Способ получения кобальта с использованием горючих сланцев

Способ получения кобальта с использованием горючих сланцев

Реферат

Изобретение относиться к металлургической промышленности, преимущественно к металлургии кобальта.

Известен способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства (патент RU №2186132, опубл. 27.07.2002 г.), включающий их сушку, брикетирование, восстановительно-сульфидную плавку с введением в качестве сульфидирующего реагента элементарной серы.

Недостатком способа является двухступенчатый процесс плавки, брикетирование и высокая цена сульфидирующего реагента.

Известен способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта (патент RU №2476614, опубл. 27.02.2013 г.), включающий плавку шихты из оксидов кобальта и углеродистого восстановителя, восстановление и обезуглероживание кобальта после полного расплавления.

Недостатком способа является многоступенчатость процесса, что приводит к усложнению проведения восстановительной плавки.

Известен способ переработки медно-кобальтового окисленного сырья с получением черновой меди и сплава на основе кобальта (патент RU №2359047 C2, опубл. - 20.06.2009), включающий сушку, прокалку сырья, загрузку шихты и восстановительную плавку в электропечи.

Недостатком этого способа является предварительная сушка и прокалка сырья, процесс восстановительной плавки ведется в две стадии.

Известен способ переработки окисленных никелевых руд для получения никеля и кобальта (патент № RU 2078841, опубл. 10.05.1997 г.), включающий сульфидно-восстановительную плавку агломерата, конвертирование штейна, окислительный обжиг, восстановительный обжиг и восстановительную плавку огарка.

Недостатком этого способа является предварительная сульфидно-восстановительная плавка и обжиг, что ведет к увеличению материальных затрат процесса.

Известен способ переработки оборотных материалов и техногенных отходов металлургического производства (патент RU №2263719, опубл. 10.11.2005 г.), принятый за прототип, включающий их сушку, смешение с сульфидирующим реагентом, углеродсодержащим восстановителем и кварцевым песком для получения шихты, содержащей кальций и магний, и ее восстановительно-сульфидную плавку.

Недостатком способа является перевод кобальта в штейн, необходимость добавки сульфидирующего реагента, кварцевого песка, тяжелых цветных металлов, кальция и магния.

Техническим результатом изобретения является снижение материальных затрат на добавку в шихту кварцевого песка, кальция и магния при использовании в качестве углеродсодержащего восстановителя отходов сланцепереработки - горючих сланцев фракции от 2 мм до менее 125 мм - и снижение температуры плавления за счет добавки технической соды при излечении кобальта из кобальтсодержащих материалов.

Технический результат достигается тем, что в качестве углеродсодержащего восстановителя используются горючие сланцы фракцией от 2 мм до менее 125 мм в соотношении от 19,0% до 39,0% к сумме масс кобальта в шихте, которые содержат кварцевый песок и металлы - кальций и магний, а также к шихте добавляется техническая сода в соотношении к горючим сланцам (0,8-1):1.

Способ получения кобальта с использованием горючих сланцев поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - степень извлечение кобальта при использовании горючих сланцев в соотношении 20% к сумме масс кобальта в шихте;

фиг. 2 - степень извлечение кобальта при использовании горючих сланцев в соотношении 36% к сумме масс кобальта в шихте.

Способ осуществляется следующим образом. Для изготовления шихты кобальтсодержащий материал смешивают с углеродсодержащим восстановителем в соотношении к сумме масс кобальта в шихте от 19,0% до 39,0%, техническую соду в соотношении к углеродсодержащему восстановителю в шихте (от 0,8 до 1):1. Полученную шихту перемешивают, помещают в емкость для восстановительной плавки и загружают в трубчатую печь ПТ - 1,2-40 для проведения восстановительной плавки в окислительной атмосфере при температуре от 1000°C до 1200°C в течении 40-60 минут. После восстановительной плавки достают емкость с восстановленным металлом и извлекают полученный металл.

Снижение загрузки восстановителя ниже 19,0% приводит к уменьшению извлечения кобальта.

Повышение загрузки восстановителя выше 39,0% к сумме масс кобальта в шихте приводит к увеличению материальных затрат и дополнительному выбросу газов - SO₂, H₂S, CO и CO₂ в атмосферу.

В шихту вводят техническую соду в соотношении к горючим сланцем (0,8-1):1.

Снижение загрузки технической соды ниже 0,8:1 в соотношении к горючим сланцам приводит к уменьшению извлечения кобальта, повышению температуры плавления шихты и, как следствие, к увеличению материальных затрат.

Повышение загрузки технической соды выше 1:1 в соотношении к горючим сланцам приводит к увеличению материальных затрат и дополнительному выбросу CO₂ в атмосферу.

После плавки получают материал, содержащий в массовых долях: 60-75% кобальта и 5-10% силикатов кобальта (Co₂SiO₄/CoSiO₃). Извлечение кобальта от 73% до 90% при температуре плавления 900-1000°C (в способе-прототипе от 70% до 85% при температуре плавления 1300-1400°C).

Пример 1. Кобальтсодержащий материал смешивали с горючими сланцами фракции менее 125 мм в соотношении 20% к сумме масс кобальта и с технической содой, в соотношении к горючим сланцам 0,8:1. Шихту плавили в окислительной атмосфере при температуре 1000°C в течении 50 минут. Результат приведен на фиг. 1.

Пример 2. В шихту из примера 1 добавили горючие сланцы до соотношения 38% к сумме масс кобальта и техническую соду до соотношения к горючим сланцам 1:1. Шихту плавили в окислительной атмосфере при температуре 900°C в течении 50 минут. Результат приведен на фиг. 2.

Способ получения кобальта, включающий смешение кобальтсодержащего материала с углеродсодержащим восстановителем с получением шихты и ее восстановительную плавку, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего восстановителя используют горючие сланцы фракцией от 2 мм до менее 125 мм в соотношении от 19,0% до 39,0% к сумме масс кобальта в шихте, содержащие кварцевый песок и металлы - кальций и магний, при этом в шихту добавляют техническую соду в соотношении к горючим сланцам (0,8-1):1.