i en atmosfär av reducerande gas, dvs vätgas eller av omsättningsproduk- ter från naturgas eller eldningsolja.

Användningen av vätgas för alstrande av den reducerande gasatmo- sfären gör det möjligt att framställa svavelväte med mycket ren kemisk sammansättning, under det att användandet av omsättningspro- dukter från naturgas eller eldningsolja bidrar till att minska driftkostnaderna.

Det är önskvärt att ett kopparhaltigt råmaterial som skall behand- las, efter avslutad uppvärmning kyles med en hastighet av 2-4°C/ min. och att den magnetiska separeringen sker i två steg, varvid man först avskiljer järnsulfider vid en magnetisk fältstyrka av 1000-2000 Oe och därefter avskiljer kopparsulfider vid en magnetisk fältstyrka av 45&0-6000 Oe.

Kylningen av det kopparhaltiga, brända materialet med en hastig- het av 2-4°C/min. bidrar till att kopparhaltiga mineral, som fö- rekommer i utgångsmaterialet, exempelvis kubisk diamagnetisk kal- 8102509-0 kopyrit omvandlas till en tetragonal modifikation med låg sva- velhalt, som uppvisar magnetiska egenskaper. Ifall det brända ma- terialet kyles med en hastighet av lägre än 2°C/min., ökar be- handlingstiden, samtidigt som behandlingen av det pyrithaltiga rå- materialet blir dyrare. Om kylningen genomföres med en hastighet överstigande 4°C/min., extraheras en lägre mängd koppar in i den 7 andra magnetiska fraktionen (kopparkoncentratet).

Gefl0m att den magnetiska separeringen genomföres vid nämnda mag- netiska fältstyrkor i två steg förenklas processchemat för behand- ling av det pyrithaltiga metalliska râmaterialet, samtidigt som driftkostnaderna blir lägre jämfört med de kända förfarandena, som bygger på flera gånger upprepad bränning av råmaterialet och efterföljande urlakning i autoklaver eller medelst andra hydrome- tallurgiska extraheringsförfaranden.

Om den magnetiska fältstyrkan är lägre än 1000 Oe vid det första steget resp. 4500 Oe vid det andra steget, minskas utbytet av pyr- rotin- resp. kopparkoncentratet. Om den magnetiska fältstyrkan är högre än 2000 Oe vid det första steget resp. 6000 Oe vid det and- ra steget, försämras pyrrotin- och kopparkoncentratets kvalitet.

Uppfinningen belyses närmare nedan i följande utföringsexempel.

Exempel 1 En malm, som i viktprocent innehåller 38,6% järn, 5,64% koppar, 0,35% bly, 3,51% zink och 45,4% svavel, uppvärmes i en vätgasatmo- sfär vid en temperatur av SOOOC under en tid av 30 min. och kyles därefter med en hastighet av 2°C/min. Det kylda materialet separe- ras magnetiskt vid en magnetisk fältstyrka av 1000 Oe. varvid man avskiljer en första magnetisk fraktion, dvs ett pyrrotinkoncentrat, vars utbyte är 70,5 viktprocent. Utvinningsgraden för järn från rå- materialet in i pyrrotinkoncentratet är 88%. Den omagnetiska frak- tionen från det första magnetiska separeringssteget separeras där- efter på nytt vid en magnetisk fältstyrka av 6000 Oe. Man erhål- ler härigenom en andra magnetisk fraktion, dvs ett kopparkoncent- rat, vars utbyte uppgår till 18,9 viktprocent, medan extraherings- graden för koppar från råmaterialet in i detta koncentrat utgör 85,5%. Den omagnetiska slutfraktionen innehåller bly, zink och berg- 8102509-0 artsmineral. Utvinningsgraden för bly och zink från râmaterialet är 70% resp. 78,3%.

Exempel 2 Ett pyritkoncentrat, som i viktprocent innehåller 38% järn, 43,5% svavel, 0,06% bly, 0,32% zink, 0,2% koppar och 12% kvarts, uppvär- mes i en vätgasatmosfär vid en temperatur av 450°C under en tid av 60 min., varefter råmaterialet kyles med en hastighet av 4°C/min. och separeras medelst en magnetisk separator vid en magnetisk fält- styrka av 2000 Oe. Utbytet av den magnetiska fraktionen uppgår till 70,84 viktprocent. Den magnetiska fraktionen innehåller i viktpro- cent: 52,5% järn, 33,7% svavel, 0,02% bly, 0,1% zink, 0,03% koppar och 1,65% kvarts. Utvinningsgraden för järn och svavel från utgångs- materialet är 88,14% resp. 55,17%. Den omagnetiska fraktionen, som erhållits vid en magnetisk fältstyrka av 2000 Oe, separeras på mag- netisk väg i det andra separeringssteget vid en magnetisk fältstyr- ka av 4500 Oe. Utbytet av den andra magnetiska fraktionen är 10 viktprocent, varvid denna fraktion i viktprocent innehåller: 0,63% koppar, 1,87% järn, 0,13% bly, 0,4% zink och 2,16% kvarts. Utvin- ningsgraden för koppar ur utgångsmaterialet in i denna fraktion uppgår till 80,5%.

