Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения молибдена и рения из сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов.

Известен способ окислительного обжига молибденового концентрата и промпродуктов в шахтной печи непрерывного действия, включающий подачу в печь воздуха и удаление обжиговых газов, при этом в верхней загрузочной зоне печи образуется движение твердой и газовой фаз, имеющих температуру 700°С, в одном направлении, что обеспечивает окисление молибдена, полное сжигание органических веществ и высокую степень отгонки рения и осмия в газовую фазу (патент РФ №2106420, МПК С22В 34/34, опубл. 1998.03.10).

Недостатками способа являются:

- проведение обжига при повышенных температурах более 600°С, что требует значительных энергозатрат;

- наличие в газовой фазе SO₂;

- установка сложной системы пыле-газоочистки;

- сложность выделения рения из газовой фазы.

Известен способ извлечения молибдена из окисленных руд или концентратов, включающий смешивание их с известью (СаО) в количестве 3-4%, обжиг смеси при температуре 700-850°С, выщелачивание огарка 2-3% раствором карбоната натрия при температуре 90°С и отношении Т:Ж 1:2,5 с последующим отделением кека от фильтрата и извлечением молибдена из фильтрата путем осаждения молибдена в виде трисульфида или ионообменным способом (А.Н. Зеликман. Молибден. М.: Металлургия, 1970, с. 109-110).

Недостатками данного способа являются:

- необходимость улавливания токсичного сернистого ангидрида, выделяющегося в газовую фазу из-за неполноты связывания серы в процессе обжига;

- потери рения с отходящими газами сернистого ангидрида;

- повышенные энергетические затраты при проведении обжига при температурах выше 700°С;

- недостаточно полное извлечение молибдена в раствор при выщелачивании огарка.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов включающий смешивание концентратов с добавкой оксида кальция, взятого в количестве 2-2,5-кратного избытка от стехиометрически необходимого для связывания молибдена, рения и серы при окислительном обжиге в нелетучие соединения, окислительный обжиг смеси при 600°С течение 60-120 минут и выщелачивание огарка в две стадии. На первой стадии осуществляют водное выщелачивание в течение 60-80 минут при Т:Ж не менее 1:2 и температуре 90-95°С для селективного извлечения рения в раствор. На второй стадии выщелачивание ведут раствором карбоната щелочного металла концентрацией 150-200 г/дм³ при Т:Ж - 1:4 и температуре 90°С в течение 60 минут для извлечения в раствор молибдена и оставшегося рения (патент РФ №2536615, МПК 8 С22В 34/34, опубл. 27.12.2014).

Недостатками данного способа являются:

- повышенный расход оксида кальция (СаО);

- сильный пылеунос в процессе обжига;

- трудности переработки растворов после выщелачивания огарка из-за повышенного остаточного содержания СаО в содовом растворе.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа переработки сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов за счет снижения расхода кальцийсодержащей добавки и пылеуноса в процессе обжига, а также повышения эффективности обжига концентрата путем плотного его контакта с кальцийсодержащей добавкой при гранулировании.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки сульфидных и смешанных молибденсодержащих концентратов, включающем смешивание концентрата с кальцийсодержащей добавкой, окислительный обжиг смеси, водное выщелачивание полученного огарка на первой стадии для селективного извлечения рения в раствор и выщелачивание раствором карбоната щелочного металла на второй стадии для извлечения в раствор молибдена и оставшегося рения, согласно изобретению перед обжигом смесь концентрата с кальцийсодержащей добавкой подвергают гранулированию с последующим нанесением на поверхность гранул слоя из гидроксида кальция, при этом кальцийсодержащую добавку вносят в количестве 0,8-1,5 от массы концентрата и окислительный обжиг ведут с получением огарка, пригодного для последующего извлечения молибдена и рения выщелачиванием. При этом в качестве кальцийсодержащей добавки используют оксид или гидроксид кальция.

Добавление к концентрату добавки СаО или Са(ОН)₂ для связывания молибдена, серы и рения позволяет в процессе окислительного обжига всю серу, молибден и рений перевести в нелетучие соединения: SO₂ в CaSO₄, а Мо и Re в СаМоO₄ и Ca(ReO₄)₂. Грануляция смеси исключает пылеунос при окислительном обжиге и сокращает продолжительность обжига, так как происходит тесное взаимодействие частиц концентрата с кальцийсодержащей добавкой, что также способствует полному связыванию молибдена, серы и рения в процессе окислительного обжига.

