Технология переработки комплексных сульфдиных минеральных образовании методом парометллургии (стр. 3 )

Наиболее распространенная до настоящего времени технология предус-матривает обязательное использование следующих металлургических про-цессов: плавку на штейн, конвертирование медного штейна, огневое и электролитическое рафинирование меди. Плавку на штейн можно проводить в восстановительной, нейтральной или окислительной атмосфере.

В первых двух случаях регулировать степень десульфуризации невозможно, и содержание меди в штейнах будет незначительно отличаться от ее содержания в исходной шихте. Это технологически и экономически невыгодно для последующего конвертирования, если получают очень бедные по содержанию меди штейны.

В условиях окислительной плавки можно получать штейны любого заданного состава. Это достигается путем окисления главным образом сульфидов железа с последующим ошлакованием его оксидов (окисление сульфидов шихты можно провести также путем предварительного обжига).

Существует много разновидностей плавки медных руд и концентратов на штейн, отличающихся как технологическими особенностями, так и аппаратурным оформлением.

Наиболее распространенным в настоящее время в медном производстве методом плавки на штейн является плавка в отражательных печах, пригодная только для переработки мелких материалов. Близким аналогом отражательной плавки является плавка в электрических (руднотермических)

Медная руда

Обогащение

  Медный концентрат  Хвосты  В отвал

  Обжиг  Дутье

I  II  Огарок  Газы  IV

  III  Дутье

  Флюсы  Дутье  Флюсы

  Плавка на штейн  Плавка на черновую медь

Газы  Штейн  Шлак  Шлак  Газы

В произ-  На обеднение  На переработку 

водство  В отвал 

H2SO4

Дутье  Кварц

  Конвертирование

Газы  Конвертерный

  шлак  Черновая медь

В произ-

водство  Восстановитель  Воздух

H2SO4 

  Огневое рафинирование

Анодная медь

  Электролитическое рафинирование

  Шламы  Катодная медь

  На извлечение  К потребителю

  Au, Ag, Se, Te

Рис. I.1.  Принципиальная технологическая схема пирометаллургического получения меди из сульфидных руд. Римскими цифрами обозначены возможные варианты переработки исходного сырья на черновую медь.

печах. До сего времени сохранил свое практическое значенсамый старый способ извлечения меди из руд – плавка в шахтных печах.

Перечисленные способы плавки на штейн, несмотря на широкое распространение, далеко не удовлетворяют требованиям современности и требуют замены более совершенными методами. Основным направлением развития технологии переработки сульфидного сырья является разработка новых, более современных и более экономичных технологических схем, построенных на базе автогенных процессов.

Внедрение автогены процессов в практику металлургии тяжелых цветных металлов, включая прямое получение меди, позволяет упростить технологию за счет совмещения процессов обжига, плавки на штейн и частично или полностью процесса конвертирования в одном технологическом цикле. Это дает возможность повысить комплексность использования сырья, исключить расход топлива, улучшить многие технико-экономические показатели и предотвратить загрязиеение окружающей природы вредными веществами.

Удельный вес различных способов производства меди в СНГ выражается следующими примерными цифрами: отражательная плавка 25-37%; шахтная плавка 4-7%; электроплавка 10-15%; автогенные процессы 28-30%; плавка на жидкой ванне 6-10%, гидрометаллургия 0,1-0,2%.

. Однако, при  традиционном пирометаллургическом переработке медно – концетратов порфированных руд, сквозное извлечения меди и сопутствующих элементов как благородные, редкие металлов  составляет около 85-87%. Тяжелые цветные и благородные металлы а также  железа  теряется со  шлаками, откуда невозможно извлекать их традиционными технологиями. Средний содержания основных металлов в  медеплавильных  шлаках в %: Cu 0,5-0,65; Рb 0,2-2,5;  Zn 1,3-1,5; Fe 37-42; и Аu-0,4г/ т; Аg-3,5-4,2г/т., т. е.  содержания в  шлаках больше чем в руде.

Как известно, что комплексных сульфидных медно – молиденовы образованиях сопутствует рении, селен, теллур и др. редкие металлы. 

Окислительный обжиг медных концентратов

Целью окислительного обжига в пирометаллургии меди является частичное удаление серы и перевод части сульфидов железа в форму шлакуемых при последующей плавке оксидов. Это вызвано стремлением получить при плавке, проводимой в условиях незначительного окисления, штейны с содержанием не менее 25-30% Cu.

Окислительный обжиг в пирометаллургии меди не является обязательным. В медной промышленности он встречается редко и применяется обычно при переработке высокосернистых, бедных по меди концентратов или руд. Применение обжига оправдано также при переработке медного сырья с повышенным содержанием цинка. Окислительный обжиг медных концентратов проводят при 750-900 ˚С. При этих температурах окисление сульфидов проходит преимущественно с образованием оксидов. В общем виде процесс горения сульфидов описывается уравнением

2MeS + 3O2 = 2MeO + 2SO2 + Q,

где  Q – тепловой эффект экзотермической реакции.

