способ пирометаллургической переработки медно-никелевого файнштейна

Формула изобретения

Способ пирометаллургической переработки медно-никелевого файнштейна, включающий его плавление совместно с конвертерным шлаком с получением расплава и его последующую продувку кислородсодержащим газом и отстаивание, отличающийся тем, что в конвертерный шлак вводят борсодержащие компоненты от 20 до 60 вес.%, а продувку расплава осуществляют при 1000-1400°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии тяжелых цветных металлов, в частности к способам перерабатки сульфидных медно-никелевых материалов, и может быть использовано на металлургических заводах с целью выделения меди и никеля в отдельные продукты.

Известно много способов разделения меди и никеля, один из самых распространенных - флотационное разделение файнштейна. Известен способ Орфорда - разделение меди и никеля с помощью Na₂S [1].

Наиболее близким является способ разжижения и концентрирования никеля в кальцийсодержащем шлаке при конвертировании никельсодержащих медных штейнов [2] . Способ состоит в добавлении во втором периоде конвертирования к образующемуся Ni-шлаку СаО в количестве 7%, при этом в системе СаО-NiO образуется наиболее легкоплавкий шлак. Этому же способствует наличие остаточного SiO₂ после 1-го периода конвертирования. Получение шлака с основными компонентами - NiO-CaO-SiO₂ при 7% СаО позволяет получить шлаки с температурой разжижения выше 1300^oС с удовлетворительным выходом никеля из меди. Однако высокие температуры разжижения шлаков требуют повышенного расхода энергии и приводят к интенсивному разъеданию футеровки конвертера. Необходимо получить более легкоплавкую шлаковую систему, содержащую большее количество NiO (до 30%) и использовать ее свойства для разделения меди и никеля в процессе конвертирования.

Задача заключается в том, что необходимо получить легкоплавкую шлаковую систему и разработать условия для разделения меди и никеля в процессе конвертирования, поэтому согласно технологии переработки сульфидных медно-никелевых материалов, включающей плавление материала, обработку его конвертерным шлаком и отстаивание расплава в конвертерный шлак, вводят борсодержащие материалы до 40-60% весовых.

Технический результат заключается в том, что способ позволяет производить разделение Cu и Ni при пониженных температурах с достаточно полной очисткой меди от последнего.

Технический результат достигается тем, что в способе пирометаллургической переработки медно-никелевого файнштейна, включающем его плавление совместно с конверторным шлаком с получением расплава и его последующую продувку кислородсодержащим газом и отстаивание, согласно изобретению в конвертерный шлак вводят борсодержащие компоненты от 20 до 60 вес.%, а продувку расплава осуществляют при 1000-1400^oС.

Обработку сульфидного медно-никелевого материала борсодержащими материалами проводят при 1250-1280^oС. Диапазон содержания окислов бора, до которого доводят конвертерные шлаки, определяется разнообразием составов различных металлургических продуктов. Общий расход окислов бора определяется суммарным содержанием сульфидов железа и никеля в исходном перерабатываемом материале в соответствии со стехиометрией проходящих реакций и позволяет практически полностью извлечь никель из медно-никелевого файнштейна. Температура плавления шлаков при промышленной переработке сульфидных расплавов с 1400^oС при введении борсодержащих компонентов до 20% снижается до 1200-1300^oС, а при введении 60%- до 900-1000^oС. При этих температурах вязкость никелевого шлака уменьшается и не превышает 6-8 пуаз и сульфидные расплавы далеки от застывания. Эта рабочая температура позволяет избежать значительного износа футеровки печи и уменьшить расход энергии. Применение кислородсодержащей атмосферы позволяет снизить потери окислов бора и поддерживать физико-химические свойства никелевых шлаков на задаваемом уровне.

Пример 1. 100 г сульфидного материала состава, вес.%: никель - 20,0, медь - 67,2, железо - 3,4, сера - 16,3 расплавляют совместно с борсодержащим шлаком с 20% окислов бора при 1250^oС, выдерживают в течение 20 мин, продувая кислородсодержащим газом. Вязкость шлака 7-8 пуаз. В результате плавки получают медь с содержанием никеля до 4% и борсодержащий продукт состава, отвечающего борникельсодержащим ферритам с содержанием никеля 18-19%.

Пример 2. 100 г сульфидного материала состава, вес.%: никель - 22,3, медь - 66,1, железо - 3,4, сера - 21,3 расплавляют совместно с борсодержащим шлаком с 30% окисла бора при 1250^oС, выдерживают в течение 20 мин, продувая кислородсодержащим газом. В результате плавки получают медь с содержанием никеля 4,1% и борсодержащий продукт состава, отвечающего борникельсодержащим ферритам с содержанием никеля 20,1%.

Пример 3. 100 г сульфидного материала состава, вес.%: никель - 34,2, медь - 66,4, железо - 2,1, сера - 21,0 расплавляют совместно с борсодержащим шлаком с 40% окисла бора при 1250^oС, выдерживают в течение 20 мин, продувая кислородсодержащим газом. Вязкость шлака 5-6 пуаз. В результате плавки получают медь с содержанием никеля 2,1% и борсодержащий продукт состава, отвечающего борникельсодержащим ферритам с содержанием никеля до 33,0%.

Доведение содержания окислов бора до 60% приводит также к эффективному разделению меди от никеля, но данные составы применяются при обработке отличающихся исходных материалов.

Использование предложенного способа позволяет проводить разделение меди и никеля в медно-никелевых файнштейнах при пониженных температурах с достаточно полной очисткой меди от последнего.

Литература

1. Чижиков Д.М. Металлургия тяжелых цветных металлов, М., Изд. АН СССР, 1948 г., 1055 стр.

2. Смирнов А.С., Ванюков В.А. Цветные металлы, 1, 1961 г., стр.31-34.