RU2009235C1

RU2009235C1 - Method of copper-nickel matte converting

Info

Publication number: RU2009235C1
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Смирнов; Е.С. Кондарев; В.М. Худяков
Original assignee: Санкт-Петербургский горный институт им.Г.В.Плеханова
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: sulfide mass, cold materials are loaded; the sulfide mass is blown through, then slag is skimmed. The smelting is carried out with a quartz flux to produce a converter matte. The blow-through of the sulfide mass is stopped as the sulfide mass iron content reaches less than 3% . The converter matte is produced by mixing the sulfide mass with calculated amount of technical-grade nickel monoxide and quartz flux to reduce iron content in the sulfide mass to 0.4-3% . EFFECT: increased efficiency of converting. 1 tbl

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке медно-никелевых штейнов в горизонтальных конвертерах. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the processing of copper-nickel matte in horizontal converters.

Изобретение направлено на повышение качества медно-никелевых файнштейнов, сохранение серы, ликвидацию его металлизации, снижение остаточного уровня железа ниже допустимого в настоящее время уровня, равного 2,5-3% , повышение извлечения кобальта и металлов платиновой группы. The invention is aimed at improving the quality of copper-nickel matte, preserving sulfur, eliminating its metallization, reducing the residual level of iron below the currently acceptable level of 2.5-3%, increasing the recovery of cobalt and platinum group metals.

Известен способ конвертирования медно-никелевых штейнов, по которому с целью интенсификации процесса и повышения извлечения цветных металлов процесс окисления 65-80% -ного железа, содержащегося в обрабатываемой порции штейна, ведут без обычно параллельно протекающего шлакования окисленного железа. Шлакование проводят после сульфидирования железистого шлака или одновременно с ним либо в конвертере, либо в обеднительной электропечи путем смешения железистого шлака с рудным штейном, никелевой рудой, концентратом и другими серусодержащими материалами. При этом используют кварцевый флюс и восстановитель. A known method for converting copper-nickel mattes, in which, in order to intensify the process and increase the extraction of non-ferrous metals, the process of oxidation of 65-80% iron contained in the processed portion of the matte is carried out without usually parallel oxidized iron slagging. Slagging is carried out after sulfidation of ferrous slag or simultaneously with it either in a converter or in a depletion furnace by mixing ferrous slag with ore matte, nickel ore, concentrate and other sulfur-containing materials. In this case, quartz flux and a reducing agent are used.

Недостатками способа являются: образование высокожелезистых магнитоизолированных шлаков, характеризующихся высоким удельным весом, высокой вязкостью и высокой температурой плавления, что практически полностью ликвидирует прогнозируемый авторами эффект; качество файнштейна не улучшается и извлечение цветных металлов не увеличивается. The disadvantages of the method are: the formation of highly iron magnetically insulated slags, characterized by a high specific gravity, high viscosity and high melting point, which almost completely eliminates the effect predicted by the authors; the quality of the matte does not improve and the extraction of non-ferrous metals does not increase.

Известен способ, по которому с целью интенсификации процесса, увеличения компании конвертера и повышения извлечения цветных металлов кварцевый флюс задают только на "варку" файнштейна в количестве 15-20% от варочной массы, а шлакование железа ведут шлаками от "варки" файнштейна и кремнийсодержащими оборотами. A known method is that in order to intensify the process, increase the converter company and increase the extraction of non-ferrous metals, quartz flux is set only for “cooking” of Feinstein in the amount of 15-20% of the cooking mass, and slagging of iron is carried out by slags from “cooking” of Feinstein and silicon-containing revolutions .

Недостатком способа является: сохранение свойств медно-никелевого файнштейна на прежнем уровне по таким основным показателям, как металлизация, содержание серы и кобальта, кристаллизация и др. The disadvantage of this method is: maintaining the properties of copper-Nickel matte at the same level for such basic indicators as metallization, sulfur and cobalt content, crystallization, etc.

