Способ переработки сульфидного медного сырья

Способ переработки сульфидного медного сырья

Реферат

 

Использование: цветная металлургия, может быть использовано в процессах переработки сульфидного медного сырья плавкой в расплаве и плавкой в факеле. Сущность: шихту, содержащую медный концентрат и кварцевый флюс, плавят с образованием расплавов штейна и шлака, конвертируют штейн с получением черновой меди и конвертерных шлаков, и перед сливом шлака вводят в расплав жидкую черновую медь при расходе 0,5 0,8 кг меди на 1 кг магнетита в расплаве. 2 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в процессах переработки сульфидного медного сырья плавкой в расплаве и плавкой в факеле.

Известен способ переработки сульфидного медного сырья, включающий плавку шихты в жидкой ванне с получением расплава штейна и шлака, конвертирование штейна с получением жидкой черновой меди и конвертерных шлаков, в котором для повышения извлечения меди в штейн в шихту добавляют цементную медь.

Способ позволяет повысить извлечение меди в штейн только на промежуточной стадии переработки сульфидного медного сырья. Однако на завершающей стадии, при конвертировании штейна, извлечение меди в черновую медь будет неизбежно снижаться за счет ее высокой растворимости в магнетитсодержащих конвертерных шлаках. Таким образом, прямое извлечение меди из сырья в конечном итоге снизится.

Ближайшим техническим решением, принятым за прототип, является способ переработки сульфидного медного сырья, включающий плавку шихты с получением расплава штейна и шлака, конвертирование штейна с получением черновой меди и конвертерных шлаков.

Основным недостатком известного способа является недостаточное извлечение меди из сырья.

Заявляемый способ позволяет повысить прямое извлечение меди из сырья за счет снижения ее растворимости в магнетитсодержащих шлаках, образующихся на стадиях конвертирования.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки сульфидного медного сырья, включающем плавку шихты с получением расплава штейна и шлака, конвертирование штейна с получением черновой меди и конвертерных шлаков, согласно изобретению, при конвертировании штейна в расплав до слива шлака вводят жидкую черновую медь при расходе 0,5-0,8 кг меди на 1 кг магнетита в расплаве.

Способ осуществляют следующим образом.

В плавильную печь (КФП, ВП, ПВ) загружают шихту, содержащую медный концентрат, кварцевый флюс, оборотные продукты, и ведут плавку с подачей кислородсодержащего газа. В процессе плавки образуются газообразные продукты и штейно-шлаковый расплав, после отстаивания которого осуществляют раздельный слив штейна и шлака. В шлаках на стадии плавки растворяется 1,95% меди, поступившей с сырьем. Эти шлаки направляют в отвал или на доработку. Продукт плавки штейн, состава, мас. 35-40 меди; 25-35 железа; 22-26 серы, заливают в конверте и осуществляют его конвертирование в несколько стадий до получения черновой меди. При этом образуются богатые по меди шлаки. Повышенная растворимость меди в конвертерных шлаках обусловлена наличием в них 20-25% магнетита (Fe₃O₄).

По предлагаемому способу для разрушения магнетита после каждой стадии конвертирования в штейно-шлаковый расплав вводят расплавленную черновую медь в количестве 0,5-0,8 кг на 1 кг магнетита в расплаве.

За счет протекания реакции: 2Cu+FeS+Fe₃O₄ ->>Cu₂S+4FeO (1) растворимость меди в конвертерных шлаках снижается с 1,5-4,5 до 0,5-1,0% Образующийся по реакции (1) сульфид меди извлекается прямо в штейн конвертирования. Обедненный конвертерный шлак сливают и продолжают конвертирование штейна, добавляя в расплав жидкую черновую медь перед сливом очередной порции шлака. Обработку штейно-шлакового расплава черновой медью ведут до остаточного содержания 2-3% сульфида железа в штейне. В конечном итоге получают черновую медь и конвертерные шлаки, не содержащие магнетит. Соотношение концентраций меди в штейне и шлаке составляет (95-100):1, т.е. становится близким к равновесному.

Проверку предлагаемого способа осуществляли на полупромышленной установке.

П р и м е р 1. В опытную печь кислородно-факельной плавки (КФП) загружали шихту, содержащую 100,0 т концентрата состава, мас. 20,34 меди; 35,1 железа; 32,2 серы, 5,0 диоксида кремния, и 17,32 т кварцевого флюса и осуществляли ее плавку на дутье, обогащенном кислородом с расходом кислорода 27,38 т. На стадии плавки получили следующие конечные продукты: 1) 49,03 т штейна, состава, мас. 40,7 меди; 29,2 железа; 24,1 серы; 3,0 кислорода; 2) 56,23 г шлака, содержащего, мас. 0,7 меди; 36,9 железа; 1,0 серы; 32,1 диоксида кремния; 3) отходящие газы, содержащие 39,44 т диоксида серы.

