способ огневого рафинирования белого матта

Формула изобретения

Способ огневого рафинирования белого матта, включающий его окисление окислительным газом с частичным удалением черновой меди, отличающийся тем, что в процессе окисления черновую медь непрерывно удаляют из зоны ее взаимодействия с белым маттом в количестве 1-30% от массы белого матта, а содержание кислорода в окислительном газе поддерживают в пределах 0,75-7,5 кг на каждые 100 кг белого матта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к металлургии меди, а именно к огневому рафинированию белого матта. Изобретение может быть использовано для рафинирования медно-никелевых и никелевых файнштейнов, содержащих золото, серебро, платину, палладий и другие благородные металлы.

Известен способ переработки белого матта путем его окисления с получением черновой меди [1]. Этот способ используется в настоящее время повсеместно в мировой практике. Очистку меди от благородных металлов и вредных примесей производят путем стандартного огневого рафинирования и электролиза черновой меди.

Наиболее близким по технической сущности заявленному изобретению (прототипом) является способ Каверса и Ли [2] по селективному бессемерованию белого матта, которое предусматривает выделение из белого матта части черновой меди (до 20-50% от массы ее в белом матте) с переводом в нее большей части золота (до 80-90%) и серебра (до 60-70%). Крупным недостатком прототипа, который не позволил внедрить его в металлургическую практику, является относительно низкое извлечение Аu и Ag в первичную черновую медь. А это означает, что электролиз как грязной, так и очищенной меди - неизбежен.

Задачей нашего изобретения является глубокая очистка белого матта как от золота, серебра и других благородных металлов, так и от всех других вредных примесей (Ni, Pb, Sn, Fe, Zn, As, Sb, Bi, Se, Те).

Поставленная задача решается тем, что в способе огневого рафинирования белого матта окислением, согласно изобретению, белый матт подвергается окислению окислительным газом, а черновая медь непрерывно удаляется из зоны взаимодействия в количестве 1-30% от массы белого матта, при этом расход кислорода на окисление равен 0,75-7,5 кг на каждые 100 кг белого матта.

При использовании предлагаемого изобретения достигается следующий технический результат:

- извлечение Au, Ag, платины, палладия и других благородных металлов из белого матта в первичные порции черновой меди достигает величины, близкой к 100%;

- имеет место глубокая очистка белого матта от всех иных вредных примесей (Ni, Pb, Sn, Fe, As, Sb, Bi и др.);

- значительная часть черновой меди (до 95%) после минимального стандартного огневого рафинирования может быть переработана на медные слитки марок M1, МO, МOO и направлена на производство вайербарсов и катанки, минуя стадию электролиза.

Сущность заявляемого способа огневого рафинирования белого матта заключается в следующем. Белый матт подвергают очистке от примесей путем частичного окисления белого матта и перевода примесей в первые порции черновой меди. Черновая медь непрерывно удаляется из металлургического агрегата, и это удаление сопровождается выносом из агрегата всех примесей, в том числе и благородных металлов. Непрерывное удаление первых порций черновой меди равносильно обработке белого матта черновой медью с использованием принципа экстракции при числе экстракций sec;n". Применение принципа экстракции позволяет осуществить глубокое рафинирование белого матта. При этом удаление всех примесей из белого матта близко к 100%. Получаемая из рафинированного белого матта чистая медь уже не может быть названа черновой. Чистая медь может быть использована в промышленности, минуя стадию электролиза.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа.

Экспериментальная проверка изобретения была выполнена в лабораторных условиях. Продувку белого матта вели воздухом при температуре 1280°С. Образующуюся черновую медь непрерывно удаляли по мере ее образования. Одновременно были проведены опыты по прототипу. Наряду с этим были использованы промышленные данные Каверса и Ли по селективному бессемерованию белого матта на заводе Рио-Тинто [2]. Все эти данные сведены в табл. 1 и 2.

В опытах использовали заводской белый матт состава, %: 77,5 Сu; 20,2 S. Концентрации примесей в белом матте поддерживали путем присадки соответствующих металлов. Частичное окисление белого матта проводили с выделением и непрерывным удалением из зоны реагирования меди в количестве до 30% от массы исходного белого матта. Условия эксперимента были таковы, что в одном эксперименте можно было получить сведения по кинетике очистки меди от примесей в зависимости от доли выделения грязной меди.

Приведенные в табл.1 результаты опытов показывают, что при использовании нашего изобретения по огневому рафинированию белого матта обеспечивается полное удаление из рафинированного белого матта золота и серебра, а также таких вредных примесей, как Ni, Pb, Sn, As, Sb, Bi, Se, Те. При этом 80-95% меди от массы ее в исходном белом матте выделяют в виде слитков меди, по химсоставу отвечающей катодной меди. Все золото, серебро и примеси переводятся в грязную медь, выход которой составляет до 30% от массы белого матта.

Все данные табл.1 были сопоставлены с теоретическими расчетами. При выполнении последних были использованы экспериментальные величины значений коэффициента распределения Me (К_me=% Me в БМ/%Ме в ЧМ, где БМ - белый матт, ЧМ - черновая грязная медь), равные:

Me К_Mе

Аu 8,9·10^-2

Ag 36·10^-22

Ni 8,8·10^-2

As 5,0·10^-2

Sb 38·10^-2

Bi 2,0·10^-2

Se 16·10 ^-2

Те 24,0·10^-2

Из приведенного выше следует, что при рафинировании белого матта наиболее трудно вести очистку от селена и теллура.

