Сульфидно-металлический сплав

О П И С ЖМИ-Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Саюа Саветских Социалистических РеспублииК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства М, Кл, С 22 с 9/06С 22 Ь 7/00 С 22 Ь 23/001631801 аявлено 15.11.19 с присоединением заявкириоритет Комитет по делам ивобретений и открытий при Совете тйинистров СССР197,3. Бюлл ть24 убликовано 23 Дата опубликования описания 6 Х 111.197 Авторыизобретения Г. С. Викторович, Г. М, Денисова, С, С. Тавастшерна и 1 О. А, Карас Заявител УЛЬФИДНО-МЕТАЛЛИЧЕСКИ Й СП МедьНикелЖелезСера 8 - 72 3 - 80 3 - 40 2 - 22 и соотношении содержамедькелезо: (сера - 1 )4 и компоненто75. Это более полно соср металлической фазе сп акционную способность также повышает эффе ческих процессов. дотачивает ,никель ава, повышает ее р и вскрываемость, тиниость металлург етпия поясняется следуюльными наблюдениями и одержания меди к се и вышеуказанном его твращается сульфиди о в том случае, когда или термообработки с С. Этим обеспечиваетс точение никеля в мета осо- ова- тем- пла- бот 1250 С в атмосфере арго сплавы, составы которы Пример 1. П от извест- на приготовляют 30 приведены в таблПредлагаемый сплав отличаетного тем, что он содержит, %. Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к процессам переработки медно-никелевых файнштейнов, концентратов и штейнов, вторичных металлов, например медноникелевых и железоникелевых металлических сплавов, шлаков и пылей, а также различимых гидрометаллургических растворов, например никелевых электролитов для извлечения содержащихся в них металлов.Известен сульфидно-металлический сплав на основе системы медь-никель-сера, содержащий железо и имеющий отношение содержания меди к сере не выше 4, включающий сульфидную составляющую на основе халькозина и металлическую фазу на осипове никеля,Недостатки известного сплава заключаются в неполном сосредоточении никеля в металлической фазе, низкой ее реакционной способности и неполной вскрываемости, а также невозможности переработки сплава магнитной сепарацией, что приводит к необходимости повышения концентраций и расходов реагень тов, а также параметров процессов при его металлургической переработке, преследующей цель селективного от меди извлечения никеля. Сущность изобре щими эксперимент результатами.При отношении с сплаве не выше 4 бом составе предо ние никеля; особен пература получения ва превышает 600 лее полное сосредо ческой фазе,,5 ,6 Си Ре Я 3,50 3,1 Образцы этих сплавов весом около 100 г тонким слоем разливают в массивные холодные изложницы, затем нагревают и подвергают термообработке в течение 4,5 - 5,0 час при 700 - 900 С, после чего закаляют в воде, измельчают на 100% минус 0,075 мм и мокрой магнитной сепарацией выделяют сульфидную составляющую.Химический анализ показывает, что для оплавов 4, 6, 13, 11 и 12 содержание никеля в их сульфидной составляющей равно, %: 15,1;10,1; 4,68; 1,91 и 1,29 соответственно,Повышение содержания железа в сплаве при постоянном и близком к величине 1,75Сисоотношении Ге: (8 -- ) дает меньший эф 4 фект снижения содержания никеля в сульфид 30 ной составляющей сплава. Однако этот эффект усиливают путем повышения величины указанного соотношения даже и при меньших значениях отношения содержания меди к сере в сплаве, как это видно из примера 2.П р и м е р 2. Точно таким же путем, как и в примере 1, получают образцы измельченных сплавов, составы которых приведены в табл, 2. Химический анализ сульфидной составляю. щей, выделенной из сплавов 5,7, 8,3, 10 и 2 таким же путем, как и в примере 1, показывает, что содержание никеля в ней составляет, %: 13,3; 6,14; 4,0; 2,37; 1,55 и 0,35 соответственно.