RU2285732C1

RU2285732C1 - Method of sulfating cobalt

Info

Publication number: RU2285732C1
Application number: RU2005112469/02A
Authority: RU
Inventors: ков Наиль Михайлович Тел (RU); Наиль Михайлович Теляков; Алексей Александрович Дарьин (RU); Алексей Александрович Дарьин
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2006-10-20

Abstract

FIELD: metallurgy of non-ferrous metals; plants for production of cobalt, copper, nickel and other metals and their compounds by sulfating non-ferrous metals.

SUBSTANCE: prior to roasting with mixture of sulfur dioxide and oxygen, preliminary stage of oxidizing roasting of pyrite concentrate by oxygen-containing blast is carried out at ratio of 0.42-0.98 nm³O₂ per kg of sulfur; procedure is continued for 2-68 s.

EFFECT: considerable increase of rate of roasting; increased degree of sulfating of cobalt by approximately 8%.

7 ex

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению кобальта, меди, никеля и других металлов и их соединений путем сульфатизации цветных металлов.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and can be used in enterprises for the production of cobalt, copper, nickel and other metals and their compounds by sulfatization of non-ferrous metals.

Известны способы сульфатизации металлов в сульфидных материалах:Known methods for sulfatization of metals in sulfide materials:

1) Способ сульфатизации железорудных материалов, которые содержат металлы, образующие легко растворимые сульфаты. Предусматривает на первой стадии окислительный обжиг исходного материала в печи кипящего слоя. На второй стадии обожженный материал сульфатизируют при 750-800°С в реакторе до превращения цветных металлов в сульфаты (Заявка ФРГ №1940559, 1978 г.).1) The method of sulfatization of iron ore materials that contain metals forming readily soluble sulfates. Provides for the first stage of oxidative firing of the starting material in a fluidized bed furnace. In the second stage, the calcined material is sulfated at 750-800 ° C in a reactor until non-ferrous metals are converted to sulfates (Application of Germany No. 1940559, 1978).

2) Способ переработки пиритных концентратов, включающий сульфатизирующий обжиг при температуре 250-300°С в атмосфере сернистого газа и последующую гидрометаллургическую операцию, включающую выщелачивание огарка водой и подготовку раствора к дальнейшей переработке (А.С. СССР №273429, 1970 г.).2) A method of processing pyrite concentrates, including sulfatizing calcination at a temperature of 250-300 ° C in an atmosphere of sulfur dioxide and the subsequent hydrometallurgical operation, including leaching of the cinder with water and preparing the solution for further processing (AS USSR No. 273429, 1970).

3) Способ извлечения цветных металлов из сульфидных материалов, по которому цветные металлы извлекают из сульфидного сырья, обжигая его в печи до состояния, в котором оно не содержит серу, и сульфатизируют огарок в отдельной реакционной камере. При выщелачивании огарка сульфатизации серной кислотой извлекают более 50% цветных металлов. Часть раствора от выщелачивания рециркулируют на стадию выщелачивания, а часть возвращается в обжиговую печь, где присутствующая в нем сера превращается в двуокись серы. Обжиг проводится в печи кипящего слоя и в качестве сульфатизирующего агента используют серную кислоту, двуокись серы и воздух или трехокись серы (Патент Великобритании №1515779, 1978 г.).3) A method for extracting non-ferrous metals from sulfide materials, in which non-ferrous metals are extracted from sulfide raw materials, firing it in a furnace to a state in which it does not contain sulfur, and cinder is sulfated in a separate reaction chamber. When leaching a sulphatization coke with sulfuric acid, more than 50% of non-ferrous metals are recovered. Part of the leaching solution is recycled to the leaching stage, and part is returned to the kiln, where the sulfur present in it is converted to sulfur dioxide. The calcination is carried out in a fluidized bed furnace and sulfuric acid, sulfur dioxide and air or sulfur trioxide are used as a sulfatizing agent (British Patent No. 1,515779, 1978).

Недостатком вышеперечисленных способов является невысокая производительность из-за низкой скорости обжига.The disadvantage of the above methods is the low productivity due to the low firing speed.

