способ переработки пиритных концентратов, содержащих цветные металлы

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ, включающий пирротинизирующий обжиг, сульфатизирующий обжиг, последующее получение серной кислоты из газов и извлечение цветных металлов из огарка, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения кобальта и никеля и повышения комплексности использования сырья с расширением областей применения товарной продукции, огарок после пирротинизирующего обжига подвергают кислому выщелачиванию до снижения содержания железа в нем до 25 - 50% первоначального содержания железа в огарке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при комплексной переработке пиритных концентратов, содержащих цветные металлы.

Известен способ сульфатизирующего обжига пиритно-пирротиновых концентратов в кипящем слое с последующим выщелачиванием огарка, переводом цветных металлов в раствор и получением серной кислоты из газов обжига [1].

Недостатком указанного способа является недостаточно полное извлечение Co и Ni в раствор (90 и 80% соответственно) при исходном их содержании 1 и более процентов.

Известен способ пирротинизирующего обжига пиритных концентратов, содержащих цветные металлы, с последующим сульфатизирующим обжигом и выщелачиванием огарка, взятый за прототип [2]. По этому способу пиритный концентрат, содержащий цветные металлы, подвергается двухстадийному обжигу. Первая стадия обжига ведется с недостатком кислорода при массовом соотношении сера:кислород=1:0,3-0,6. Получаемый пирротинизированный огарок поступает на вторую стадию обжига, которая осуществляется с избытком кислорода при массовом соотношении сера:кислород=1:1,8-3,5. Обжиг первой стадии проводится при 650-850^оС, второй при 610-720^оС. Образующийся огарок второй стадии обжига содержит цветные металлы (кобальт, никель, медь, цинк) в сульфатной форме, которые могут быть переведены в раствор при выщелачивании. Газы первой и второй стадии обжига объединяются для совместной переработки.

Применение дутья, обогащенного кислородом, повышает удельную производительность процесса, степень сульфатизации цветных металлов и концентрацию отходящих газов по сернистому ангидриду.

Недостатком данного способа применительно к пиритным концентратам, содержащим цветные металлы, является невысокая степень сульфатизации цветных металлов в пределах 85-92% при необходимости поддержания процесса обжига в узком интервале температур, что усложняет осуществление процесса. Выщелачивание огарков с целью извлечения цветных металлов, требует большого количества аппаратуры, огромных грузопотоков и при низком содержании цветных металлов в исходном сырье может привести к значительным потерям их с промывными водами и кеками.

Целью изобретения является повышение извлечения цветных металлов и комплексности использования сырья при невысоком содержании цветных металлов с получением более широкого ассортимента товарной продукции, находящей спрос в различных отраслях промышленности.

Сущность способа состоит в том, что огарок после пирротинизирующего обжига подвергают кислому выщелачиванию до снижения содержания железа в нем до 25-50% от первоначального содержания железа в огарке. Полученный кек подвергается сульфатизирующему обжигу с последующим его выщелачиванием для извлечения цветных металлов (кобальта, никеля, меди, цинка). Кислое выщелачивание можно проводить как серной, так и соляной кислотами. При этом в первую очередь в раствор переходит железо, в то время как цветные металлы (Co, Ni и др.) практически остаются в кеке без изменений. Образующийся сульфат железа можно использовать как товарную продукцию в сельском хозяйстве (мелиоративные работы), промышленности (пропитка шпал, тушение пожаров), медицине.

Общее количество твердого остатка от кислого выщелачивания сокращается в 2-4 раза и, следовательно, увеличивается содержание в нем цветных металлов. Этот продукт (кек) направляется на вторую стадию сульфатизирующего обжига при 675-720^оС. Проведение сульфатизирующего обжига требует поддержание температуры в узком интервале. Сокращение общего количества материала, направляемого на сульфатизирующий обжиг, способствует более полной степени сульфатизации цветных металлов и удешевлению этой операции.

Образующиеся газы стадии пирротинизирующего обжига объединяются с газами стадии сульфатизирующего обжига с целью усреднения содержания в них сернистого ангидрида и направляются на производство серной кислоты, которая может быть использована в голове процесса для кислого выщелачивания. Технология позволяет получать также и другие серосодержащие продукты. Отделяя основную массу железа (50-75%) и концентрируя цветные металлы, можно значительно легче выделить цветные металлы с высоким процентом извлечения.

Наибольшая эффективность от кислого выщелачивания достигается при снижении содержания железа в кеке в пределах 25-50%. Проведение более глубокого выщелачивания нецелесообразно, так как может привести к значительным потерям кобальта, никеля и других цветных металлов, которые тоже переходят в раствор вместе с железом.

Выщелачивание пирротинизированного продукта ниже 50% железа от первоначального содержания позволяет получить сквозное извлечение Co и Ni не выше 86-89%, что недостаточно. Осуществляя процесс кислого выщелачивания в пределах 25-50% от первоначального содержания железа в огарке можно получить сквозное извлечение по кобальту и никелю не ниже 92-94%.

Способ осуществляют следующим образом.

Пиритный концентрат подвергается автогенному пирротинизирующему обжигу пpи 760^оС в опытно-промышленной печи кипящего слоя площадью пода 0,33 м² на воздушном дутье с содержанием кислорода 21%. Удельная производительность печи составляет 28 т/м² сутки. Пирротинизированный продукт (огарок), полученный в результате обжига, выщелачивается растворами серной или соляной кислот в стеклянных реакционных сосудах, оборудованных обратными холодильниками. Перемешивание осуществляется с помощью магнитных мешалок.

Остаток (кек) от выщелачивания пирротинизированного огарка подвергается сульфатизирующему обжигу в реакторе периодического действия при 670^оС.

Продукт сульфатизирующего обжига подвергается выщелачиванию с целью извлечения цветных металлов (Co, Ni и др.).

П р и м е р. Пирротинизирующему обжигу подвергался пиритный концентрат следующего состава, %: железо 44,2; сера 50,1; кобальт 0,147; никель 0,08; медь 0,27; цинк 0,24; свинец 0,024. Содержание пирита на уровне 93% в виде зерен, не ассоциированных с другими минералами.

Полученный в результате обжига пирротинизированный огарок содержал, %: железо 58,5; сера 33,9; кобальт 0,2; никель 0,1; медь 0,35; цинк 0,32; свинец 0,02.

Выщелачивание пирротинизированного огарка осуществлялось в стеклянных реакторах при 90^оС продолжительностью 30 мин, расход кислоты (серной) составлял 1,1 кратный необходимому для растворения всего железа. Навеска огарка составляла 100 г.

Сульфатизирующий обжиг проводился в реакторах периодического действия при 670^оС с навеской в 20 г, продолжительностью 45 мин.

Результаты осуществления способа приведены в табл. 1. Как показывают опыты 4, 5 и 6 при выщелачивании железа до 50-75% сквозное извлечение соответственно по кобальту и никелю составляет 92-94%.

Результаты исследований тех же исходных продуктов по схеме аналога (1) и прототипа (2) показаны в табл. 2. Сквозное извлечение по кобальту и никелю согласно табл. 2 составляет всего 83-86%.

Используя новую технологическую операцию (кислое выщелачивание) пирротинизированного продукта (огарка) можно получить дополнительно на 8-10% больше таких ценных цветных металлов как кобальт, никель, расширить области применения товарной продукции за счет получаемого сульфата железа, снизить затраты на операции сульфатизации в результате сокращения количества продукта, направляемого на эту операцию, и сконцентрировать цветные металлы, обеспечив снижение их механических потерь с промводами и кеками.