Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОЛОВОСОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФИДНЫХ ХВОСТОВ И АППАРАТ ОБЖИГА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

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

Известен аналог ([1] SU 1064637 A1, С22В 25/02, 10.07.2012), способ переработки бедных оловодержащих сульфидных хвостов, включающий деарсенизирующий обжиг при температуре выше 600°C в присутствии углеродсодержащего восстановителя с использованием огарка в качестве сульфидизатора при фьюминговании шлаков.

Недостаток указанного способа состоит в том, что обжиг при температуре выше 600°C ведет к 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 ([2] RU 2174152 C1, С22В 01/04, 27.09.2001), которое включает теплоизолированный корпус, оборудованный загрузочным бункером, разгрузочным желобом и воздушной коробкой, беспровальную 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.

Известен наиболее близкий аналог, принятый за прототип ([3] Пат. России 2529349 - С22В 25/02, опубл. 27.09.2014), заключающийся 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 350°C, на второй стадии - до температуры 650°C с получением сульфидного оловосодержащего огарка. Пары сульфида мышьяка охлаждают до температуры 300°C и затем до температуры 60°C с получением конденсата сульфида мышьяка.

Недостаток указанного способа состоит в том, что из-за образования жидких настылей температуру выдерживают не более 650°C, что снижает производительность процесса.

Известно устройство аппарата, принятое за прототип [3], содержащее загрузочный бункер, теплоизолированную обогреваемую печь, выполненную в виде трубы с разгрузочным затвором на конце трубы, снабженную осевым шнеком для перемещения шихты в трубе, характеризующийся 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.

Недостаток аппарата, принятого за прототип, в том, что при поступлении пара As₄S₄ с температурой 650°C в конденсатор на холодной поверхности налипает корка твердого сульфида и это ведет к нарушению условий разгрузки и регулярной чистке конденсатора от настылей.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что обжиг ведут с повышением температуры на третьей стадии до 660-720°C, а в конденсатор подается оборотная пыль со второй зоны с температурой 60-30°C для охлаждения паров сульфида мышьяка с 720 до 300°C. Оборотная пыль эжектором вдувается в конденсатор азотом или оборотными газами.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении скорости конденсации паров на активных холодных частицах пыли.

Сущность предлагаемой конструкции аппарата состоит в том, что в аппарате первая секция конденсатора печи для охлаждения паров на высоте 3/4 диаметра снабжена форсункой подачи холодной оборотной пыли. Ко второй холодной зоне конденсатора подсоединен на высоте 1/3 патрубок, соединенный с сосудом и эжектором для всасывания и подачи пыли в первую горячую зону.

Технический результат предлагаемого аппарата состоит в том, что при укрупнении частиц сохраняется дисперсное (сыпучее) их состояние и предотвращается образование спекшихся твердых настылей.

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. Мышьяк, сера и железа в виде минерала арсенопирита. Оловосодержащие сульфидные хвосты 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 660-720°C для доочистки сульфидного огарка от остатков 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.

Образующиеся при температуре 660-720°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 перемещают на разгрузку.

Конденсат-сульфид мышьяка содержит до 60% мышьяка как наименее токсичный из всех соединений мышьяка.

Способ может осуществляться в аппарате обжига, показанном в общем виде в плане на фиг. 1 и в разрезе 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.

Ко второй холодной зоны конденсатора 7 подсоединен на высоте 1/3 патрубок 15 для всасывания холодной пыли, соединенный с эжектором 16. Подсоединение штуцера ниже чем 1/3 высоты снизит производительность отсоса сыпучей пыли, так как в нижней части перемещается крупная фракция. Через штуцер 17 подается азот из баллона или оборотный газ от газодувки и подачи пыли эжектором в форсунку 18 в первую секцию горячую зону конденсатора для охлаждения паров на высоте не менее 3/4 диаметра. При подачи оборотной пыли ниже чем 3/4 диаметра приведет к образованию настылей в верхней части конденсатора 7.

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°C. Образующийся пар поступает в рубашку 13 (через отверстия в перегородке) начального участка конденсатора 7 для охлаждения возгонов с 600 до 150°C, и перегретый пар сбрасывается через патрубок.

Охлажденная пыль из холодной зоны конденсатора 7 через патрубок 15 всасывается и подается в эжектором 16, в который через штуцер 17 подается азот из баллона или оборотный газ от газодувки. Пыль эжектором 16 подается в форсунку 18 в первую секция горячую зону конденсатора 7 для охлаждения паров сульфида мышьяка.

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

Пример осуществления предлагаемого способа. Навеска 300 г сульфидных хвостов, содержащих, вес. %: Sn - 1,1; As - 7,38; S - 19,6; Fe - 18,51; смешивали с 54 г пирита как сульфидизатором с содержанием Fe - 46,49; S - 53,51. В шихту добавили 9 г древесных опилок и помещали в кварцевую лодочку 2 (фиг. 3) и помещали в кварцевую трубку-печь 1 с нагревателем и теплоизоляцией 4. Печь нагревали до 660°C.

По варианту прототипа пары конденсируются в водоохлаждаемой 9 стенке конденсатора в виде плотной корки. По примеру предлагаемого способа по достижении температуры в печи более 450°C открывается кран 6 для подачи оборотной пыли от прошлых опытов из воронки 7 в съемном шлифе 5.

На частицах осыпающей пыли конденсируются пары сульфида мышьяка. Всего загружено 150 г измельченного до порошка сульфида мышьяка от прошлых опытов. Через 30 мин опыта нагрева шихты печь разгружают. Получено 234 г огарка с содержанием 0,30% мышьяка, 32,60% серы, 1,4% олова, пригодного как компонент для фьюмингования. На дне сосуда получено 170 г гранул сульфида мышьяка с содержанием 59% As. На стенках конденсатора получено 10 г настыли с содержанием 60% As.

Пример показывает условия снижения плотных настылей и получения гранул концентрированного сульфида мышьяка и сульфидного оловосодержащего огарка с малым содержанием мышьяка.