Известен способ по которому с целью повышения извлечения кобальта в файнштейн, сначала производят обогащение сульфидной массы до содержания железа 25-30% при загрузке флюса из расчета подачи 0,3-0,5 т двуокиси кремния на 1 000 нм³ вводимого кислорода, а последующие продувки производят с загрузкой кварцевого флюса из расчета подачи 0,6-0,8 т двуокиси кремния на 1000 нм³ вводимого кислорода.There is a method according to which, in order to increase the extraction of cobalt in Feinstein, the sulphide mass is first enriched to an iron content of 25-30% when loading flux based on the supply of 0.3-0.5 t of silicon dioxide per 1,000 nm ^{3 of} introduced oxygen, and subsequent purges are carried out with loading of quartz flux at the rate of supply of 0.6-0.8 tons of silicon dioxide per 1000 nm ^{3 of} introduced oxygen.

Недостатками способа являются: фактически то же извлечение кобальта, что и при обычном режиме конвертирования т. е. 38-40% ; дефицит серы до 1,5-2,0% , что свидетельствует о наличии металлизированной фазы в файнштейне, примерно 4-4,5% . The disadvantages of the method are: in fact, the same extraction of cobalt as in the normal conversion mode, ie 38-40%; sulfur deficit up to 1.5-2.0%, which indicates the presence of a metallized phase in Feinstein, about 4-4.5%.

Наиболее близким предлагаемому является способ, по которому повышение качества файнштейна за счет увеличения содержания серы в нем достигается тем, что загрузку холодных присадок производят за 70-90 мин до конца процесса получения файнштейна в соотношении 0,3-0,4 т на одну тонну расплава, затем продолжают продувку в течение 40-60 мин, сливают шлак, и полученную массу доводят до файнштейна. Closest to the proposed one is a method in which an improvement in the quality of Feinstein by increasing the sulfur content in it is achieved by loading cold additives 70-90 minutes before the end of the process of producing Feinstein in the ratio of 0.3-0.4 tons per ton of melt , then continue purging for 40-60 minutes, the slag is drained, and the resulting mass is brought up to the matte.

Недостатком способа является то, что он позволяет снизить содержание металлической фазы лишь до 4,5-4,9% т. е. не ликвидирует металлизацию, в связи с чем качество файнштейна улучшается незначительно. The disadvantage of this method is that it allows to reduce the content of the metal phase only to 4.5-4.9%, that is, it does not eliminate metallization, and therefore the quality of the matte improves slightly.

Целью изобретения является повышение качества файнштейна за счет сохранения в нем серы на уровне, обеспечивающем образование сульфидов всех металлов, содержащихся в файнштейне, ликвидации его металлизации, повышение извлечения кобальта и металлов платиновой группы. The aim of the invention is to improve the quality of Feinstein by maintaining sulfur in it at a level that ensures the formation of sulfides of all metals contained in Feinstein, eliminating its metallization, increasing the recovery of cobalt and platinum group metals.

Поставленная цель достигается тем, что в горизонтальный конвертер загружают сульфидную массу, холодные материалы и кварц и производят продувку сульфидной массы; конвертирование медно-никелевого штейна заканчивают при остаточном содержании железа более 3% , когда железо эффективно предохраняет кобальт от окисления и шлакования, а серы в сульфидной массе достаточно для образования сульфидов всех металлов содержащихся в файнштейне. This goal is achieved by the fact that a sulfide mass, cold materials and quartz are loaded into a horizontal converter and the sulfide mass is purged; the conversion of copper-nickel matte is completed with a residual iron content of more than 3%, when the iron effectively protects cobalt from oxidation and slag, and the sulfur in the sulfide mass is sufficient for the formation of sulfides of all metals contained in Feinstein.

После слива шлака сульфидную массу, для снижения содержания железа до 0,4-3,0% сливают на расчетное количество технической закиси никеля и кварцевого флюса, достаточного для образования шлака близкого по составу файялиту из железа сульфидной массы окислившегося в результате обменных реакций между сульфидом железа и всеми компонентами технической закиси никеля, а именно:
FeS + NiO

