Способ переработки сульфидных железосодержащих концентратов

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 5 119) (11) 1)5 С 22 В 5 0 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ С ТЕЛЬС(56) Цветная ме нныи проектныи и научноий институт "Гипроникель"ан, Л.В.Бочкова,.Новиков, В,П.Минцисаллургия, 1980, М 12, с.30(54) СПОСОБ НЫХ ЖЕЛЕЗ ЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИХ КОНЦЕНТРАТОВ О С: ба является нцентратов о,ч Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для переработки сульфидных железистых концентратов (пиритных или колчеданных) и фосфогипса, являющегося отходом производства и складируемого в отвалы,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки пиритных концентратов в печи ПВ (" Переработка пиритных концентратов в печи ПЖВ"), включающий автогенную плавку пиритных концентратов с добавкой кварцита, с получением штейна, железосиликатного шлака и богатых серосодержащих газов, Отходящие газы поступают в сернокислотное производство для получения серной кислоты, штейны - на конвертирование в горизонтальных конвертерах, Железосиликатные шлаки автогенной плавки используют для засыпки дорог, а шлаки от конвертирования после объединения направляют в отвал.Недостатком данного спосот то переработка пиритных ко(57) Использование; переработка сульфидных железистых концентратов и фосфогипса, являющегося отходом производства. Сущность: переработку концентратов осуществляют в стационарном агрегате с верхним кислородным дутьем с подачей фосфогипса при соотношении 1:(0,25 - 0,5), полученные шлаки подвергают электро- плавке с добавлением известняка и кварцита при соотношении шлака, известняка и кварцита соответственно 1;(0,17- 0,44):(0,03 - 0,05). Способ позволяет получать шлаки, которые могут быть использованы в цементной промышленности. 1 табл. сопряжена с получением большого количества шлаков, как при автогенной плавке,которые используются без утилизации ценных компонентов, так и при конвертировании, направляемых после обеднения вотвал,На основании исследований свойствжелезисто-известковистых шлаков разработаны следующие требования к составушлака, позволяющие использовать его в цементной промышленности:1. содержание оксида кальция (СаО) ==(27.ф.1) мас, ф.2. содержание оксида кремния (Я 02) ==(26 .2) мас.%.3. отношение содержаний (выраженныхв процентах по массе):3.1, (СаО)/(Я) 02) = 1,05+123.2. (СаО)/(Ре) = 1,06+0,03.Для обеспечения требований данногосостава шлака и подбирали шихтовку материалов и при автогенной плавке и при корректировке шлака в электропечи.Проведенными исследованиями установлено, что автогенная плавка пиритныхили колчеданных концентратов с фосфогипсом позволяет работать на железисто-известковистые шлаки, последующая электроплавка которых позволяет получать шлаки, которые по своему химическому составу могут использоваться в цементной промышленности вместо клинкера.При дальнейшей переработке шлака, полученного в автогенном агрегате, в обеднительной электропечи с заливкой штейна и добавкой восстановителя, содержание в нем оксида кальция и оксида кремния повышается за счет восстановления растворимых в шлаке окислов цветных металлов и магнетита, которыев виде металлов переходят в штейн.Для получения необходимого для цементной промышленности соотношения СаО/Я 02 в шлаке обеднительной электро- плавки проводили корректировку состава шлака путем добавки в электропечь извести и кварцита в соотношении 1:(0,17 - 0,44):(0,03 - 0,05),Примеры осуществления. Предлагаемый способ опробован на опытной установке, производительность которой составляет 0,5 т/ч шихты, Установка представляет собой вертикальный конвертер, Кислород подается через вертикальную фурму сверху,При плавках использованы следующие материалы;- пиритный концентрат, содержащий, мас. ; Ге=35,1; Я =34,54; Сц =-1,06; Я 02= =14,5; Н 20 = 5,0;- колчеданный концентрат, содержащий, мас.%: Ре = 39,9; Я = 36,2; Сы = 0,17; Я 02 = 3,1; Са = 1,0; Н 20 = 16,0;- фосфогипс, содержащий, мас.%: Са - 18,0; Я = 13,8; Я 02 = 15,0; Н 20 - 24,3;- фосфогипс, содержащий, мас.%: Са - 26,3; Я = 21,0; Я 02 = 1,0; Н 20 = 25,1,Агрегат автогенной плавки разогревали до температуры 800-900 С, Одновременно на опытно-промышленной электропечи наплавляли шлак для исходной ванны, который сливали в ковш и переливали в автогенный агрегат, В качестве исходного шлака в агрегат заводили через горловину кислородную фурму, включали кислород и устанавливали требуемый его расход,Одновременно с подачей кислорода, включали загрузку шихты, состоящей из смеси концентрата, фосфогипса и кварцита.