способ переработки оловосодержащих сульфидных хвостов и аппарат обжига для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ переработки оловосодержащих сульфидных хвостов, включающий обжиг шихты, отличающийся тем, что оловосодержащие сульфидные хвосты смешивают с пиритом в качестве сульфидизатора в количестве 1,1-1,4 кг на кг арсенопирита в хвостах и с 0,05-0,1% древесных опилок с получением шихты, обжиг шихты ведут при нагреве в три стадии с обеспечением отвода паров сульфида мышьяка в конденсатор, при этом на первой стадии шихту нагревают до температуры 350°С, на второй стадии - до температуры 500°С, а на третьей стадии - до температуры 650°С с получением сульфидного оловосодержащего огарка, пары сульфида мышьяка охлаждают до температуры 300°C и затем до температуры 60°C с получением конденсата сульфида мышьяка.

2. Аппарат для переработки оловосодержащих сульфидных хвостов, содержащий загрузочный бункер, теплоизолированную обогреваемую печь, выполненную в виде трубы с разгрузочным затвором на конце трубы, снабженную осевым шнеком для перемещения шихты в трубе, отличающийся тем, что печь выполнена с герметизированным затвором для подачи шихты из загрузочного бункера и снабжена трехсекционным нагревателем, состоящим из секций нагрева до температуры: в первой секции 20-350°C, во второй 350-500°C и в третьей 500-650°C, при этом на участке от 3/4-5/6 длины трубы во второй секции нагревателя печь выполнена с окном отвода паров, соединенным с конденсатором, выполненным в виде трубы со шнеком для перемещения возгонов, рубашкой охлаждения, состоящей из двух секций охлаждения до температуры 650-300°C и 300-60°C и с затвором разгрузки конденсата сульфида мышьяка в нижней ее части и газоходом отвода газов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии металлов, в частности к выводу мышьяка из сульфидных руд и концентратов.

Известен наиболее близкий аналог, принятый за прототип (SU 1064637 A1, C22B 25/02, 10.07.2012 [1]), способ переработки бедных олосоводержащих сульфидных хвостов, включающий деарсенизирующий обжиг при температуре выше 600ºС в присутствии углеродсодержащего восстановителя с использованием огарка в качестве сульфидизатора при фьюминговании шлаков.

Недостаток указанного способа состоит в том, что введение каменного угля в качестве восстановителя при температуре выше 600ºС ведет к окислению углерода при одновременной диссоциации пирита, арсенопирита, что приводит к окислению мышьяка. Кроме того, подаваемый воздух разбавляет пары мышьяка, что снижает условие его конденсации и последующего разделения от оловянной пыли.

Известно устройство печи, принятое за прототип (RU 2174152 C1, C22B 01/04, 27.09.2001 [2]), которое включает теплоизолированный корпус, оборудованный загрузочным бункером, разгрузочным желобом и воздушной коробкой, безпровальную пористую подину и механизм перемещения обжигаемого материала.

Недостатками указанной печи являются дистанционно удаленная конденсация паров от зоны обжига и принудительная подача воздуха, что приводит к окислению сульфида мышьяка.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что оловосодержащие сульфидные хвосты смешивают с пиритом в качестве сульфидизатора в количестве 1,1-1,5 кг на кг арсенопирита в хвостах и с 0,05-0,1% древесных опилок с получением шихты. Обжиг шихты ведут при нагреве в три стадии с обеспечением отвода паров сульфида мышьяка в конденсатор, при этом на первой стадии шихту нагревают до температуры 350ºС, на второй стадии - до температуры 650ºС с получением сульфидного оловосодержащего огарка. Пары сульфида мышьяка охлаждают до температуры 300ºС и затем до температуры 60ºС с получением конденсата сульфида мышьяка.

Технический результат предлагаемого способа заключается в том, что из оловосодержащих хвостов мышьяк возгоняется в виде нетоксичного сульфида мышьяка без разбавления воздухом и образования токсичной окиси мышьяка.

Сущность предлагаемой конструкции аппарата состоит в том, что он содержит загрузочный бункер и теплоизолированную обогреваемую печь, выполненную в виде трубы с герметизированным затвором для подачи шихты из загрузочного бункера и разгрузочным затвором на другом конце трубы. Печь снабжена осевым шнеком для перемещения шихты в трубе и трехсекционным нагревателем, состоящим из секций нагрева до температуры: в первой секции 20-350ºС, во второй 350-500ºС и в третьей 500-650ºС. На участке от 3/4-5/6 длины трубы во второй секции нагревателя печь выполнена с окном отвода паров, соединенным с конденсатором. Конденсатор выполнен в виде трубы со шнеком для перемещения возгонов, рубашкой охлаждения, состоящей из двух секций охлаждения (пароводяного) до температуры 650-300ºС и 300-60ºС. Конденсатор снабжен затвором разгрузки конденсата сульфида мышьяка в нижней ее части и газоходом отвода газов.

Технический результат предлагаемого аппарата состоит в том, что обеспечивается возгонка сульфида мышьяка с минимальной дистанцией к конденсатору без принудительной подачи воздуха. Это обеспечивает конденсацию сульфида мышьяка с минимальным выходом газов без окисления сульфида мышьяка до токсичного окисла мышьяка.

Способ осуществляется следующим образом. Сульфидные и кварцевые отвальные хвосты, образующиеся при флотогравитации оловосодержащих концентратов, накапливаются на отвалах, но представляют сырье для извлечения олова. Оловосодержащие сульфидные хвосты содержат, вес.%: Sn-1,1-3,4; Fe-15-25; S-5-8; As-3,9-15; Cu-1; Pb-0,5-4; Zn-0,1-2. Мышьяк, сера и железа представлены минералами арсенопиритом и пиритом. Оловосодержащие сульфидные хвосты, содержащие арсенопирит, смешивают с пиритом как сульфидизатором с расходом пирита 1,1-1,4 кг на кг, содержащего в шихте арсенопирита, и с добавкой в шихту 0,05-0,1% древесных опилок.

