Способ переработки сульфидных медьсодержащих полидисперсных материалов

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для переработки медного сульфидного сырья.
Известен способ кислородно-факельной плавки медной сульфидной шихты на штейн с перемешиванием ванны расплава газообразным агентом, при котором содержание меди в шлаке достигает 0,94% при содержании меди в штейне до 70%
Основным недостатком этого способа является резкое возрастание потерь меди со шлаками при получении штейнов, содержащих более 70% меди.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки сульфидных медьсодержащих полидисперсных материалов, включающий окислительную плавку с получением сульфидно-металлического медного сплава при подаче сырья одновременно двумя разделительными потоками, в массовом соотношении (0,75-3,0): 1, при этом один поток плавят в факел на черновую медь, а плавку второго потока осуществляют на штейн в расплаве или над расплавом первого потока и полученные жидкие продукты продувают азотом.
Наиболее существенным недостатком известного способа является высокое содержание меди в шлаках (1,3%) при получении суммарного штейна более 70% по меди.
Целью изобретения является снижение потерь меди со шлаками при получении сульфидно-металлического сплава с содержанием меди > 70%
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки сульфидных концентратов, включающем плавку при подаче сырья одновременно двумя раздельными потоками, один из которых плавят в факеле, а плавку второго осуществляют в расплаве, согласно данному предложению в факеле ведут бесфлюсовую плавку сырья крупностью менее 1 мм на штейн при 1550-1620^oС, которую регулируют подачей кислорода в факел в пределах 36-52% от суммы массы серы и железа материала, подаваемого в факел, а остальную часть сырья крупностью 1-30 мм плавят совместно с флюсами в ванне расплава, расположенной под факелом, причем вдувают в нее недостающий по стехиометрии кислород.
Способ осуществляется следующим образом. Шихтовые материалы медный мелкодисперсный флотоконцентрат, медьсодержащие крупнодисперсные обороты и промпродукты, а также флюсы подают на плавку двумя потоками. Первый поток сырья, составляющий из высушенного до остаточной влажности менее 1% концентрата крупностью менее 1 мм непрерывно плавят автогенно и без подачи флюсов в вертикальном кислородном факеле, создаваемом шихто-кислородной горелкой, при температуре 1550-1620^oС.
Температуру в факеле поддерживают в указанных пределах за счет изменения расхода кислорода в дутье, подаваемого в факел, в интервале 36-52% от массы суммы серы и железа концентрата, подаваемого в горелку. В условиях бесфлюсового высокотемпературного взаимодействия сульфидов с кислородом концентрат за счет высокой дисперсности интенсивно окисляется и плавится в факеле с получением штейна и вюститного шлака с содержанием магнетита до 5% вместо 12-15% при флюсовой кислороднофакельной плавке и, следовательно, с низким содержанием меди (0,4-0,6%).
Второй поток сырья, состоящий из твердых медьсодержащих оборотов и флюсов, крупностью 1-50 мм, непрерывно подают в ванну расплава, расположенную непосредственно под факелом первого потока, и плавят в ней при 1220-1300^oС. В этом случае материал второго потока не требует тщательной дорогостоящей подготовки. В расплав через фурмы вдувают кислородсодержащий газ с таким содержанием кислорода, который в сумме с кислородом, подаваемым в факел, обеспечивает получение в результате окисления сырья первого и второго потока штейна заданного состава в соответствии со стехиометрией. В результате факельно-барботажной плавки получают богатый по меди сульфидно-металлический сплав, содержание меди в котором составляет 70-99% в зависимости от соотношения суммарного расхода кислорода и суммарного содержания серы и железа в сырье, шлак с содержанием меди 0,7-1,2% в зависимости от содержания меди в штейне и газы, содержащие в едином потоке 45-90% диоксида серы в зависимости от концентрации кислорода в дутье и содержания карбонатов во флюсующих добавках.
Полученные жидкие продукты плавки поступают в отстойную зону, составляющую единое целое с плавильной печью, в которой происходит разделение на металлическую и шлаковую фазы.
П р и м е р. Предлагаемый способ факельно-барботажной плавки проверялся на опытной печи для плавки в барботируемой ванне, оборудованной шихто-кислородной горелкой, установленной в своде печи. Площадь печи составляет 2,1 м², расстояние от шихтовой горелки до уровня расплава в спокойном состоянии 3,4 м. Для подачи дутья в расплав были установлены фурмы на высоте 1,4 м от лещади. Отверстия для загрузки крупнодисперсных материалов в ванну располагались в своде плавильной зоны. Печь имела единый тракт для отвода газов.