С другой стороны, при одинаковых содержаниях железа в сплаве, но при повышении отношения Сц:Ь происходит уменьшение содержания никеля в сульфидной составляющей, тогда как одинаково низкое содержание никеля в сульфидной составляющей при величинах Сц:Я значительно меньших 4 имеет место при повышении содержания железа в сплаве, и меньшие содержания железа требуются в том случае, когда отношение Сц: 8 ближе к 4. Эти закономерности в поведении компонентов сплава иллюстрируются вышеприведенными данными и данными табл. 3 и 4, в которых содержатся результаты химических анализов, соответственно образцов сплавов и их сульфидных составляющих, получени ных точно так же, как и в примере 1. Примечание оораацы М 1, М 2, МЗ, М 4 и М 5 содержат таиже 0,6 ", кобальта Содержание меди в металлической фазе сплава зависит от двух факторов. Оно снижается, при прочих равных условиях, с уменьСишением соотношения Ре: (5 ) и подоб 4ным же образом изменяется с уменьшением отношения Сц:8. Например, в образцах сплавов М 2, М 5 и МЗ (см. табл. 3) металлическая фаза содержит, %; 22,2; 8,1 и 5,5 меди, 60,0;61,5 и 71,3 никеля и 15,9; 28,8 и 20,8 железа соответственно.Имеется обратная зависимость содержания никеля в сульфидпой составляющей сплава от содержания железа в его металлической фазе.Для того, чтобы получить в сульфидной составляющей одинаковое содержание никеля, при повыцгении общего содержания никеля в сплаве необходимо при прочих равных условиях иметь более высокое содержание железа в сплаве, поскольку оно в металлическую фазу переходит в большей степени, чем в сульфидную составляющчю.В качестве пеагента для пповепки химической активности и вскпываемости металлической фазы нового сплава применяют волновый паствор с концентрациями сепной кислоты 39,6 г/л и мели в виде ее сернокислой соли 10,2 г/л. Обпаботкс измельченных на 100% минус 0 075 мм обпазпгв спчавов пповолят при Ж:Т=ЗО:1, темпепатпа 85 - 88 С и пподувке через перемешиваемую суспензию кислопода.Металлическая фаза сплавов. хапактеризхСющихся соотношением Ее: (Я -- )" 1,75.4 обладает большей химической активностью и вскрываемостью, чем сплавов. лля котовых это соотношение равно или меньше 1.75.Если одновременно с повышением величины этого соотношения увеличивается содепжание железа в сплаве при постоянном отношении Сц:8, то вскпываемость металлической фазы или увеличение никеля в водном растворе существенно возпастает, Напримеп, ппи обпаботке в течение 30 мин обпазцов М 1, 8,10 и 12 извчечессие никеля из сплава в раствор составляет в %: 79.6; 89,5; 95,3; 98,8, а содепжанссе нсикеля в счльбилных остатках, о/о: 9,6: 3,38; 1.65 и 0,71 соответственно, В этих же остатках содержание меди нахолится в пределах 67 - 73%, железа 0,23 - 3,30% и серы 23,6 - 28,4 О/о, причем извлечение железа из сплава в раствор колеблется в прелелах 80 - 90%, а извлечение меди составляет в %: 32,3;10 7; 21,7; 35,6 соответственно.Повышение извлечения никеля в раствор ппи одновременном существенном уменьшенни перехола в раствор меди достигается пстехг уменьшения отношения Сц: Я с одновпеменным увеличением содержания железа ппп поСссстоянном соотношении Ге: (Я -- ) в сплаве.4Например, при обработке в вышеуказанных условиях образцов М 2, М 4 и М 5 извлечение никеля в раствор повьпцается с 93.5 до 96.4 О/сс, тогда как извлечение меди соответственно снрсжается с 32,9 до 14,4 О/о. Ппи этом содепжание никеля и мели в сульФидном остатке составляет в /о. 3,40; 1,50; 1,40; и 68,9; 70,3;69,0 соответственно, а содепжание серы находится в пределах 24,0 - 25,8%. Во всех этих случаях извлечен 1 ие железа из сплавов в раствор находится в пределах 79 - 82% .Оказывается, что металлическая фаза сплава способна очень быстро Растворяться даже 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 в слабокислых водных растворах с высокой концентрацией никеля, благодаря чему происходит глубокая нейтрализация кислоты, сопровождающаяся очисткой таких растворов от железа при одновременном их пополнении никелем, как это видно из примера 3.