NiS + FeO, (I)
FeS + CoO

CoS + FeO, (2)
FeS + Cu₂O

Cu₂S + FeO, (3)
2FeO + SiO₂

Fe₂SiO₄, (4)
3NiS

Ni₃S₂ + 1/2S₂, (5)
2Cu + 1/2S₂

Cu₂S, (6)
3Ni + S₂

Ni₃S₂, (7)
Co + 1/2S₂

CoS. (8)
Продуктами предлагаемого процесса будут медно-никелевый файнштейн и шлак. Этот шлак перерабатывают в конвертерах в период "набора" массы.After the slag is drained, the sulfide mass is poured to the calculated amount of technical nitrous oxide and quartz flux to reduce the iron content of the sulfide mass, which is close in composition to fayalite from iron and is oxidized as a result of exchange reactions between ferrous sulfide and all components of technical nickel oxide, namely:
FeS + NiO

NiS + FeO, (I)
FeS + CoO

CoS + FeO, (2)
FeS + Cu ₂ O

Cu ₂ S + FeO, (3)
2FeO + SiO ₂

Fe ₂ SiO ₄ , (4)
3NiS

Ni ₃ S ₂ + 1 / 2S ₂ , (5)
2Cu + 1 / 2S ₂

Cu ₂ S, (6)
3Ni + S ₂

Ni ₃ S ₂ , (7)
Co + 1 / 2S ₂

CoS. (8)
The products of the proposed process will be copper-nickel matte and slag. This slag is processed in converters during the period of "gain" of the mass.

Файнштейн полностью лишен типичных недостатков, присущих этому промпродукту, получаемому в настоящее время на всех отечественных и зарубежных предприятиях перерабатывающих медно-никелевые руды. Feinstein is completely devoid of the typical flaws inherent in this industrial product, which is currently being obtained at all domestic and foreign enterprises processing copper-nickel ores.

Файнштейны полученные по предлагаемому способу обладают: чрезвычайно низкой металлизацией, чаще всего близкой к нулю; высоким содержанием серы, до 23,6-24,3% , близким теоретическому содержанию; высоким извлечением и содержанием кобальта; более высоким извлечением платиноидов. Feinsteins obtained by the proposed method have: extremely low metallization, most often close to zero; high sulfur content, up to 23.6-24.3%, close to theoretical content; high recovery and cobalt content; higher recovery of platinoids.

Сульфидная масса должна содержать более 3% железа, так как практика свидетельствует, что при 3% железа и ниже начинаются необратимые процессы переокисления серы, железа и кобальта, что и не допускается предлагаемым способом. Sulfide mass should contain more than 3% iron, as practice shows that with 3% iron and lower irreversible processes of peroxidation of sulfur, iron and cobalt begin, which is not allowed by the proposed method.

Получение файнштейнов с остаточным железом 0,4% и ниже возможно при избыточном расходе технической закиси никеля, что сопровождается увеличением количества закиси никеля в образующемся шлаке. Эти шлаки, имея высокую вязкость и температуру плавления, плохо отделяются от файнштейна, что приводит к росту потерь кобальта и других цветных металлов. The production of Feinsteins with a residual iron of 0.4% and below is possible with an excessive consumption of technical nickel oxide, which is accompanied by an increase in the amount of nickel oxide in the resulting slag. These slags, having a high viscosity and melting point, are poorly separated from Feinstein, which leads to an increase in losses of cobalt and other non-ferrous metals.

Получение файнштейнов по предлагаемому способу с остаточным содержанием железа 3% ограничено известными возможностями гидрометаллургического отделения цеха электрохимического рафинирования. The production of Feinsteins according to the proposed method with a residual iron content of 3% is limited by the known capabilities of the hydrometallurgical department of the electrochemical refining workshop.

Под расчетным количеством технической закиси никеля и кварцевого флюса следует понимать, то количество технической закиси, которое необходимо для вытеснения железа из сульфидной массы до принятого уровня по реакциям: (1), (2), (3). By the estimated amount of technical nitrous oxide and quartz flux it should be understood that the amount of technical nitrous necessary to displace iron from the sulfide mass to the accepted level by reactions: (1), (2), (3).

В этом процессе принимает участие не только закись никеля но и окислы меди и кобальта. This process involves not only nickel oxide but also copper and cobalt oxides.