Продолжительность плавки составляла 3 - 4 ч.Результаты испытаний автогенной плавки концентратов и обеднительной электроплавки приведены в таблице,Слитые из автогенного агрегата расплавы шлака и штейна охлаждали, затем отде и 8,2% СаО.Увеличение добавки к концентрату фос.фогипса более 500 кг/т концентрата (до 550 кг/т) мало сказывается на состав шлака (пример 5), но так как реакция взаимодействия сульфата кальция с сульфидом железа идет с поглощением тепла, то увеличение добавки фосфогипса ведет к тому, что плавка идет более холодно, В результате последующего обеднения были получены очень вязкие шлаки, выпустить их из печи ОП не удалось, Кроме того, в фосфогипсе содержится до 25% влаги, которая переходит в газы, ухудшая их качество, хотя с увеличением добавки фосфогипса содержание сернистого ангидрида (в сухих газах) увеличивается с 72 до 76,0 ,Аналогичные явления наблюдаются при автогенной плавке пиритных и колчеданных концентратов в смеси с фосфогипсом, содержащим как 15,0, так и 1,0% диоксида кремния.При переработке шлаков, полученных при автогенных плавках 1 - 3, в обеднительной электропечи для получения требуемых содержаний оксида кальция (27-1)% и диоксида кремния (26.2)% необходимо добавить в печь 380 - 260 кг/т шлака известняка и 40 кг/т шлака кварцита, Добавка кварцита 35 40 45 50 55 5 1015202530 ляли шлак от штейна, дробили и определяли их химический состав,Шлак и штейн в соотношении 1:0,2 загружали с добавкой 3,0 овосстановителя от массы шлака в электропечи ДС - 0,5, где их расплавляли, выдерживали в течение 2 - 2,5 ч, и делали доводку шлака до требуемых содержаний оксида кальция и диоксида кремния путем добавки в печь известняка и кварцита в соотношении 1:(0,44 - 0,17):0,03 -0,05), Результаты обеднительных плавок также приведены в таблице.При автогенной плавке пиритных концентратов, содержащих 14,5% .диоксида кремния, в смеси с фосфогипсом, содержащим 15,0 одиоксида кремния, добавляемом в пределе к 1:(0,25 - 0,5), содержание оксида кальция в шлаке увеличивается с 10,0 до 16,2%, содержание диоксида кремния при этом изменяется в пределах 25,8 - 27%, Шлаки легко выпускаются из агрегата, Поэтому при переработке этих материалов добавки в шихту кварцита не требуется (пример 1 - 3).Снижение добавки к концентрату фосфогипса менее 250 кг/концентрата (пример4) приводит к получению шлаков с пониженным содержанием СаО. Шлак был получен очень вязкий, выпустить его из агрегата АП не удалось, В отобранной ломковой пробешлака обнаружено 42,1% всеобщ 27,1% Я 02при обеднительной электроплавке вызвана тем, что при введении известняка процентное содержание диоксида кремния в шлаке уменьшается.При автогенной плавке пиритных концентратов в смеси с фосфогипсом, содержащим 1,0% диоксида кремния, добавляемом в отношении 1:(0,25-0,5), содержание диоксида кремния в шлаке снижается до 21 - 18,0%, содержание оксида кальция повышается до 14 - 24,0%. Плавки шли довольно стабильно, шлак легко выпускался из агрегата. При переработке таких шлаков при обеднительной электроплавке для получения требуемого их состава в печь нужно будет добавлять значительное количество кварцита, что приведет к дополнительной затрате электроэнергии, Поэтому часть кварцита экономичнее добавлять в шихту автогенной плавки. Установлено, что при переработке шихты, составленной в соотношении 1;0,1:(0,25 - 0,50), получаются шлаки, содержащие 24,6 - 27,7% диоксида кремния и 12,6 - 21,2 ооксида кальция (примеры 6 - 8), Так как получаемые в этих плавках шлаки богаче по содержанию оксида кальция, то добавка известняка в электропечь обеднения снижается до 340 - 170 кг/т шлака, соответственно снижается и добавка кварцита, т.е. шлаки требуемого состава при электро- плавке получаются при переработке шихты состава 1:0,2:(0,34 0,17):0,03,При автогенной плавке колчеданных концентратов, содержащих 3,1% диоксида кремния, в смеси с фосфогипсом, содержащим 15,0% диоксида кремния и добавляемом к концентрату в соотношении 1:(0,25 - 0,5), получаются шлаки, содержащие 10,7 - 14,5% диоксида кремния и 11,2 - 18,0% оксида кальция.