Шихту нагревают на 1 стадии до температуры 350°C для нейтрализации кислорода воздуха, находящегося в шихте. При температуре 350°C компоненты древесины возгораются (а для сравнения начало окисления каменного угля 500°C).

Затем шихту на 2 стадии нагревают до температур свыше 450-500°C без доступа воздуха и минералы разлагаются в нейтральной среде:

При подсосах воздуха или недостаточном связывании кислорода одновременно при температуре выше 500°C проходит реакция окисления арсенопирита

Поэтому соблюдаются условия нейтрализации кислорода.

Получаемый огарок на 3 стадии нагревают 500-650°C для доочистки сульфидного огарка от остатков мышьяка. Образующиеся при температуре 450-650°C пары сульфида мышьяка из конца 2 стадии отводят из зоны массового испарения и охлаждают сначала до 300°C для конденсации и затем до температуры до 60°C для кристаллизации и перемещается на разгрузку. Конденсат-сульфид мышьяка содержит до 60% мышьяка и удобен для хранения как наименее токсичный из всех соединений мышьяка.

Огарок с содержанием олова 1,4-5%, около 0,3% мышьяка и около 40% серы используется как сульфидизатор для извлечения олова при фьюминговании шлаков.

Пример осуществления предлагаемого способа. Навеска 100 г сульфидных хвостов, содержащих, вес.%: Sn-1,1; As-7,38; S-19,6; Fe-18,51; Pb-1,1; Cu-0,87; Zn-0,87; SiO₂-12,6 смешивали с 18 г пирита как сульфидизатором с содержанием Fe-46,49; S-53,51. В шихту добавили 3 г древесных опилок. Шихту в кварцевой пробирке с водоохлаждаемым холодильником и затвором нагревали до 350°C в течение 20 мин, потом температуру поднимали до 500°C на 20 мин и затем повышали до 650°C на 20 мин. При зачистке холодильника получено 10 г возгонов, содержащих As-60%; S-39%. В остатке получено 77,6 г огарка, содержащего As-0,3%; Sn-1,4; S-32,6%; Fe-35.

Пример показывает условия получения концентрированного сульфида мышьяка и сульфидного оловосодержащего огарка с малым содержанием мышьяка и пригодного для извлечения олова при фьюминговании шлаков.

Способ может осуществляться в аппарате обжига, показанном на фиг.1 в общем виде и в разрезах на фиг.2.

Аппарат обжига включает теплоизолированную обогреваемую трубу 1 (фиг.1) печи с осевым шнеком 2 для перемещения шихты. С одной стороны труба 1 печи снабжена затвором 3 к загрузочному бункеру, разгрузочным затвором 4 в другом конце. Труба 1 печи снабжена нагревателем 5, состоящим из 3 зон. Труба 1 печи в средней зоне нагревателя (на конечном участке от 3/4-5/6 длины труба) снабжена окном 6 для отвода паров, которое соединено с трубчатым конденсатором 7. Трубчатый конденсатор 7 по оси снабжен шнеком 8 перемещения возгонов, снабжен в нижней части затвором 9 разгрузки сульфида мышьяка и газоходом 10 отвода газов. Труба 1 печи с нагревателем 5 снаружи покрыты теплоизоляцией 11. Трубчатый конденсатор 7 снабжен рубашкой из двух секций водопарового охлаждения 12, 13 с вентилем 14 (фиг.2) дозированной подачи воды и патрубком 15 сброса пара. Аппарат работает следующим образом.

Из загрузочного бункера через герметизирующий затвор 3 (фиг.1) шихта подается в трубу 1 печи и перемещается осевым шнеком 2 до разгрузочного затвора 4 в другом конце к бункеру огарка как готовой продукции. Труба 1 печи, снаружи покрытая теплоизоляцией 11, обогревается нагревателем 5, состоящим из 3 секций.

Из трубы 1 печи (на конечном участке от 3/4-5/6 длины) пары сульфида мышьяка отводятся через окно 6 в трубчатый конденсатор 7. Конденсат возгонов сульфида мышьяка перемещается шнеком 8 до затвора 9 для разгрузки сульфида мышьяка, а сверху газы отводятся через газоход 10. На конечном участке конденсатора 7 в рубашку 12 дозируется вентилем 14 (фиг.2) вода для охлаждения возгонов до 60-150 град. Образующийся пар поступает в рубашку 13 (через отверстия в перегородке) начального участка конденсатора 7 для охлаждения возгонов с 600 до 150 град, и перегретый пар сбрасывается через патрубок 15.

Таким образом, в предлагаемом аппарате отдельные узлы в сочетании создают существенные свойства для достижения по способу выделения наименее токсичного компактного сульфида мышьяка и получения маломышьяковистого сульфидного оловосодержащего огарка, пригодного как сульфидизатор для извлечения олова фьюмингованием шлаков.

Литература

1. Лебедев И.С., Дьяков В.Е., Деребенин А.Н. - Комплексная металлургия олова, Н., 2004, 548 с.

2. Пат. России № 1351120. - Способ переработки бедного сульфидно-мышьяковистого оловянного сырья, МПК C22B 25/02.

3. Пат. России № 1530893. Печь кипящего слоя МПК F27B 15/00. Опубл. 23.12.1989.

4. Пат. России № 1064637, МПК C22B 25/02. Опубл. 10.07.2012. Бюл. № 19.

5. Пат. России № 2174152, МПК C22B 01/04.