Штейн загружали в конвертер, добавляли к нему 10,59 т кварцевого флюса и осуществляли первую стадию конвертирования при расходе воздуха 29400 м³. При этом получили отходящие сернистые газы и расплав, включающий: 1) 28,0 т шлака, состава, мас. 2,64 меди; 1,1 серы; 25,0 диоксида кремния; 17,0 магнетита; 2) 28,3 т штейна, содержащего, мас. 67,9 меди; 3,5 магнетита.

В штейно-шлаковый расплав ввели 3,6 т жидкой черновой меди и получили: 1) 29,3 т шлака, состава, мас. 0,70 меди; 48,1 железа; 0,7 серы; 24,5 диоксида кремния; 2) 30,7 т штейна, содержащего, мас. 76,07 меди; 20,1 серы; 3,5 сульфида железа. Полученный штейн направляли на следующую стадию конвертирования.

Расход черновой меди на 1 т магнетита, содержащегося в штейно-шлаковом расплаве, составил 0,63 т. Извлечение меди из конвертерного шлака прямо в штейн на первой стадии конвертирования равнялось 0,534 т или 2,52% от меди, загруженной с исходным сырьем.

П р и м е р 2. Проводили плавку шихты в опытной печи КФП по аналогии с примером 1. Составы и навески исходных и конечных продуктов плавки соответствовали описанным в примере 1. Конвертирование штейна осуществляли по аналогии с примером 1 и получили аналогичные количественные выходы и составы штейна и шлака конвертирования. В полученный штейно-шлаковый расплав загрузили 3,81 т жидкой черновой меди и получили 29,3 шлака, состава, мас. 0,75 меди; 47,9 железа; 0,6 серы; 23,9 диоксида кремния, и 30,9 т штейна, содержащего, мас. 76,23 меди. 20,2 серы; 3,1 сульфида железа. Расход черновой меди составил 0,80 т на 1 т магнетита в расплаве. Прямое извлечение меди из шлака в штейн конвертирования равнялось 0,52 т, что составляло 2,6% от меди исходного сырья. Шлак сливали, а полученный штейн конвертировали до получения черновой меди.

В табл.1 приведены результаты серии экспериментов по уточнению рационального расхода жидкой черновой меди для осуществления способа.

Из табл. 1 следует, что с увеличением расхода черновой меди от 0,40 до 0,80 т на 1 т магнетита, прямое извлечение меди из конвертерного шлака в штейн возрастает в пределах от 1,6 до 2,6% соответственно, причем наиболее эффективный (0,35%) прирост извлечения меди в штейн устанавливается в пределах расхода черновой меди от 0,50 до 0,55 т на 1 т магнетита. Поэтому нижним пределом рационального расхода меди было выбрано значение 0,50 т на 1 т магнетита в расплаве.

Как видно из табл.1, увеличение расхода жидкой черновой меди от 0,80 до 0,95 т на тонну магнетита становится неэффективным вследствие снижения извлечения меди в донную фазу. Поэтому в качестве верхнего предела расхода жидкой черновой меди была выбрана величина 0,80 т на тонну магнетита.

Таким образом, при расходе жидкой черновой меди в выбранном диапазоне 0,50-0,80 т на 1 т магнетита достигается прямое извлечение меди из конвертерных шлаков прямо в штейн в пределах 2,0-2,6% В табл.2 приведены результаты опытных плавок, посвященных сравнению предлагаемого способа с прототипом.

Как видно из представленных в табл.2 данных, по предлагаемому способу доизвлекается прямо из конвертерных шлаков в черновую медь 2,6% меди из загружаемого исходного сырья. При этом не требуются затраты на приобретение дополнительных агентов, так как используется жидкая медь конечный продукт конвертирования.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНОГО МЕДНОГО СЫРЬЯ, включающий плавку шихты с получением расплава штейна и шлака, конвертирование штейна в две стадии, слив магнититсодержащего шлака и получение черновой меди, отличающийся тем, что при конвертировании штейна в расплав до слива шлака вводят жидкую черновую медь при расходе 0,5-0,8 кг меди на 1 кг магнетита в расплаве шлака.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4