Сульфидизатор для переработки окисленных руд и концентратов цветных металлов

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЙВМЛЯМекиипРЕСПУБЛИН 2 В 23/02 22 В АОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ кись восржащий одистый с, от что, с тывания нии он оангидр ующем с л ю допол"оотно 15-30 3-15 5-25 стальное Фосфогип УДАРСТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0 ТНРЫТЮ(71) Институт металлургии Уральского научного центра АН СССР(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 377369, кл. С 22 В 23/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССР(54)(57) СУЛЬФРЩИЗАТОР ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОКИСЛЕННЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ, соДЬ кальция, твердый углер становитель и фосфогип ч а ю щ и й с я тем, сокращения сроков схв твердения при окускова нительно содержит фосф фосфодигидрат при след шенин компонентов, маОкись кальция Твердый углеродистый восстанови- тельФосфоангидрит ФосфодигидратИзобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к утилизации фосфогипса - отхода производства минеральных удобрений, и может быть использовано в 5 цветной металлургии при переработке окисленных руд и концентратов цветных металлов, преимущественно при плавке окисленных никелевых руд, а также в химической и строительной промьппленности.Известен сульфидизатор для шахтной плавки окисленных никеле" вых руд, содержащий фосфогипс (основа), восстановитель,окись желе за и пирит (2-153 от веса фосфогип 3Недостатком укаэанного сульфидиэа тора является то, что он характеризуется длительным сроком схватьва- : 20 ния и твердения, вследствие чего при окусковании сульфидизатора снижается выход годной продукции.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сульфидизатор, содержащий окись кальция (1,5"503) твердый углеродистый восстановитель (8-503) и фосфогипс. Последний представляет собой тонко дисперсный влажный материал (общая влажность л ЗОХ), в связи с чем для доставки его потребителю и использования в качестве сульфидизатора, например, при шахтной плавке окисленных никелевых руд требуется его окускование 121 .Недостатком известного сульфиди- эатора является то, что в окускованиом состоянии он характеризуется 40 длительным сроком схватывания и твердения (20-26 ч) и в значительной мере разрушается при изготовлении и транспортировке. При окуско. ванин сульфидиэатора методом брике тирования наблюдается значительный выход возврата брикетирования (бой, мелочь, просыпь) до 10-203 и снижается производительность брикетных процессов. Для придания брикетам, 50 изготбвленным из сульфидизатора известного состава, достаточной прочности, требуется дополнительное подсушивание при 100 фС в течение 2 ч. Повьвпение давления при брике тировании, а также применение других методов окускования, например окомкования, не позволяет снизить выход возврата окускования. Это обусловлено тем, что скорость схватывания и твердения окускованного продукта определяется химизмом процесса: фосфогипс, составляющий основу укаэанного сульфидиэатора, содержит полугидрат сульфата кальция в малоактивной форме, а также значительные количества примесей (алюмофтористые комплексы, пятиокись фос фора и др.), которые в значительной мере затрудняют осуществление реакций растворения полугидрата сульфата кальция и дегидратации.Цель изобретения - сокращение сроков схватывания и твердения при окусковании сульфидизатора.Поставленная цель достигается тем, что сульфидизатор для переработки окисленных руд и концентратов цветных металлов, содержащий окись кальция, твердый углеродистый восстановитель и фосфогипс, дополнительно содержит фосфоангидрит ифосфодигидрат при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Окись кальция 4-10 Твердый углеро"дистый восстановитель 15-30 Фосфоангидрит 3-15 Фосфодигидрат 5-25 Фосфогипс Остальное Процесс твердения сульфидизатора на основе фосфогипса осуществляется стадийно, нри этом стадиями, лимитирующими скорость схватывания и твердения, являются растворение полугидрата сульфата кальция прирастворении фосфогипса водой и дегидратация сульфата кальция. Совмест ное введенйе в состав сульфидизаторафосфоангидрита и фосфодигидрата окаэывает положительное влияние на физико-химические свойства фосфогипса,Растворимый фосфоангидрит выполняетроль добавки, активирующей процесс растворения фосфойолугидрата сульфата кальция, содержащегося в фосфогипсе, а частицы добавляемого фосфодигидрата являются зародьппами образования новой фазы иэ раствора ; двуводиого сульфата кальция. Это обусловливает резкое сокращение сроков схватывания и ускорение твердения окускованного сульфидиэатора. В качесФве фосфоангидрита может быть использован фосфогипс после1122726 20 25 30 50 40 3его термообработки (при 200.-400 оС). Минимальное содержание (33) фосфоангидрита в шихте сульфидизатора определяется его количеством, необходимым для устранения пассивирующего влияния вредных примесей и осуществления реакции растворения полугидрата сульдита кальция со скоростью,обусловливающей низкие сроки схватывания окускованного сульфидизатора - 10не более 6-10,мин. Максимальное содержание Фосфоангидрита в сульфидизаторе составляет 157. При этом срок схватывания окускованного сульфидизатора 2-3 мнн, Дальнейшее сокращение сроков схватывания и технологически, и экономически не оправдано, в связи с чем расход Фосфоан: гидрита более 15 Е нецелесообразен.