П р и м е р 3. Сплавы М 1, МЗ и М 5, измельченные на 100 О/о минус 0,063 лглг, обрабатывают при 85 - 88 С водным раствором, содержащим, г/л; 12,0 серной кислоты, 60,0 никеля в ниде сернокислой соли, 1,0 меди, 7,0 железа и 40.0 натрия в впле хлористой соли, ппи Ж:Т= =20:1 и продувке кислопола чепез перемешиваемую с спензпю. Уже чепез 20 лгин кислотность раствопов снижается до величины пН от 3.5 до 4,8. Чепез 60 мссн от начала обработки пН достигает величины 4.8 - 6,0, ппи этом концентпаппя кечеза в растворе составчяет всего 0,05 - 0.07 г/,г во всех случаях, а конь центпация мели в растворе не выше 0,4 - 0.7 г/л.Если таксою обработку спчавов пподолжить дальше, то ппоисхолпт обильное обпазование легкофильтр юшегося сепо-зеленого кристаллического осадка со,чей никеля. Этот осадок с очень высокой скопостью растворяется в водном паствопе вьше казанного состава и уже через 5 лгпн ,т начала раствопителя рН раствора повышается ло 5.5 - 6,2. Такой осадок можно испо,чьзовать лля целого ряда гидромета,члх ргических приемов.Вышеппивеленные данные свидете.чьствуют о весьма высокой химическои активности и вскрываемостп металлической фазы низового сплава. Вместе с тем, аналогичные свойства металлической фазы нового сплава проявляются еще и в ее способности цементиповать мечь из водных растворов солей.П и и м е и 4. Раствор такого же состава, как и в примере 3, при 90 С в теченсче 30 мин перемешивают с измельченными до 100/о минус 0,075 лглг образцами М 2, МЗ, М 4 и М 5 при Ж:Т=ЗО;1. В конце такой обработки получают растворы, в которых конпентпация меди составляет в г/,г: 0,004; 0,003; 0,002;0,002, соответственного, Если использовать сплав М 1, состав которого не удовлетворяет особенностям изобретения, то в тех же условслях конечная концентрация меди в растворе составляет 0,260 г/.г, т. е. в 65 - 130 раз выше.Новый сплав после измельчения может быть подвергнут разделению на металлизированную и сульфилную составляющие при помощи магнитной сепарации.П р и м е р 5. Образец 3 (см. табл. 2) приготавливают и подвергают термообработке точио таким же п тем, как и в примере 1, измельчают на 100% минхс 0,044 лглг и пропускают через стандартный тпубчатый магнитный анализатор 25 БСЭ прп силе тока 0,25 а, Мокрая магнитная сепарация в одну стадию дает выход немагнитного сульфидного продукта 65,4/о от массы сплава. Этот сульфидный продукт имеет состав, /,: 64,9 меди, 7,35 железа и только 2,37 никеля, Извлечениев сульфидный концентрат составляет 73,3% меди и только 8,6 О/о никеля.Если сплав 3 после термообработки не закаливают, а медленно охлаждают до обычной температуры вместе с печью, то выход сульфидной составляющей составляет всего 5,05 при содержании в ней 64,8 О/о меди и 3,4/о никеля, т. е. разделения не происходит.В тех же условиях, что и в примере 5, магнитная сепарация образца сплава 4 (см. табл. 1) подвергается аналогичной термообработке с последующей закалкой и измельчением, не дает никакого разделения, так как выход немагнитной фракции составляет около 96%. Повышение силы тока до 1 а позволяет выделить немагнитный продукт с его выходом 47,5 О/,. Однако в этом продукте содержание никеля составляет 15,2 о , а меди 62 - 63%.Таким образом, сплав 4, состав которого не удовлетворяет особенностям изобретения, при магнитной сепарации дает неудовлетворительные результаты.При прочих равных условиях, наиболее сильное влияние на результаты магнитной сепарации сплавов оказывает соотношениеСиРе: (Я -- ). Предпочтительно, это соотношение повысить за счет повышения отношения Сц;5 при пониженном содержании железа. С другой стороны, для магнитной сепарации больше подходят сплавы, в которых одновременно с более высоким содержанием железа имеет место меньшее отношение Сц:5. Повышение содержания железа и величиныСи .Ре: (Б ) в сплавах делает их более туго 4 плаэкими и поэтому создает возможность проведения термообработки при повышевных температурах. Последнее позволяет во много раз сократить продолжительность термообработки.