Исходными материалами для плавки служили:
1) Медный концентрат состава (%): 17,9 меди, 32,2 железа, 34,2 серы; 6,7 диоксида кремния, 0,5 оксида кальция; крупность 100% 1 мм.
2) Твердые медьсодержащие обороты, содержащие (%): 75,7 меди, 3,6 железа, 19,6 серы; крупностью 20-50 мм.
3) Кварцевый флюс, содержащий (%): 65 диоксида кремния, 3,0 железа, крупность 10-30 мм;
4) Известковый флюс, содержащий (%): 48 оксида кальция, 6,0 диоксида кремния; крупность 10-20 мм.
Исходные материалы загружали в печь одновременно двумя раздельными потоками.
Высушенный до остаточного содержания влаги менее 1% медный концентрат подавали в шихтовую горелку, установленную в своде печи, с расходом 1 т/ч, в ванну печи через отверстия в своде загружали остальную шихту в количестве 0,44 т/ч, содержащую 0,12 т/ч твердых медьсодержащих оборотов, 0,13 т/ч кварца и 0,19 т/ч известняка. В процессе плавки оптическим пирометром измеряли температуру факела и расплава в ванне.
Поток концентрата плавили в факеле с подачей в него технологического кислорода в количестве, например, 0,3 т/ч. Температура факела составила 1595^oС. В результате в факеле получали 0,43 т/ч штейна с содержанием 40,3% меди, 0,39 т/ч шлака, содержащего (%): 0,45 меди, 2,0 серы, 44,2 железа, 15,1 диоксида кремния, 1,75 оксида кальция. В газовую фазу переходило 0,445 т/ч диоксида серы. Жидкие продукты из факела попадали в ванну расплава, находящуюся под факелом.
Второй поток шихты загружался на поверхность барботируемого шлакоштейнового расплава. Через фурмы, погруженные в расплав на 0,5 м, вдували кислородсодержащий газ с расходом кислорода, например, 0,11 т/ч. Кроме того, для компенсации тепловых потерь с охлаждающей печь водой в расплав подавали 410 нм³/ч природного газа и дутья, содержащего 820 нм³/ч кислорода для его сжигания. Температура в ванне поддерживалась около 1260^oС.
В конечном итоге получили 0,325 т/ч штейна, содержащего (%): 77,6 меди, 21,3 серы и 1,1 железа и 0,81 т/ч шлака, содержащего (%): 0,87 меди, 0,7 серы, 38,2 железа, 19,0 диоксида кремния и 12,0 оксида кальция. Отходящий газ содержал 32,5% диоксида серы. В таблице приведены результаты опытных плавок при различных соотношениях кислорода и суммы массы серы и железа концентрата, подаваемых в горелку, и при различном суммарном расходе кислорода на 1 т перерабатываемого сырья, обеспечивающем получение штейна различного состава по меди (70,4-99,0%) в соответствии с заданной стехиометрией. В этой же таблице приведены показатели полупромышленных испытаний на той же печи по способу-прототипу.
Как следует из таблицы, при подаче кислорода в факел в пределах 36-53% от суммы массы серы и железа материала, подаваемого на плавку в факел при температуре последнего 1550-1620^oС, содержание меди в конечном шлаке составляет 0,69-1,21% что на 0,1-0,6% абсолютных ниже по сравнению со способом-прототипом при аналогичном или более богатом по меди штейне.
Использование: изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки медного сульфидного сырья. Сущность способа заключается в том, что для окислительной плавки с получением сульфидно-металлического сплава с содержанием меди более 70% подачу сырья осуществляют одновременно двумя раздельными потоками, один из которых плавят в факеле, а плавку второго осуществляют в расплаве, при этом в факеле ведут бесфлюсовую плавку сырья крупностью менее 1 мм на штейн при температуре 1550-1620^oС, которую регулируют подачей кислорода в факел в пределах 36-52% от суммы массы серы и железа материала, подаваемого в факел, а остальную часть сырья крупностью 1-50 мм совместно с флюсами плавят в ванне расплава, расположенной под факелом, в которую вдувают недостающий по стехиометрии воздух. 1 табл.