Способ переработки сульфидных железосодержащих концентратов

Способ переработки сульфидных железосодержащих концентратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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 электроплавке 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4834739/02 (22) 04.06,90 (46) 15.01.93. Бюл, ¹ 2 4

О (Л

ЬЭ (71) Государственный проектный и научноисследовательскийй институт "Гип рон икел ь" (72) Л,Ш.Цемехман, Л.B.Áo÷êoeà, Л,М,Лундин, Г,Ç.Новиков, В,П.Минцис и M.Ð,Ðóñàêoâ (56) Цветная металлургия, 1980, ¹ 12, с.30—

32, (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

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 способа является то, что переработка пиритных концентратов

ÄÄ5U ÄÄ 1788052 А1 (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 электроплавке с добавлением известняка и кварцита при соотношении шлака, известняка и кварцита соответственно 1;(0,170,44):(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 в отвал, На основании исследований свойств железисто-известковистых шлаков разработаны следующие требования к составу шлака, позволяющие использовать его в цементной промышленности:

1. содержание оксида кальция (СаО) =

=(27":1) мас %

2. содержание оксида кремния (SiOz) =

=(26 2) мас.%.

3. отношение содержаний (выраженных в процентах по массе):

3.1, (СаО)/(SiOz) = 1,05+.12

3.2. (СаО)/(Fe) = 1,06+0,03.

Для обеспечения требований данного состава шлака и подбирали шихтовку материалов и при автогенной плавке и при корректировке шлака в электропечи.

Проведенными исследованиями установлено, что автогенная плавка пиритных

1788052

10

20

30

55 или 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, которые в виде металлов переходят в штейн.

Для получения необходимого для цементной промышленности соотношения

СаО/SiOz в шлаке обеднительной электроплавки 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. ; Fe = 35,1; S = 34,54; Cu =-1,06; Si02=

=14,5; H20 = 5,0; — колчеданный концентрат, содержащий, мас.%: Fe = 39,9; S = 36,2; Cu = 0,17;

Si0z = 3,1; Са = 1,0; Н20 = 16,0; — фосфогипс, содержащий, мас.%: Са—

18,0; S = 13,8; Si02 = 15,0, Н20 — 24,3; — фосфогипс, содержащий, мас.%: Са—

26,3; S = 21,0; Si02 = 1,0; H20 = 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 отделяли шлак от штейна, дробили и определяли их химический состав.

Шлак и штейн в соотношении 1:0,2 загружали с добавкой 3,0 восстановителя от массы шлака в электропечи ДС вЂ” 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 15,0о диоксида 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 (пример

4) приводит к получению шлаков с пониженным содержанием СаО. Шлак был получен очень вязкий, выпустить его из агрегата АП не удалось. В отобранной ломковой пробе шлака обнаружено 42,1 Реобщ, 27,1% Si02 и 8,2 о 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 авто<-енных 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

1788052 при 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 оксида 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 электроплавке 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 21,8 — 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

При автогенной плавке колчеданных концентратов в смеси с фосфогипсом, содержащим 1,0 диоксида кремния и добавляемом к концентрату в соотношении

1:(0,25 — 0,5), получаются шлаки, содержащие

5-6,0 диоксидов кремния и 13-30 оксида кальция. Шлаки довольно вязкие, что затрудняет их выпуск из агрегата и дальнейшую переработку.

Для получения более легкоплавких шлаков при автогенной плавке в шихту необходимо вводить кварцит, Установлено, что при переработке шихты, взятой в соотношении

1:0,25:(0,25 — 0,5), получаются шлаки, содержащие 25,1 — 22,7 диоксида кремния и

11,6-19,67 оксида кальция, которые легко выпускаются из агрегата (примеры 12-14), Содержание сернистого ангидрида в отходящих газах увеличивается до 77,0, так как и концентрат и фосфогипс более богаты серой.

При переработке этих шлаков в электропечи обеднения для получения требуемого состава по содержанию оксидов кремния и кальция необходимо соблюдение соотношения в шихте 1:0,2:(0,36 — 0,20):0,03.

