Способ обогащения оловосодержащего полиметаллического сырья

Способ обогащения оловосодержащего полиметаллического сырья, включающий приготовление шихты с использованием хлоринатора и восстановителя, обжиг и гидрометаллургическую переработку возгонов с выделением мышьяковистого кека и концентрата, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь олова и охраны окружающей среды за счет выделения мышьяка в малотоксичной форме, мышьяковистые кеки смешивают с исходным материалом и дополнительно перед подачей в шихту подвергают сульфидовозгоночному обжигу.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам химико-металлургического обогащения оловянного полиметаллического сырья с высоким содержанием вредных примесей: мышьяка, серы, железа, и может быть применено в промышленности для получения высококачественных концентратов олова и сопутствующих цветных металлов из некондиционного сырья, не поддающегося обогащению традиционными способами, такого, как промпродукты обогащения сульфидно-каситеритовых руд, сульфидно-кварцевые хвосты доводных фабрик, оловосодержащие продукты из отвалов обогатительных предприятий.
Известны способы химико-металлургического обогащения некондиционного оловянно-полиметаллического сырья, основанные на химической возгонке оксидов и сульфидов металлов из расплавов (фьюминговании). Так на горно-металлургическом предприятии "Альберт Функ" в Германии бедные оловянные концентраты и оловосодержащие шлаки металлургического производства смешивают с сульфидизатором (пирротином), гранулируют, сушат, затем подвергают плавке и фьюмингованию. Пылеобразные возгоны, содержащие олово, свинец, мышьяк, улавливают в конденсационной системе, гранулируют, сушат, подвергают обжигу для удаления мышьяка и затем используют в качестве оловянного концентрата для получения олова известными способами. При исходном содержании олова в сырье до 7% получают концентрат, содержащий до 60% олова при его извлечении в концентрат 96% Такие показатели невозможно получить при использовании традиционных способов обогащения.
К недостаткам способа относятся высокие энергетические затраты, обусловленные необходимостью расплавления всей массы бедного сырья, и образование большого количества высокотоксичных отходящих газов, содержащих диоксид серы и оксид мышьяка. Очистка отходящих газов от соединений мышьяка и серы затруднено тем, что процесс фьюмингования периодический и состав отходящих газов сильно изменяется во времени.
Наиболее близким к предлагаемому способу химического обогащения, является способ, принятый в качестве прототипа, основанный на использовании процесса хлоридовозгонки и последующей гидрометаллургической переработки возгонов (2).
Принципиальная схема процесса показана на чертеже.
Способ включает следующие операции:
1. Сушку исходного сырья (2).
2. Приготовление шихты для хлоридовозгонки (3).
3. Хлоридо-сульфатизирующий обжиг (6), в результате которого олово, свинец, висмут, возгоняются в виде хорошо растворимых хлоридов, а мышьяк в виде труднорастворимого сульфида.
4. Конденсацию возгонов (8) в конденсаторах, орошаемых оборотными солянокислыми растворами, в результате которой образуется пульпа, содержащая в растворе хлориды олова, свинца, висмута, а в осадке сульфиды мышьяка и пыль.
5. Гидрометаллургическую переработку пульпы (9), в результате которой отделяют мышьяковистый кек (10), направляемый на захоронение, получают богатый оловянный концентрат (11) и оборотный раствор хлорида кальция (5), используемый для приготовления исходной шихты.
Способ обеспечивает высокое извлечение олова и его спутников, позволяет в 3-4 раза по сравнению с фьюмингованием снизить энергетические затраты, в 6-8 раз уменьшить количество отходящих газов, повысить извлечение в концентрат ценных спутников олова: свинца, висмута, индия.
К недостаткам прототипа относятся сравнительно высокие потери олова с мышьяковистыми кеками, достигающими при высоком содержании мышьяка в исходном сырье до 10% от содержания олова в шихте. Кроме того, ввиду высокой дисперсности сульфидов мышьяка, они легко окисляются, в результате образуются растворимые соединения мышьяка, что затрудняет захоронение мышьяковых кеков.
Цель изобретения состоит в том, чтобы полностью исключить потери олова с мышьяковистыми кеками и получить весь мышьяк в виде плавленного трудноокисляемого сульфида, удобно как для захоронения, так и для переработки на товарные продукты.
Это достигается тем, что в способе химико-металлургического обогащения оловянного полиметаллического сырья, включающем приготовление шихты, хлоридовозгоночный обжиг и гидрометаллургическую переработку возгонов, обеспечивающую получение оловянного концентрата и мышьякового кека, полученные мышьяковистые кеки смешивают с исходным сырьем и подвергают сульфидовозгоночному обжигу (СВО) в атмосфере циркулирующего газа. В результате СВО мышьяк возгоняется и конденсируется в виде плавленных малотоксичных сульфидов, а олово, поступившее с сырьем и мышьяковистыми кеками, остается в огарке, который направляют на хлоридовозгоночный обжиг. Принципиальная схема предлагаемого способа приведена на фиг. 1б.
Способ заключается в том, что в известную технологическую схему включены операции смешения сульфидного мышьяксодержащего кека с исходным сырьем и сульфидовозгоночный обжиг полученной смеси. Перечисленные отличительные признаки в совокупности с ограничительными дают положительный эффект - исключение потерь олова и сопутствующих металлов с мышьяковистыми кеками, уменьшение количества мышьяковистых кеков, поступающих на гидрометаллургическую переработку, обусловленного тем, что основное количество мышьяка удаляется из шихты в результате СВО, получение всего мышьяка в виде концентрированного нетоксичного продукта: плавленого сульфида более удобного как для захоронения, так и для переработки на товарные продукты.