При температурах ниже 600-650 ˚С стабильными являются сульфаты:

MeS + 2O2 = MeSO4.

Образование сульфатов перед плавкой на штейн нежелательно, так как это ведет к снижению десульфуризации.

Механизм обжига твердых сульфидных частиц следующий. При взаимодействии кислорода с каким-либо сульфидом на поверхности его зерна образуется оксидная пленка (рис. 1.2.). Скорость роста пленки оксидов будет зависеть от количества подводимого к реакционной поверхности кислорода и скорости его диффузионного проникновения внутрь окисляемой частицы. Для ускорения процесса окисления нужен интенсивный массообмен в газовой фазе, обеспечивающий удаление от поверхности твердых частиц продукта реакции – сернистого ангидрида, а следовательно, облегченный подвод к частице окислителя.

Рис. 60. Схема механизма окисления сульфидной частицы в твердом состоянии: а – начальный момент; б – в процессе окисления.

1.2.Технология переработки золотосодержащих сульфидных минеральных образование

Общим признаком технологической упорности золото-сульфидных концентратов является содержание в них тонковкрапленного золота в сульфидных минералах (в основном в арсенопирите и в пирите). Наиболее упорные золото-сульфидные концентраты получаются при обогащении руд сульфидно-прожилкого-вкрапленного типа. Их упорность обусловлена не только присутствием тонковкрапленного золота в сульфидах, но и содер-жанием активного углеродистого вещества с высокой сорбционной способ-ностью по отношению к цианистым комплексам золота и серебра. Последнее обстоятельство оказывает существенное влияние на выбор технологии переработки концентратов и на показатели извлечения бла-городных металлов.                                                                                

При исследовании минералогических разностей концентратов установлено, что пирит часто содержит примесь мышьяка, арсенопирит – примесь сурьмы и меди, антимонит – примесь железа и иногда серебра. Нерудные минералы представлены в основном кварцем и алюмосиликатами. Основная часть золота в сульфидных минералах в большинстве случаев находится в форме субмикроскопических выделений (размер частиц 1-0,001 мкм) и микронных выделений (1-10 мкм). Более крупное золото (размер частиц десятки и сотни мкм) составляет обычно незначительную часть от общего количества золота.

Исследованиями, выполненными в ЦНИГРИ, показана возможность повысить в отдельных случаях извлечение золота из золото-сульфидных и золото-сурьмяно-сульфидных концентратов при выполнении окислительного обжига в условиях более низких температур, чем это принято (согласно литературным данным) и обязательной последующей обработкой огарка раствором NaOH при 80-90 ˚С. Условия обжига при этом следующие: первая стадия – 300 ˚С, продолжительность 3 ч; вторая стадия – 500 ˚С, продолжительность 1 ч.

При обжиге золото-серебряно-сульфидных концентратов наряду со вскрытием серебросодержащих сульфидов происходит пассивация отдельных минералов и химических соединений серебра, которые можно извлечь из необожженный концентратов с помощью сорбционного цианирования. Наибольшие затруднения вызывает обжиг золото-сульфидных концентратов, содержащих серебро в форме простых и сложных сульфидов (сульфосолей). При температуре около 600 ˚С простой сульфид серебра (Ag2S) и неуспевший окислиться сульфид железа (FeS) образуют термически и химически стойкий эвтектический расплав (типа штейна). Сложные сульфиды серебра, имея низкую температуру плавления (350-400 ˚С), образуют расплавы задолго до того, как начинают окисляться компоненты, входящие в их состав. В присутствии стибнита возможно образование легкоплавкой системы Ag2S-Sb2S3. Мышьяк, присутствующий в концентратах, активно взаимодействует с химическими соединениями серебра, оказывая этим, как правило, отрицательное влияние на цианирование серебросодержащих огарков. Все вышеизложенное объясняет низкое извлечение серебра при цианировании огарков окислительного обжига и указывает на целесообразность извлечения цианируемого серебра до обжига концентрата.

Автоклавное окислительное выщелачивание

Автоклавное окислительное выщелачивание является, как и окислительный обжиг, подготовительной операцией перед цианированием, обеспечивающей вскрытие золота, ассоциированного с сульфидами.

Метод основан на способности сульфидов разлагаться в водной среде под действием кислорода при повышенной температуре и давлении, превосходящем упругость пара раствора. При этом в автоклавный раствор переходит от 40 до 80% железа (преимущественно в виде Fe3+), 80-98% серы, 12-30% мышьяка. В нерастворимом остатке представлен преимущественно арсенатом железа (FeAsO4).