Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки никельсодержащих сульфидных медных концентратов

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке никельсодержащих сульфидных медных концентратов.

Известен способ переработки медного концентрата от флотационного разделения файнштейна (патент RU №2341573, опубл. 20.12.2008, Бюл. №35), включающий обжиг медного концентрата, выщелачивание медного огарка в оборотном электролите, отделение остатка выщелачивания сгущением, электроэкстракцию меди из растворов выщелачивания, отсечку части электролита. Перед выщелачиванием проводят окислительный обжиг медного концентрата, пульпу выщелачивания подвергают флотационному разделению с выделением концентрата драгоценных металлов и камерного продукта, содержащего преимущественно цветные металлы. Отсечный электролит подвергают выпарке до концентрации серной кислоты 250-300 г/л, выделяют медный купорос, серную кислоту и возвращают их на выщелачивание совместно с медным огарком, а рафинат экстракции кислоты, содержащий преимущественно никель, направляют на производство никеля.

Способ сложен, включает ряд пиро- и гидрометаллургических операций.

Наиболее близким к предлагаемому, является способ переработки сульфидных медных концентратов (патент RU №2 115 753, опубл. 20.07.1998), включающий расплавление шихты, разделение расплава на штейн и шлак, последующее конвертирование целевого продукта на черновую медь и шлак, и дальнейшее трехступенчатое обеднение шлаков в дуговых электропечах с использованием углеродистого восстановителя. Дефицит тепла устраняется путем подачи в печь плавки и сжигания потока парогазовых продуктов термического разложения твердого топлива, которое проходит через печь, рекуперативно нагревается до 500-800°С, в результате чего твердое топливо разлагается на парогазовые продукты. После чего парогазовые продукты направляют на сжигание в печь взвешенной плавки, а полукокс используют как восстановитель в дуговых электропечах для обеднения шлака.

Недостатком данного способа является его сложность (трехступенчатое обеднение шлаков в дуговых электропечах с использованием углеродистого восстановителя).

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение процесса переработки медного сульфидного концентрата, содержащего никель.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки никельсодержащих сульфидных медных концентратов, включающем расплавление шихты, разделение расплава на штейн и шлак с последующим конвертированием штейна на черновую медь и шлак, при этом при конвертировании в штейн добавляют флюс, состоящий из смеси B₂O₃ и СаО при отношении B₂O₃ к СаО от 2,7 до 3,5, который предварительно подвергают прокаливанию для предотвращения улетучивания B₂O₃, при этом флюс вводят в штейн в количестве в 4-9 раз больше массы присутствующих в медном концентрате оксидов железа, никеля и кобальта, конвертирование ведут до полного перевода концентрата в черновую медь, а полученный после конвертирования шлак, содержащий железо, никель, кобальт, направляют на дальнейшее извлечение из него металлов.

Данные условия необходимы для того, чтобы железо, никель и кобальт, содержащиеся в концентрате, полностью окислились в результате взаимодействия с кислородсодержащим дутьем и перешли в легкоплавкий флюс, состоящий из смеси B₂O₃ и СаО при отношении В₂О₃ к СаО 2,7-3,5. Снижение отношения В₂О₃ к СаО приводит к увеличению температуры плавления и вязкости флюса. При дальнейшем его снижении увеличивается температура плавления флюса с увеличением его вязкости. При увеличении отношения В₂О₃ к СаО возрастает упругость паров В₂О₃ во флюсе при температурах ведения процесса, что приведет к чрезмерному расходу флюса и сильному снижению его вязкости.

Количество добавляемого флюса определяется по содержанию в концентрате железа, никеля и кобальта. При добавках флюса меньше чем в 4 раза содержания, часть железа, никеля и кобальта не растворяются во флюсе, повышая его вязкость. При добавках флюса больше чем 9 раз идет необоснованный расход флюса и снижение содержания в нем оксидов железа, никеля и кобальта.

Для осуществления процесса переработки никельсодержащих сульфидных медных концентратов сначала синтезировали флюс на основе оксидов бора и кальция. Синтез флюса проводили с предварительным прокаливанием, т.к. поисковые опыты показали, что в связи с высокой гигроскопичностью B₂O₃ быстрый нагрев приводит к улетучиванию оксида с парами воды. Синтезированные образцы не обладали этими свойствами. Отношение В₂О₃ к СаО выбирали в пределах 2,7-3,5. Никельсодержащий медный концентрат состава Ni - 6,7; Cu - 63,4; Со - 0,09; Fe - 4,8; S - 22,2; загружали в алундовый тигель, ставили в печь, расплавляли, после чего загружали флюс, количество которого выбирали в соответствии с приведенным интервалом, и через алундовую трубку продували концентрат воздухом до появления металлической меди. Флюс с содержащимися в нем оксидами железа, никеля, кобальта отделяли и анализировали. Затем отделенный флюс может быть направлен на дальнейшую переработку, например, восстановление металлов с помощью углеродосодержащего восстановителя (бор и кальций при этом не восстановятся, т.к. имеют высокую температуру восстановления из их оксидов). А обедненный по металлам флюс вновь можно снова направить в процесс переработки никельсодержащего сульфидного медного концентрата. Оставшийся концентрат продували воздухом до полного перевода его в черновую медь. По окончании процесса полученные продукты анализировались на извлечение из концентрата железа, никеля и кобальта, результаты занесены в таблицу.

Способ позволяет упростить процесс переработки никельсодержащих сульфидных медных концентратов по сравнению с прототипом.