Den omagnetiska fraktionen innehåller i viktprocent: 7% järn, 5% svavel, 2% bly, 1,25% zink och 66,8% kvarts. Utvinningsgraden för järn, bly, zink, svavel och kvarts från råmaterialet är 1,6 vikt- procent, 63 viktprocent, 60 viktprocent, 1,86 viktprocent resp. 89,16 viktprocent.

Exempel 3 En molybdenhaltig industriprodukt, som innehåller 50% produkt med en partikelstorlek av högst 0,074 mm och i viktprocent innehåller: 13,5% molybden. 34.26% järn, 44,8% svavel och 5,65% kvarts upp- värmes till en temperatur av 450°C under en tid av 30 min. i en atmosfär av produkter, som erhålles vid omsättning av naturgas och som i viktprocent innehåller: 53% vätgas, 35% koloxid, 6% koldi- oxid, 2,5% kvävgas och 8,5% vattenânga.Efter avslutad kylning se- pereras materialet vid en magnetisk fältstyrka av 1500 Oe. Utbytet av den magnetiska fraktionen är 62 viktprocent, medan utvinnings- graden för järn ur materialet in i denna fraktion är 95,38%. I den omagnetiska fraktionen koncentreras molybdenit och kvarts, varvid 8102509-0 utvinningsgraden för molybden och kvarts från råmaterialet uppgår till 98,32% resp. 96,58%.

Exempel 4 En molybdenhaltig industriprodukt med samma sammansättning som i exempel 3 uppvärmes vid en temperatur av 450°C under en tid av 30 min. i en atmosfär av produkter, som erhålles vid omsättning av eldningsolja och som i viktprocent innehåller: 14% vätgas, 24% koloxid, 2% koldioxid, 5% vattenånga, medan kvävgas utgör resten.

Efter avslutad kylning separeras râmaterialet på magnetisk väg vid en magnetisk fältstyrka av 1500 Oe. Utbytet av den magnetiska frak- tionen är 63,2 viktprocent, medan utmnningsgraden för järn från râmaterialet in i denna fraktion uppgår till 96,23%. I den omagne- tiska fraktionen koncentreras molybdenit och kvarts, varvid utvin- ningsgraden för molybden och kvarts ur råmaterialet är 97,84% resp. 96,5%.

Försöken har visat, att förfarandet enligt uppfinningen kan använ- das för behandling av pyrithaltiga metalliska råmaterial av olika slag, varvid man av râmaterialet kan framställa dels svavel, dels ett pyrrotinkoncentrat, som är ett utgångsmaterial av hög kvalitet för framställning av järnmalmspellets och svavelsyra, dels ett selektivt kopparkoncentrat och dels en produkt, som är rik på ic- ke-järn-, sällsynta och ädla metaller och som kan separeras till standardiserade selektiva koncentrat.

Claims (3)

8102509-0 8 10 15 20 Patentkrav

1. Förfarande för behandling av ett pyrithaltigt metalliskt råmaterial som förutom pyrit kan innehålla icke¥järnmetaller, sällsynta jordartsmetaller och ädelmetaller, vid vilket för- farande råmaterialet uppvärmes utan lufttillförsel och där- etter separeras till olika produkter genom magnetisk separering, k ä n n e t e c k n a t av att uppvärmningen, innan den magnetiska separeringen påbörjas, sker i en redu- cerande gasatmosfär vid en temperatur av 450-500°C under en tid av 30-60 min.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att uppvärmningen sker i en atmosfär av reducerande gas, dvs. vätgas, eller av produkter, som erhålles vid omsättning av naturgas eller eldningsolja. '

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c kpn a t av att rå- materialet, som skall behandlas,innehâ1ler koppar och efter avslutad uppvärmning kyles med en hastighet av É-4°C/min och att den magnetiska separeringen sker i tvâ steg, varvid man först avskiljer järnsulfider vid en magnetisk fältstyrka av 1000-2000 Oe och därefter avskiljer kopparsulfider vid en magnetisk fältstyrka av 4500-6000 Oe.