Для сопоставления приведены химсоставы очищенной и загрязненной меди по промышленным данным завода Рио-Тинто [2], полученных при селективном бессемеровании белого матта, при котором белый матт продували воздухом с выделением грязной меди, количество которой составило 20% от массы меди в исходном белом матте.

Как видно из данных табл.2, очищенная медь по химсоставу качественнее анодной меди по содержанию всех элементов. К сожалению, авторы [2] опустили сведения по концентрации в меди очищенной и грязной таких элементов, как сера и кислород. Однако нужно заметить, что по данным прототипа [2] и очищенная медь нуждается в электролизе.

Минимальный выход черновой меди при рафинировании белого матта зависит от количества примесей в нем. В ряде случаев, особенно при тщательном непрерывном удалении первых порций черновой меди из зоны ее реагирования с белым маттом и низком содержании в белом матте благородных металлов и примесей (пример 2, табл.1), выход черновой меди может составить 1% от массы белого матта. Это отвечает условию минимального выхода черновой меди.

В целом приведенные результаты подтверждают возможность осуществления процесса и что поставленная задача решена.

Предложенный способ рафинирования белого матта является прорывным научно-техническим решением в области рафинирования меди, поскольку во многих случаях он позволяет избежать дорогостоящих стандартного огневого рафинирования и электролиза анодной меди с одновременным получением высокомарочных медных слитков. Наибольший практический интерес наш способ представляет для заводов Урала (например, на Кировоградском медеплавильном комбинате содержание никеля в черновой меди равно около 0,6%) и OАO “Норильский никель” (в белом матте последнего содержание Ni достигает 1,7%). Применение нашего способа предпочтительнее также из соображений извлечения других благородных металлов (платины, палладия и др.)

Таблица 1. Примеры осуществления способа огневого рафинирования белого матта (БМ).
Показатели	№№ примеров	По прототипу
	1	2	3	4	5	6	7	[2]
Расход кислорода, кг/100 кг Cu2S	0,75	1,0	2,0	3,8	6,2	7,5	7,8
Выход грязной черновой меди, т/100 т БМ	0,9	1	8	15	25	30	31	16
Выход чистой меди, т/100 т БМ	76	76	69	62	52	47	46	61
Состав БМ (1), грязной меди (2), чистой меди (3), степень удаления примеси (4)
Сu 1,%	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5	77,5
2,%	98,8	98,8	98,8	98,8	98,8	98,8	98,8	98,8
3,%	99,0	99,2	99,4	99,8	99,9	99,9	99,9	99,4
Аu 1,г/т	70	50	70	80	100	100	100	52
2,г/т	1840	1590	849	453	399	212	212	180
3,г/т	20	10	3	1	0,5	0,3	0,3	20
4,%	79	95,4	97	99,2	99,7	99,85	99,85	69
Ni 1,%	0,01	0,006	0,008	0,025	0,10	0,60	0,60	0,031
2,%	0,24	0,12	0,10	0,17	0,39	2,00	1,58	0,109
3,г/т	50	20	10	10	10	20	20	120
4,%	98,0	98,3	99,0	99,0	99,8	99,9	99,9	70
As 1,%	0,02	0,02	0,02	0,03	0,04	0,04	0,04	0,0038
2,%	0,59	0,46	0,24	0,2	0,16	0,13	0,13	0,015
3,г/т	30	20	10	7	5	4	4	10
4,%	88,9	92,7	96,6	98,6	99,3	99,5	99,5	79
Se 1,г/т	50		50		100	100	100	76
2,г/т	1600		590		396	332	331	284
3,г/т	10		2		2	1	1	50
4,%	85,2		94,5		99	99,5	99,5	60
Ag 3,г/т				10
Pb 1,%				0,05
3,г/т				20
Sb 1,%				0,04
3,г/т				10				50
Bi 1,%				3
3,г/т				2				10
Zn 3,г/т				10
Fe 1,%				0,076
3,г/т				10				60

Таблица 2. Хим. составы очищенной и загрязненной меди по данным завода Рио - Тинто.
	Концентрация Ме,%	Распределение Ме,%
	Очищенная Cu	Грязная Cu	Очищенная Cu	Грязная Cu
Сu	99,4	98,8	80	20
Аu	0,002	0,018	31	69
Ag	0,034	0,306	31	69
Ni	0,012	0,109	30	70
As	0,001	0,015	21	79
Sb	0,005	0,013	60	40
Bi	0,001	0,004	9	91
Se	0,005	0,030	21	79
Те	0,007	0,025	53	47
Fe	0,006	0,036	40	60

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Смирнов В.И.., Цейдлер А.А., Худяков И.Ф., Тихонов А.И. Металлургия меди и никеля. Том 1. М.: Металлургия, 1965.

2. Cavers T.W, Lee G.M. Can.Min.Met.Bull, v.40, 297, 1937, p.5-10.