способ получения олова из касситеритового концентрата

Формула изобретения

Способ получения олова из касситеритового концентрата, включающий приготовление шихты смешиванием концентрата с углем и флюсующими добавками, состоящими из карбоната натрия и хлорида натрия, восстановительную плавку шихты, охлаждение полученного расплава и отделение металла от шлака, отличающийся тем, что расплав шихты облучают наносекундными электромагнитными импульсами в течение 10-30 мин при температуре 870^°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии редких и цветных металлов, в частности касается получения олова из касситеритовых концентратов.

В настоящее время известны различные способы получения олова из минеральных оловянных концентратов. Применяется щелочное плавление исходного оловянного концентрата при ~800°C для перевода олова в раствор и последующего его выделения из раствора [Мурач Н.Н., Севрюков Н.Н. Металлургия олова. М.: Металлургия. 1964, 351 с.].

Известен гидрометаллургический способ извлечения олова, заключающийся в сульфидировании касситерита сульфатом натрия и последующим водным выщелачиванием плава с переводом тиосолей олова в раствор [Колодин С.Н. Вторичное олово и переработка бедного оловянного сырья. М.: Металлургия. 1970. 240 с.].

Однако недостатком гидрометаллургических способов является многоступенчатая технологическая схема переработки минеральных концентратов, включающая сооружения для очистки сточных вод.

Весьма распространены способы, основанные на переводе олова в возгоны в виде хлоридов при использовании хлорирующих солей, например CaCl₂ или газообразного хлора [Севрюков Н.Н. Металлургия и технология цветных металлов. М.: Металлургия. 1984].

При этом недостатком данного способа следует отнести использование сложного оборудования и коррозионную активность среды при высокой температуре процесса.

Наибольшее распространение получил способ углетермического восстановления минеральных концентратов [Беляев Д.В. Металлургия олова. М.: металлургиздат. 1960. 370 с.], при котором оловянный концентрат подвергают обжигу для удаления серы, мышьяка. Обожженный концентрат обрабатывают раствором кислоты (HCl) для перевода растворимых примесных элементов в раствор. Приготовленный для плавки концентрат смешивают с углем и флюсующими добавками (CaCO₃, SiO₂). Полученную шихту плавят в печах при температуре 850-1300°C, где SnO₂ восстанавливается углем до металла в течение ~10 часов. В результате получают черновое олово с содержанием основного компонента 50-93% масс., в зависимости от его содержания в концентрате.

Вместе с тем, недостатками способа являются усложненная технологическая схема, неполное извлечение олова, большие эксплуатационные затраты.

Наиболее близким к предлагаемому по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения олова из касситеритового концентрата [Патент РФ № 2393252 «Способ получения олова из касситеритового концентрата». Опубликован 27 июня 2010. Бюл. № 18]. Согласно данному способу процесс ведут путем приготовления шихты смешиванием оловянного концентрата с углем, флюсующими добавками и последующей плавкой шихты при температуре 850-870°C. В качестве флюсующих добавок используют смесь карбоната натрия и хлорида натрия. Восстановительную плавку ведут в течение 1,5 часов.

Однако недостатком этого способа является значительное содержание примесных элементов в составе целевого продукта.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является сокращение продолжительности плавки при значительном снижении количества примесных элементов в составе целевого продукта.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе получения олова из касситеритового концентрата, включающем приготовление шихты смешиванием оловянного концентрата с углем, карбонатом натрия и хлоридом натрия, плавку шихты при ~870°C, охлаждение расплава, отделение металла от шлака, согласно изобретению плавку ведут при облучении расплава шихты наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ).

Продолжительность облучения шихты НЭМИ в процессе плавки влияет на продолжительность процесса восстановления касситеритового концентрата, а также на химический и структурный состав полученного сплава.

При облучении шихты НЭМИ в течение 30 мин плавка завершается в течение 1 часа. В результате получают черновое олово, элементный состав которого представлен в таблице 1.

Таблица 1
Элементный состав черного олова
Условия получения	Состав чернового олова
	Sn	Pb	Ca	Fe	Si	As
Без облучения	92,5	0,2	0,52	2,97	1,12	0,1
Облучение НЭМИ в течение 30 мин	95,2	0,1	0,36	1,7

Преимущество предлагаемого технологического решения заключается в следующем:

- облучение расплава шихты наносекундными электромагнитными импульсами повышает содержание олова в черновом сплаве до 95%;

- облучение расплава шихты наносекундными электромагнитными импульсами сокращает продолжительность плавки на ~30%.

Примеры реализации способа:

Способ 1. Касситеритовый концентрат (30% SnO₂) смешивают с реагентами в соотношении: на одну массовую долю концентрата приходится 0,2 масс. долей угля, 0,12 масс. долей хлорида натрия, 0,12 масс. долей карбоната натрия. Приготовленную шихту плавят в печи при 870°C. Расплав шихты облучают наносекундными электромагнитными импульсами в течение 30 мин. В целом плавка длится 1 час с момента расплавления шихты. По окончании плавки расплав сливают в изложницу, охлаждают, затвердевший металл отделяют от шлака. Извлечение олова в сплав составляет 95%.

Способ 2. Касситеритовый концентрат (30% SnO₂) смешивают с компонентами шихты подобно вышеописанному: на одну массовую долю концентрата приходится 0,2 масс. долей угля, 0,12 масс. долей хлорида натрия, 0,12 масс. долей карбоната натрия. Приготовленную шихту плавят в печи при 870°C. Расплав облучают наносекундными электромагнитными импульсами в течение 10 мин. Плавка длится 1 час. Извлечение олова в сплав составляет 94%.

Таким образом, облучение расплава шихты наносекундными электромагнитными импульсами позволяет повысить извлечение олова в черновой сплав до 97% и сократить продолжительность плавки на ~30%.