Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНОГО ОГАРКА

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в случаях, когда необходимо получить металлическое железо.

Известен способ переработки пиритного огарка, патент US 4259106, опубл. 31.03.1981, взаимодействием огарка с хлоридом кальция при температуре выше 1200°C с выделением в газовую фазу хлоридов цветных и благородных металлов. Недостатком способа являются высокие энергозатраты.

Известен способ удаления примесей из пиритного огарка, патент GB 1236345, опубл. 23.06.1971, переводом оксидов железа до магнетита с последующим хлорированием хлором (хлороводородом, соляной кислотой) при температуре выше 650°C и сублимационным удалением цветных металлов и мышьяка. Недостатком способа является высокая коррозионная активность используемых хлорирующих реагентов.

Известен способ выделения цветных металлов из пиритного огарка, патент EP 0538168, опубл. 21.04.1993, включающий обжиг пиритного огарка с последующим выщелачиванием сульфатов цветных металлов и цианидным извлечением золота и серебра. Недостатком способа является низкая рентабельность способа из-за малого содержания извлекаемых компонентов в сырье.

Известен способ (прототип) хлороаммонийного обезжелезивания минерального сырья, патент RU 2314354, опубл. 10.01.2008, включающий смешение сырья с хлоридом аммония, нагрев до температуры 320-350°C с выделением трихлорида железа. Недостатком способа является возможность получения одного железистого продукта - трихлорида железа.

Задачей настоящего изобретения является разработка промышленного способа выделения железа из пиритного огарка.

Поставленная задача решается тем, что пиритный огарок подвергают окислительному обжигу для перевода железа в трехвалентную форму:

4Fe₃O₄+O₂→6Fe₂O₃.

Окисленный пиритный огарок смешивают с хлоридом аммония, хлорид аммония берут в избытке до 30% от стехиометрического количества, необходимого для образования пентахлороферрата аммония:

Fe₂O₃+10NH₄Cl→2(NH₄)₂FeCl₅+6NH₃+3H₂O.

Процесс ведут в интервале температур 200-310°C, происходит образование пентахлороферрата аммония с последующим его разложением до хлорида железа(III):

(NH₄)₂FeCl₅→FeCl₃+2NH₃+2HCl.

Хлорированный продукт нагревают выше 320°C для сублимации хлорида железа(III).

Газообразный хлорид железа(III) улавливают и обрабатывают водородом, получая металлическое железо:

2FeCl₃+3Н₂→2Fe+6HCl.

Либо обрабатывают парами воды с целью получения оксида железа(III), который восстанавливают углем:

2FeCl₃+3H₂O→Fe₂O₃+6HCl;

2Fe₂O₃+6С+3O₂→4Fe+6CO₂.

Хлороводород и аммиак, выделившийся в результате хлорирования окисленного пиритного огарка, взаимодействуют с образованием хлорида аммония, таким образом, происходит регенерация хлорирующего реагента:

NH₃+HCl→NH₄Cl.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Пиритный огарок, содержащий 46% Fe₃O₄ и 24% Fe₂O₃, массой 50 г подвергли обжигу в атмосфере воздуха при 700°C в течение 2 часов, масса окисленного пиритного огарка 50,79 г, степень перевода железа в трехвалентную форму 99%. Окисленный пиритный огарок смешали с 140 г хлорида аммония и выдержали при 300°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Полученный продукт нагревали до 350°C и выдерживали при этой температуре до полного удаления хлорида железа(III) в виде газа. Газообразный хлорид железа десублимировали и обрабатывали водородом при 600°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Масса полученного железа составила 24,55 г, выход продукта составил 98% от теоретически возможного.

Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что десублимированный хлорид железа(III) обрабатывали парами воды при 400°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Образовавшийся оксид железа(III) смешивали с угольной пылью и выдерживали при температуре выше 1100°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Масса полученного железа составила 24,15 г, выход продукта составил 96,4% от теоретически возможного.

Техническим результатом изобретения является технология получения металлического железа из пиритных огарков.