Патент на изобретение №2272081

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ ПРОДУКТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к переработке сульфидных руд и концентратов. Сульфидные продукты обрабатывают в щелочном расплаве. В качестве расплава применяют смесь, приготовленную по меньшей мере из двух щелочей – из гидроксида натрия NaOH и гидроксида калия KOH в весовом соотношении NaOH:KOH от 0,65 до 0,75. Изобретение позволит снизить температуру процесса щелочной плавки.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для переработки сульфидных руд и концентратов.

Известна плавка сульфидных концентратов в жидкой ванне (ПЖВ) по способу А.В.Ванюкова. Процесс ПЖВ состоит в том, что из шихты – перерабатываемого сырья с добавками флюсов создают расплав (жидкая ванна). В жидкую ванну загружают шихту. При подаче в ванну кислородсодержащего дутья высшие сульфиды (пирит, халькопирит и др.) окисляются с выделением тепла, которое поддерживает температуру (Т) в ванне от 1180 до 1350°С. Разделяющиеся в расплаве шлак и штейн непрерывно выпускаются из печи через шлаковый и штейновый сифоны. Штейн (сплав низших сульфидов меди, железа, цинка и с небольшим количеством магнетита и вюстита) поступает на конверторный передел, а шлак вывозится в отвал [1]. ПЖВ характеризуется проведением плавки при высокой Т (1180 до 1350°С).

По технической сущности к изобретению наиболее близким является способ щелочной плавки сульфидных концентратов. В основе процессов разложения сульфидов в щелочной среде лежат обменные реакции, в результате которых в расплаве накапливаются сульфид-ионы и катионы щелочного металла, в осадке – гидроксидные соединения металлов сульфидных минералов, поступивших на переработку [2].

Известный способ осуществляется при Т от 400-600°, что приводит так же, как и ПЖВ, к повышенному расходу тепла на проведение плавки сульфидных продуктов в щелочной ванне.

Предлагаемое изобретение решает задачу существенного снижения затрат тепла на проведение щелочной плавки.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в снижении Т процесса щелочной плавки за счет применения в качестве щелочной среды смеси гидроксидов щелочных металлов, Т плавления которой ниже, чем каждого отдельно взятого компонента.

Указанный технический результат достигается тем, что смесь, приготовленную по меньшей мере из двух щелочей, например из гидроксида натрия (NaOH} и гидроксида калия (КОН), берут в весовом соотношении NaOH:КОН от 0,65 до 0,75. В пределах изменения величины NaOH: КОН от 0,65 до 0,75 содержится соотношение этих щелочей, равное 0,71429 или 50:50 мол. %, которое соответствует эвтектической смеси гидроксидов калия и натрия с Т ее плавления = 170°С [3]. Получение шихты с весовым соотношением NaOH:КОН, равным 0,71429, требует применения прецизионных весов, приобретение которых и эксплуатация в промышленных условиях сопровождается значительными денежными и трудовыми затратами. Такой режим плавки может использоваться, по-видимому, только при специальных работах (научные исследования и др.). Поэтому величина соотношения NaOH:КОН в изобретении заявлена в пределах от 0,65 до 0,75, что позволяет использовать обычные весы для шихтовки щелочей, при использовании предлагаемого способа в промышленности. Соотношение гидроксидов NaOH:КОН меньше 0,65 и больше 0,75 приводит к росту Т плавления (Т^п) смеси, так как точка эвтектики является минимумом кривых ликвидуса на диаграмме состояния системы NaOH и КОН. За пределами этих значений Т^п заметно увеличивается, что сопровождается увеличением расхода тепла на нагрев шихты и диссипативными потерями энергии, равными 1 кВт·ч/т при нагреве смесей на каждые 5°С [4].

Смесью щелочей с числом компонентов >2 можно получить Т щелочной плавки сульфидов меньше Т эвтектики NaOH и КОН [5].

Пример. Пиритный концентрат крупности ˜0,3 мм обрабатывали в щелочной ванне с весовым соотношением NaOH: КОН, равным 0,7 при Т=200°С. Расплав был перегрет на 25°С для предотвращения его застывания в зоне загрузки концентрата с нормальной Ҙ20°С в щелочную ванну. В расплаве образовались дисульфиды щелочных металлов Na₂S₂ и K₂S₂, диссоциированные на ионы, и взвесь Fe(OH)₂ черного цвета. После охлаждения ванны отделили взвесь Fe(OH)₂ от дисульфидов промывкой расплава водой. Расчет показывает, что полученный гидроксид железа содержит 58,3% железа и может быть использован для различных целей, например в качестве железосодержащего сырья, в котором железа на 6% больше, чем в буром железняке – кондиционной руде на железо.

Данные примера позволяют определить эффективность предложенного способа. Затраты тепла Q при теплоемкости С и массе m смеси щелочей составят по прототипу: Q₁=mC(T₁-Т₀)=mC(400°-20°)=380 mC; по предложенному способу: Q₂=mC(Т₂-Т₀)=mC(200°-20°)=180 mC, Q₁/Q₂=380 mC/180 mC=2,11, т.е. применение предложенного способа снижает затраты тепла более чем в 2 раза. Диссипативные потери энергии при этом уменьшаются также на эту величину.

ЛИТЕРАТУРА

3. Некрасов Б.В. Основы общей химии. – М.: Химия. – 970. – т.3. – С.25.

4. Селективное разрушение минералов / Ревнивцев В.И., Гапонов Г.В., Зарогатский Л.П. и др.; Под ред. В.И. Ревнивцева. М.: Недра. – 1988. – 286 с.

Формула изобретения

Способ переработки сульфидных продуктов, включающий обработку их в щелочном расплаве, отличающийся тем, что в качестве расплава применяют смесь, приготовленную по меньшей мере из двух щелочей – из гидроксида натрия NaOH и гидроксида калия КОН в весовом соотношении NaOH:КОН от 0,65 до 0,75.