Термообработке нового сплава для последующего проведения магнитнюй сепарации должно предшествовать его быстрое замораживание, если твердый сплав получается из жидкой фазы, Этим предотвращается появление макронеоднородностей, обусловленных ликвацией и ухудшающих показатели магнитной сепарации. Поэтому жидкий сплав перед термообработкой лучше всего сгранулировать или разделить в тонкие листы, чем к тому же предотвращается образование вкраплений сульфида никеля, появляющихся в матрице при замедленном охлаждении сплава ниже 600 - 700 С.При высокотемпературной термообработке сплавов происходит существенное увеличение размеров даже самых мелких частиц металлической фазы, вкрапленных в небольшом количестве в матрице на основе сульфида меди. Так, например, при прогревании образцов М 2, МЗ, М 4 и М 5 в течение 10 час при 950 С о последующей закалкой от этой температуры 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 б 5 вторичные точечные включения металлической фазы увеличиваются в поперечнике примерно в 10 раз, достигнув величины 20 - 30 мк, а крупные первичные дендритные кристаллы металлической фазы уплотняются и приобретают округлые очертания. Таким образом, описываемому сплаву при. сущи высокая степень сосредоточения никеля в металлической фазе, ее высокая химическая активность, вскрываемость и обособление в виде частиц с размерами, достаточными для применения спосооов механического разделения сплава на металлизированную и сульфидную составляющие, а также более высокая тем пер а тура пл а вления и возможность получения прочных отливок, не имеющих пор, Кроме того, в металлической Фазе толлективуется. и подавляющее количество кобальта, а также дгагопенных металлов, если они в виде поимесей солевкатся в сплаве.Эти свойства сплава позволяют поименять его в целом ряде ппопессов, поедназначениых для извлечения никеля. а также кобальта. мели, железа и доагоценных металлов. К их числч, напримео. можно отнести механическое обогащение, карбонилпропесс, гидпометаллчгию, гидроэлектрометаллупгию и т. д. во всем многообразии их вариантов.Сплав может применятьсяя не только в твердом состоянии, но и в виде пасплава в пигометаллувгических пооцессах, в которых имеет место взаимодействие сльфидно-металлического расплава с оксидным, в особенности, с высокояелезистым, В этом случае сплав обеспечивает эффективное разделение т казанных пасплавов с одновременным снижением химических потерь цветных металлов с высокожелезистыми шлаками, в частности с вюститными, а затем он может замораживаться, подвергаться термообработке и певерабатываться в твердом состоянии.Вместе с тем сплав может подвергаться и дробной коисталлизации, а также ликвации или зейгерованию для отделения металлической фазы от сульфидной. Его можно применять в твердом состоянии и для отделения цветных металлов от компонентов пустой породы и различных шлаков, для очистки суль. фидных медийных концентратов от никеля, для дробления высоконикелистых и высококелезистых металлизированных материалов, а также для изготовления растворимых анодов в электрогидрометаллургических процессах извлечевия меди и никеля,Перечисленные свойства предложенного сплава обеспечивают снижение расходов реагентов и параметров процессов при его металлургической переработке, например кислотности растворов и давления кислорода при селективном выщелачивании никеля и кобальта, давления окиси углерода и температуры при карбонилировании и т. д., что приводит к повышению эффективности соответствующих металлургических процессов.383753 10 МедьНикельЖелезоСера 8 - 72 3 - 80 3 - 40 2 - 22 Предмет изобретения Составитель А. БрикерТекред 3, Тараненко Корректор М. Гарцевич Редактор Т. Горячева Заказ 2142/3 Изд.1559 Тираж 632 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 Сульфидин-металлический сплав на основе системы медь-никель-сера, содержащий железо и имеющий отношение содержания меди к сере не выше 4, отличающийся тем, что, с целью более полного сосредоточения никеля в металлической фазе сплава, повышения ее реакционной способности и вскрываемости, а также повышения эффективности металлургических процессов, сплав содержит, /,; 5 при соотношении содержаний компонентов; медьжелезо: (сера - ) )1,75.410