Увеличение расхода известняка на обеднительную электроплавку до 50 кг/т шлака (пример 15) влечет за собой увеличение содержания оксида кальция в шлаке электропечи обеднения до 29,3, снижения содержания диоксида кремния в шлаке до

25,1 . Такие шлаки выходят за пределы требований, предъявляемых к ним цементной промышленностью, т.е. CaO/SiOz

=1,18, СаО/Реобц = 1,11, Снижение расхода известняка в шихту обеднительной электроплавки ниже указанной в формуле границы (пример 16) привело к получению шлаков, содержащих 28,4

SiOg и 26,1 СаО, которые не удовлетворяют требованиям, предъявляемым цементной промышленностью (так как СаО/SION =

=0,92, СаО/Геоющ = 0,96).

Нецелесообразным является по этим же соображениям добавление в шихту обеднительной электроплавки шлака ААП пониженного (20 кг/т шлака — пример 17 или повышенного (60 кг/т шлака — пример 18) количества кварцита по сравнению с диапазоном, указанным в формуле, Полученные в этих случаях шлаки характеризовались неудовлетворительными отношениями

СаО/Я Ог и СаО/Геовщ 1,18 и 1,11; 0,92 и

1,02 соответственно (таблица).

Из таблицы видно, что используя указанное в формуле соотношение в шихте ав. тогенной плавки концентрат; фосфогипс равное 1:(0,25 — 0,5), можно получить штейн легкоплавкие шлаки, которые в соотноше

1788052 нии шлак; штейн, равном 1:0,2, с добавкой известняка и кварцита можно переработать в обеднительной электропечи, получив при 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, отличающийся тем, что, с целью получения шлаков, используемых в цементной промышленности, автогенную плавку 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 шлака, известняка и кварцита соответственно 1:(0,17 — 0,44);(0,03 — 0,05), Формула изобретения

Способ переработки сульфидных желе о oäåðæàùèõ концентратов, включающий

Автогенная плавка

Обеднительная злектроплавка

Прииер содержание в алане, мас.4 соотношение а аихте, т/т алака содераание в шлаке,мас.8 содериание фосфогипса в зихте, т/т концентрата содериание

Оьо в ис." т кодных,мас.Ъ

СаО/510„ CaO/Ее

Ее З ОООО С О зви невест- кварняк цит

Еезз $зОе СзО концент- фосфорат гипс

0,250

О, 500

-0,375

0,20 .., 0,550

1,09

1,03

1,05

0,98 из агрегата АП

О, 040 !! !!

25,8 10,0 0,380

27,3 16,2 0,260

26,5 13,3 0,320

27 1 8 2 О 30

27,0 18,3

40,9

35,9

З8 3

42,1

34,0

15,0

1 14,5

2 !!

ll

5 !!!! !!

\!

0,030 1,00

ll

0,050 !!

II

0,030

15,0

1,0

II !! !

\ !! !!

О, 040

0,40

0,02

0,0Ь

35 ! ! !

46

Составитель Л. Лундин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И. Муска

Редактор

Заказ 51 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101!

7 !!

9 3,1

10 !!

11 !!

12 3! 1 !

II

14

15 ! °

16

ll

17

ll

0,250

О, 500

0,375

0,250

0,500

0,375

0,25

О, 500

0,375

0,375

0,375

0,375

0,375

35. 7

31,7

ЗЗ,7

44,4

39,4

41,8 зэ.!

35,0

36,9

43,7

З7, 8

36,4

35,7

27,7

24,6

25,9

21,8

23, 7

22,7

25,1

22,7

23,8

27,З

20, 1

24,2

23,4

12,6 0,340

21, 2 0,170

17,2 0,260

9,2 0,440

15,3 0,330 !

2,5 0, З80

11,6 0,360

19,6 0,200

15,8 0,280

10,5 0,50

18,3 0,15

12,6 0,38

14,2 0,38

239 258 261 1 01

279 271 097

25,9 26,8 1,03

27,4 25,1 0,92 очень вязкий, выпустить не удалось

27,4 26,4 - 0,96

26,6 27,9 1,05

26,6 27,ь 1,03

26,0 27,8 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, О 29, 5 1, 1 8

28,4 26,1 0,92

25,0 29,4 1,18

28,2 26,0 0,92

26,3

25,5

25,5

О!лак

24,8

27,1

26,5

26,9

26,9

26,2

26,0

26,1

25,7

26,5

27,2

28,8

25,4

1,07

1,03

1,04

1,03

1,04

1,04

1,06

1,04

1,05

1,11

0,96

1,02

1,02