Количество кварцевого флюса определяется из состава файялита Fe₂SiO₄, так как этот силикат является основным компонентом шлака с удовлетворительными характеристиками (температура плавления ≈1200^оС, вязкость - 5-10 пуаз, плотность 3,5-3,7 т/м³. )
П р и м е р. С целью изучения влияния расхода технической закиси никеля на вытеснение железа из сульфидной массы и сохранение при этом в образующемся файнштейне кобальта и серы были проведены тигельные плавки с использованием сульфидной массы состава, % : никель - 40,56; медь - 28,28, кобальт - 0,90; железо - 4,83; сера 25,1; технической закиси никеля: никель - 68,90; медь - 4,64; железо - 0,19; кобальт - 2,0; сера 1,62; и кварца: двуокись кремния 98,7.The amount of quartz flux is determined from the composition of the fayalite Fe ₂ SiO ₄ , since this silicate is the main component of the slag with satisfactory characteristics (melting point ≈1200 ^о С, viscosity - 5-10 poise, density 3.5-3.7 t / m ³ .)
PRI me R. In order to study the effect of the consumption of technical nickel oxide on the displacement of iron from the sulfide mass and the preservation of cobalt and sulfur in the formed matte, crucible melting was carried out using a sulfide mass of the composition,%: nickel - 40.56; copper - 28.28, cobalt - 0.90; iron - 4.83; sulfur 25.1; technical nitrous oxide: nickel - 68.90; copper - 4.64; iron - 0.19; cobalt - 2.0; sulfur 1.62; and quartz: silicon dioxide 98.7.

Навеска исходной пробы сульфидной массы доходила до 500 г. Плавки вели при 1250-1300^оС.A portion of the initial sample of sulfide mass reached 500 g. The melts were conducted at 1250-1300 ^about C.

Технический эффект от предлагаемого способа конвертирования состоит в том, что: предотвращается переокисление штейна, о чем свидетельствует высокое, близкое по содержанию к теоретическому, содержание серы; предотвращается образование металлизированной фазы, которая концентрирует значительную часть металлов платиновой группы; предотвращается переокисление и последующее шлакование кобальта; вывод из файнштейна избыточного количества железа осуществляется "мягким" способом - технической закисью никеля, обладающей большей селективностью воздействия на сульфидное железо, что и подтверждается более глубоким выводом железа из файнштейна при лучшей сохранности в нем кобальта. The technical effect of the proposed conversion method is that: the oxidation of matte is prevented, as evidenced by the high sulfur content close to theoretical; prevents the formation of a metallized phase, which concentrates a significant portion of the platinum group metals; reoxidation and subsequent slagging of cobalt is prevented; the excess iron is removed from Feinstein in a “mild” way — technical nickel oxide, which has a greater selectivity for sulfide iron, which is confirmed by a deeper iron removal from Feinstein with better cobalt storage in it.

Все это позволяет утверждать, что предлагаемый способ конвертирования медно-никелевых штейнов обеспечивает более высокий качественный уровень медно-никелевых файнштейнов. All this suggests that the proposed method for converting copper-nickel mattes provides a higher quality level of copper-nickel matte.

Годовой экономический эффект в сравнении с известными способами обеспечивается за счет: дополнительного извлечения кобальта; снижения затрат на переделе железоочистки; упорядочивания распределения и более высокого извлечения платиноидов; снижения затрат на операциях дробления и измельчения файнштейна. (56) Авторское свидетельство СССР N 897877, кл. C 22 B 15/06, 1982. The annual economic effect in comparison with known methods is ensured by: additional extraction of cobalt; reduce costs for redistribution of iron; streamlining the distribution and higher recovery of platinoids; reduce costs for crushing and grinding Feinstein. (56) Copyright certificate of the USSR N 897877, cl. C 22 B 15/06, 1982.

Claims

METHOD FOR CONVERTING COPPER-NICKEL STEINS, including loading sulphide mass, cold materials, blowing sulphide mass, draining slag, finishing to matte using quartz flux, characterized in that, in order to improve the quality of matte by keeping sulfur in it at a level that ensures the formation of sulfides of all metals contained in Feinstein, the elimination of its metallization, increased extraction of cobalt and platinum group metals, the purge of the sulfide mass is completed when the iron content in sul the feed mass of more than 3%, and refinement to Feinstein is carried out by mixing the sulfide mass with the calculated amount of technical nickel oxide and quartz flux to reduce the iron content in the sulfide mass to 0.4 - 30%.