Эти шлаки довольно тугоплавкие, плохо выпускаются из агрегата. Для получения более легкоплавких шлаков в шихту необходимо добавить кварцит, Установлено, что при автогенной плавке шихты, взятой в соотношении 1:0,13(0,25 - 0,5), содержание оксида кремния в шлаке повышается до 21,Ч - 23,7% и эти шлаки легко выпускаются из агрегата(примеры 9 - 11), Но так как при добавке кварцита в шихту автогенной плавки в шлаке снижается содержание оксида кальция до 9,2-15,3%, то при обеднительной электроплавке добавка известняка в электропечь увеличивается до 440 - 330 кг/т шлака. При этом и добавка кварцита увеличивается до 50 кг/т шлака, Следовательно, требуемый состав шлака получается при переработке в электропечи шихты, составленной в соотношении 1:0,2:(0,44 - 0,33):0,05, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5055 При автогенной плавке колчеданныхконцентратов в смеси с фосфогипсом, содержащим 1,0% диоксида кремния и добавляемом к концентрату в соотношении1:(0,25 - 0,5), получаются шлаки, содержащие5-6,0 одиоксидов кремния и 13-30% оксида кальция. Шлаки довольно вязкие, что затрудняет их выпуск из агрегата идальнейшую переработку.Для получения более легкоплавких шлаков при автогенной плавке в шихту необходимо вводить кварцит, Установлено, что припереработке шихты, взятой в соотношении1:0,25:(0,25 - 0,5), получаются шлаки, содержащие 25,1 - 22,7 одиоксида кремния и11,6-19,6% оксида кальция, которые легковыпускаются из агрегата (примеры 12-14),Содержание сернистого ангидрида в отходящих газах увеличивается до -77,0 о , таккак и концентрат и фосфогипс более богатысерой.При переработке этих шлаков в электропечи обеднения для получения требуемогосостава по содержанию оксидов кремния икальция необходимо соблюдение соотношения в шихте 1:0,2:(0,36 - 0,20):0,03.Увеличение расхода известняка наобеднительную электроплавку до 50 кг/тшлака (пример 15) влечет за собой увеличение содержания оксида кальция в шлакеэлектропечи обеднения до 29,3%, снижениясодержания диоксида кремния в шлаке до25,1%, Такие шлаки выходят за пределытребований, предъявляемых к ним цементной промышленностью, т,е, СаО/Я 02=1,18, СаО/всеобщ = 1,11,Снижение расхода известняка в шихтуобеднительной электроплавки ниже указанной в формуле границы (пример 16) привелок получению шлаков, содержащих 28,4 о Я 02 и 26,1% СаО, которые не удовлетворяют требованиям, предъявляемым цементной промышленностью (так как СаО/Я 02 ==0,92, СаО/всеобщ = 0,96).Нецелесообразным является по этимже соображениям добавление в шихту обеднительной электроплавки шлака ААП пониженного (20 кг/т шлака - пример 17 илиповышенного (60 кг/т шлака - пример 18)количества кварцита по сравнению с диапазоном, указанным в формуле, Полученные вэтих случаях шлаки характеризовались неудовлетворительными отношениямиСаО/Я 02 и СаО/всеобщ 1,18 и 1,11; 0,92 и1,02 соответственно (таблица).Из таблицы видно, что используя указанное в формуле соотношение в шикане автогенной плавки концентрат; фосфогипсравное 1:(0,25 - 0,5), можно получить штейнлегкоплавкие шлаки, которые в соотноше1788052 нии шлак; штейн, равном 1;0,2, с добавкой известняка и кварцита можно переработать в обеднительной электропечи, получивпри этом шлаки, соответствующие по своему составу требованиям цементной промышленности. Содержание кварцита в шихте АП составляет 0 - 0,25 т/т концентрата,их автогенную плавку с добавкой кварцита, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения шлаков, используемых в цементной промышленности, автогенную плавку 5 концентратов ведут в присутствии фосфогипса при их соотношении 1;(0,25 - 0,5), а получающиеся при этом шлаки перерабатывают в электропечи обеднения с добавкой известняка и кварцита при соотношении 10 шлака, известняка и кварцита соответственно 1:(0,17 - 0,44);(0,03 - 0,05),Формула изобретения Способ переработки сульфидных желеоодержащих концентратов, включающий Автогенная плавка Обеднительная злектроплавка Прииер содержание в алане, иас.3 соотношение а вихте, т/т алака содераание в шлакенас.3 содерианиефосфогипса взихте т/тконцентрата со 3 ерианиевдО в ис." ходкихиас.3 Сзо/5 дО Сзр/Ее з е 5 дрв СаО зви невест- кварняк цит Геззи 5 доз Сзр концент-фосфо"ратгипс 0,250 0,500,0,550 1,09 1,03 1,05 0,98 из агрегата АП 0,04050 Составитель Л. ЛундинТехред М.Моргентал Корректор И. Муска Редактор Заказ 51 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж/ Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 789 3,11 О1112 3, 131415161718 0,250 0,500 0,375 0,250 0,5 ОР 0,375 0,25 О, 500 0,375 0,375 0,375 0,375 35,7 31,7 33,7 44,4 39,4 41,3 35,0 36,9 43,7 З 7,8 36,4 35,7 27,7 24,6 259 21,8 23,7 22,7 25,1 22,7 23,3 27,3 20, 1 24,2 23,4 23,9 25,8 26, 1,01 27 ц 27 1 0 97 25,9 26,8 1,03 27,4 25,1 0,92 оцень вязкийвьпустить не удалось 27 4 26 4 0 96 26,6 27,9 1,05 266 27,6 1,03 26,027,8 1,07 27,9 28,0 1,00 27,6 27,2 0,99 27,2 27,6 1,01 26,5 27,2 1,03 26,9 27,0 1,00 25,0 29,5 1,18 28 4 26 1 0 92 25 0 29 4 1,18 28,2 26,0 0,92