Положительный эффект существенно превышает тот эффект, который можно получить от дополнения известной технологической схемы операцией обжига от мышьяка исходной шихты: в результате обжига смеси исходной шихты и мышьяковистого кека не только уменьшается количество мышьяковистого кека, подлежащего захоронению, но весь мышьяк переводится в форму плавленого нетоксичного сульфида и полностью исключаются потери олова и его спутников с мышьяковистыми кеками.
Способ осуществляется следующим образом (см. рис. 1б):
Бедное оловянное полиметаллическое сырье (1), содержащее мышьяк и серу, сушат (2), смешивают (12) с мышьяковистыми кеками (10), образующимися в результате гидрометаллургической переработки возгонов ХСО (9), и подвергают сульфидовозгоночному обжигу (13) в реакторе кипящего слоя при 650-700^oC в атмосфере циркулирующего газа. Возгоны сульфидов мышьяка конденсируют при 300-400^oC и выводят из конденсатора в жидком виде (14), а огарок от обжига смешивают с углем (4) и раствором хлорида кальция (5) и направляют в реактор кипящего слоя (6), в котором подвергают ХСО при 800-850^oC. Огарок ХСО (7), не содержащий мышьяка, охлаждают и направляют в отвал или на дальнейшую переработку для извлечения меди, серебра и других металлов. Возгоны ХСО улавливают в конденсаторах (8), орошаемых оборотными растворами.
Пульпу мокрого улавливания возгонов направляют на гидрометаллическую переработку (9), в результате которой получают оловянный концентрат (11), растворы хлорида (5) и мышьяковистый кек (10). Растворы хлорида кальция возвращают на приготовление шихты для ХСО, а мышьяковистый кек смешивают с исходным сырьем и направляют на СВО.
П р и м е р. Полученный в результате гидрометаллургической переработки возгонов ХСО мышьяковистый кек состава, олово 3,4; мышьяк 17,4; железо 2,7; цинк 2,2; свинец 0,2; сера 12,7; кальций 1,1; вода 40; остальное кремний, кислород и другие элементы, смешивают с сульфидно-кварцевыми хвостами, содержащими, олово 1,5; мышьяк 3,6; железо 2,1; свинец 0,5; сера 6,5; цинк 1,1; медь 0,4; висмут 0,03; кальция 2,7; остальное кислород, кремний и другие элементы. Смесь гранулируют (-0,6 +0,16 мм), сушат в сушильном шкафу при 140-150^oC и обжигают в реакторе кипящего слоя в атмосфере циркулирующего газа при 700^oC (СВО). Реактор кварцевый диаметром 30 мм, высота слоя 200 мм, производительность 300-400 г/ч, расход газа на псевдоожижение 270 л/ч.
В результате обжига получают огарок и циклонную пыль, содержащие менее 0,3% мышьяка и возгоны сульфидов мышьяка.
Из огарка и пыли сульфидовозгоночного обжига добавлением хлорида кальция (5% ) и угля (5%) готовят гранулы (-0,6 +0,16 мм). Шихту сушат при 140-150^oC и обжигают (ХСО) в реакторе кипящего слоя при 850^oC, производительность 200-300 г/ч, расход газа на псевдоожижение 270 л/ч.
Возгоны ХСО улавливают в двух последовательно соединенных колонках диаметром 50 мм и высотой 100 мм, орошаемых оборотными растворами. При Р_н 1 оборотные растворы отбирают из системы улавливания возгонов, фильтруют и получают кек, состав которого приведен в начале описания примера. Кек смешивают с исходным сырьем, а оловосодержащий раствор обрабатывают известковым молоком до Р_н 2-3, фильтруют, получают оловянный кек и фильтрат. Фильтрат возвращают на приготовление шихты ХСО, а кек на дальнейшую переработку для получения олова.
Распределение олова и мышьяка по продуктам, получаемым при переработке сульфидно-кварцевых хвостов с использованием предлагаемого способа и способа прототипа, приведено в таблице.
Результаты, приведенные в таблице, показывают, что при переработке сульфидно-кварцевых хвостов с использованием способа прототипа потери олова с мышьяковистыми кеками достигают 11% от исходного в сырье при извлечении в оловянный концентрат до 80% олова. При переработке по предлагаемому способу потери олова с плавлеными сульфидами мышьяка составляют 2% они обусловлены в основном пылеуносом. Извлечение в концентрат 88%
Все показатели предлагаемого способа нашли подтверждение при полупромышленной проверке на Новосибирском оловокомбинате. Использование изобретения позволяет существенно сократить потери олова с мышьяковистыми отходами, уменьшить количество мышьяка, поступающего на гидрометаллургическую переработку возгонов ХСО, что позволяет снизить затраты на гидрометаллургическую переработку, а также выделить весь мышьяк в виде малотоксичного плавленного сульфида.
Использование: цветная металлургия, утилизация бедного по содержанию металлов сырья. Сущность: сырье смешивают с мышьяковистыми кеками, полученными в результате гидрометаллургической переработки возгонов, и подвергают сульфидовозгоночному обжигу, затем готовят шихту с использованием хлоринатора и восстановителя, которую подвергают хлоридовозгоночному обжигу с дальнейшей гидрометаллургической переработкой возгонов. 1 табл., 1 ил.