Внесение кальцийсодержащей добавки в количестве менее 0,8 от массы концентрата не позволяет полностью связать серу в нелетучее соединение CaSO₄.

Внесение кальцийсодержащей добавки в количестве более 1,5 от массы концентрата приводит к увеличению избыточного кальция в огарке, что приводит к усложнению дальнейшего процесса переработки растворов после выщелачивания огарка из-за повышенного остаточного содержания СаО в содовом растворе.

Нанесение слоя из Са(ОН)₂ на поверхность гранулы связывает оставшуюся незначительную часть серы и рения выделяющихся из поверхностного слоя гранул при окислительном обжиге.

Заявленный способ переработки молибденовых концентратов прошел испытания в лабораторных условиях.

Пример 1. Предварительно смешивали молибденовый концентрат (Мк), содержащий, мас. %: 42,2 Мо; 0,004 Re; 31,3 S, в количестве 20 г с оксидом кальция 16 г (СаО/Мк=0,8/1). Полученную смесь массой 36 г содержащую, мас. % 19,7 Мо; 0,0018 Re; 14,12 S; 20,23 Са. Полученную смесь помещали в муфельную печь и проводили окислительный обжиг при 600°С с непрерывной подачей кислорода воздуха в течение 120 минут, при этом образовывались огарок и газы. Газы анализировали на содержание соединений рения калориметрическим методом, соединений серы - на газоанализаторе модели «МГЛ-19.3А». В отходящих газах присутствовала сера и рений. Сера значительно превышала ПДК. После охлаждения огарок выгружали из печи и подвергали химическому анализу на содержание молибдена, рения, серы, кальция. Огарок массой 43,3 г, содержащий масс. %: 16,23 Мо; 0,001 Re; 9,56 S; 16,8 Са, подвергали выщелачиванию в две стадии. На первой стадии осуществляли водное выщелачивание продолжительностью 60 минут при Т:Ж не менее 1:4 и температуре 90-95°С для селективного извлечения рения в раствор, а на второй стадии выщелачивание вели раствором карбоната натрия с концентрацией 100-200 г/дм³ для извлечения в раствор молибдена.

Пример 2. Аналогично примеру 1 подготавливали смесь, затем ее прессовали на пресс машине в гранулы толщиной 9 мм. Полученные гранулы помещали в муфельную печь и проводили окислительный обжиг при 600°С с непрерывной подачей кислорода воздуха в течение 60 минут, при этом образовывались огарок и газы. Газы анализировали на содержание соединений рения калориметрическим методом, соединений серы - на газоанализаторе модели «МГЛ-19.3А». Наблюдалось присутствие рения и SO₂ в отходящих газах, с превышением ПДК.

Пример 3. Аналогично примеру 1 предварительно смешивали молибденовый концентрат содержащий, мас. %: 42,2 Мо; 0,004 Re; 31,3 S, с гидроксидом кальция 16 г. Полученную смесь массой 36 г содержащую, мас. % 19,7 Мо; 0,0018 Re; 14,12 S; 20,23 Са, прессовали в гранулы и наносили на поверхность слой из Са(ОН)₂. Полученные гранулы помещали в муфельную печь и проводили окислительный обжиг при 600°С с непрерывной подачей кислорода воздуха в течение 60 минут, при этом образовывались огарок и газы. Газы анализировали на содержание соединений рения калориметрическим методом, соединений серы - на газоанализаторе модели «МГЛ-19.3А». Рения и серы в газах не обнаружено. После охлаждения огарок выгружали из печи и подвергали рентген-фазовому анализу, а также химическому анализу на содержание молибдена, рения, серы, кальция. Огарок массой 43,3 г, содержащий масс. %: 16,37 Мо; 0,0015 Re; 11,73 S; 16,81 Са, подвергали выщелачиванию в две стадии.

Результаты сравнительных испытаний по прототипу и предлагаемому способу приведены в таблицах 1 и 2.

Исходя из приведенных таблиц 1 и 2 видно, что использование заявленного способа намного эффективнее по сравнению со способом, взятым за прототип, (патент РФ №2536615, МПК 8 С22В 34/34, опубл. 27.12.2014), и обеспечивает следующие преимущества:

- снижение количества извести, что приводит к удешевлению процесса;

- полное улавливание паров оксида рения в огарок в виде перрената кальция, что обеспечивает экологию процесса и повышает комплексность использования сырья;

- упрощение аппаратурного оформления обжига в виду отсутствия необходимости улавливания пыли и сернистого ангидрида;

- снижение избыточного СаО в огарке, что приводит к упрощению дальнейшего процесса переработки.