фосфодигидрат - измельченная (до размера зерен менее 1 мм) смесьдвух продуктов на основе Фосфогипса;первый получен на стадии вццеленияфосфоангидрита с последующей дегидратацией в процессе приготовленияокускованного сульфидизатора второй - дигидратная модификация Фосфогипсового сульфидизатора, образующаяся в активной форме в процессе окускования полугидратного или дигидратного фосфогипса. В качестве материала, содержащего фосфодигидрат и ускоряющего процесс твердения сульфидизатора, может служить измельченный возврат окускованного сульфидизатора (бой, мелочь, просыпь). Минимальное содержание фосФодигидрата в составе сульфидизатора определено экспериментально и составляет 53. При таком расходе Фосфодигидрата наблюдается высокая скорость гидратацни сульфата кальция, в связи с чем окускованный сульфидиэатор характеризуется достаточной прочностью (например брикет после прессования вццерживает 1-2 сбрасывания), предотвращающей его разрушение. Более низкие расходы фосфодигидрата обусловливают рез кое снижение прочности окускованного сульфндизатора. Максимальное содержание фосфодигндрата в составе.сульфнднэатора 257 избыток егосверх указанного предела не повышает прочность окускованного сульфиди затора, а расходы на измельчениевозврата снижают экономическуюэффективность процесса. Содержание твердого углеродистоговосстановителя в составе сульфидизатора должно составлять не менее 153,что при использовании этого сульфидизатора в пирометаллургических процессах, например в шахтной плавкеокисленных никелевых руд, обеспечивает преимущественное восстановлениесульфата кальция до сульфида (степень восстановления не ниже 753).Более низкое содержание восстановителя в составе сульфндизатора обусловливает существенное ухудшениеусловий восстановления сульфата кальция, в результате чего снижаетсявыход сульфида кальция и повышаютсяпотери серы в газовую фазу. Максимальное содержание восстановителя,обеспечивающее полное восстановлениесульфата кальция до сульфида, с минимальньвк образованием двуокиси серы составляет ЗОХ,В качестве твердого углеродистоговосстановителя могут быть использованы каменноугольные, буроугольныеи нефтяные коксы и полукоксы, углии др. Оптимальная крупность зеренвосстановителя менее 1 мм,Оптимальное количество окисикальция в составе сульфидизатора4-1 О 7 Минимальное содержание ее(43) обеспечивает образованиепрочных нелетучих соединений фтора,что исключает его токсичные выделения в атмосферу, а также нейтрализацию остатков фосфорной кислотыв Фосфогипсе. Повышение расхода.окиси кальция сверх 103 экономически не оправдано ввиду сниженияв шихте окускования доли фосфогипса - основы сульфидиэатора,Частьокиси кальция может быть замененанеобожженным известняком, цементом или другиии материалами, обогащенными окисью кальция и разлагающимися при нагреве с вццелениемокиси кальция. При этом содержаниеокиси кальция в щихте сульфидиэатора должно оставаться не менее 1,53.Для изготовления сульфидиэатораиспользуют фосфогипс с общей влажностью 323, содержащий в основномфосфополугидрат сульфата кальция(до 953), К нему добавляют техническую окись кальция, измельченныедо круйности 1 мм кокс и известняк,а также фосфоангндрит, полученныйобезвоживанием Фосфогнпса путем1122726 Составитель К. ДьяконовТехред Т.Маточка Корректор М. Максимишинец Редактор А. Козорнз Тираж 602Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыгий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Заказ 8103/24 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4Ф термообработки при 320 ОС,и фосфодигндрат в виде возврата окускования крупностью1 мк. Компо" ненты сульфидизатора перемешивают в бетономешалке и направляют на окусковаиие, предварительно увлажняя до оптимальной консистенции.ОкуСкование сульфидизатора проводят двумя способами: брикетированием на прессе валкового типа производительностью 4 т/ч и окомкованием на чашевом грануляторе производительностью 1 т/ч.Качество сульфидизатора оценивают по выходу окускованного материала, а также по сокращению сроков схватывания и повышению прочности в зависимости от продолжительности старения, при этом прочностьбрикетов характеризуют максимальным чис" лом их сбрасывания с высоты 1 м на бетонную плиту, а окатышей - пределом прочности при сжатии, кг, (диаметром 10 мм)К пробе фосфогипса весом 84 кг (в расчете на сухой вес) добавляют 4,7 кг технической окиси кальция и перемешивают в бетономешалке в течение 1-1,5 мин, затем добавляют .30 кг коксовой мелочи, 9,5 кг фосфоангидрита и 19 кг фосфодигидрата (в виде измельченного возврата окускования в количестве 24,8 кг) и вновь перемешивают в бетономешалке в течение 1 мнн, Полученную смесь - сульфидиэатор загружают в бункер валкового пресса для окускования. Ячейки пресса предваритель- но опрыскивают смазочньщ маслом, Выход целых брикетов 150 кг или 91,57 от веса загруженной смеси. Прочность брикетов оценивают помаксимальному числу их сбрасывания свысоты 1 м на бетонную плиту. Через5 и 10 мнн брикеты выдерживаютодно-два сбрасывания, через 30 мин -семь, через 1 ч - десять, а через 2и более десяти,Подготовку сульфидизатора дляокомкования на грануляторе проводят10аналогично.В результате испытаний установлено, что введение в состав сульфидизатора фосфоангидрита в количестве 3-153 и фосфодигидрата в ко 15,личестве 5-253 обусловливает сокращение сроков схватывания окускованного продукта с 20 ч до 2-10 мин.В окускованном состоянии сульфидизатор приобретает прочность, достаточную для его транспортирования потребителю через 0,5-1 ч, в то времякак без добавок фосфоангидрита ифосфодигидрата - через 1 сут.Кроме того, сокращение сроковсхватывания и ускорение твердениясульфидизатора, как результат введения в его состав фосфоангидритаи фосфодигидрата, позволяет в значи- .тельной мере сократить разрушениеокускованного продукта и повыситьвыход годной продукции с 70-80до 86-95 Ж.Результаты испытаний свидетельствуют о возможности окускования фос 35 фогипса с минимальными срокамисхватывания и твердения. Это обеспечивает также возможность утилизации фосфогипса с получением сульфндизатора, используемого при переработ-,40 ке руд и концентратов цветных металлов.