Прототипом заявляемого изобретения выбран способ сульфатизации цветных металлов (Е.В.Маргулис, И.М.Чередник "Исследование кинетики сульфатизирующего обжига пиритно-кобальтового концентрата в кипящем слое." "Цветные металлы", №8, 1967 г., стр.51-55), по которому сульфидный материал обжигают в печи кипящего слоя при температуре 700°С на дутье, содержащем 67% SO₂ и 33% О₂. Степень сульфатизации кобальта достигает 90% за 120 мин. Однако указанный способ обладает недостатком, заключающимся в низкой скорости обжига и невысокой степени извлечения кобальта.The prototype of the claimed invention selected a method of sulfatization of non-ferrous metals (E.V. Margulis, I.M. Cherednik "Study of the kinetics of sulfatizing roasting of pyrite-cobalt concentrate in a fluidized bed.""Non-ferrousmetals", No. 8, 1967, p. 51- 55), according to which the sulfide material is calcined in a fluidized bed furnace at a temperature of 700 ° C on a blast containing 67% SO ₂ and 33% O ₂ . The degree of sulfation of cobalt reaches 90% in 120 minutes. However, this method has the disadvantage of a low firing rate and a low degree of cobalt recovery.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение скорости обжига и увеличение степени извлечения кобальта.The technical result of the invention is to increase the firing rate and increase the degree of extraction of cobalt.

Технический результат достигается тем, что в способе сульфатизации кобальта путем окислительно-сульфатизирующего обжига смесью сернистого газа и кислорода, согласно изобретению, перед обжигом смесью сернистого газа и кислорода осуществляют дополнительный окислительный обжиг пиритного концентрата кислородосодержащим дутьем, при соотношении 0,42-0,98 нм³ О₂/кг серы, в течение 2-68 секунд.The technical result is achieved by the fact that in the method of cobalt sulfatization by oxidation-sulfatization roasting with a mixture of sulfur dioxide and oxygen, according to the invention, before oxidation with a mixture of sulfur dioxide and oxygen, additional oxidative roasting of the pyrite concentrate with oxygen-containing blasting is carried out, at a ratio of 0.42-0.98 nm ³ About ₂ / kg of sulfur, for 2-68 seconds.

Оптимальность выбранного временного диапазона обуславливается следующим: при обжиге в кислородсодержащем газовом потоке менее 2 секунд не достигается значение содержания серы 10 и менее %, в огарке развиваются температуры, при которых не обеспечивается на второй стадии обжига извлечение кобальта выше 83%. При обжиге в кислородсодержащем газовом потоке более 68 секунд обеспечивается остаточное содержание серы менее 0,15%, при этом степень сульфатизации кобальта на второй стадии обжига не превышает 85%. Изменение расхода воздуха меньше 0,42 и больше 0,98 нм³О₂/кг серы приводит к резкому снижению степени сульфатизации.The optimality of the selected time range is determined by the following: when firing in an oxygen-containing gas stream for less than 2 seconds, a sulfur content of 10% or less is not reached, temperatures develop at the cinder at which cobalt extraction above 83% is not ensured in the second stage of firing. When firing in an oxygen-containing gas stream for more than 68 seconds, a residual sulfur content of less than 0.15% is provided, while the degree of sulfation of cobalt in the second stage of firing does not exceed 85%. The change in air flow rate of less than 0.42 and more than 0.98 nm ³ About ₂ / kg of sulfur leads to a sharp decrease in the degree of sulfation.

Положительный эффект достигается за счет того, что при обжиге в кислородсодержащем газовом потоке в течение 2-68 секунд, при расходе кислорода 0,42-0,98 нм³/кг происходит предпочтительное окисление сульфидов железа. Окисление сульфидов кобальта за данный промежуток времени происходит незначительно. Это позволяет на второй стадии обжига проводить сульфатизацию кобальта в условиях, обеспечивающих термическую стабильность процесса, сохранить кобальт в виде сульфида, что препятствует образованию ферритов кобальта, для сульфатизации которых требуется повышенное давления воздуха (SO₂, SO₃), и обеспечить высокую степень сульфатизации.A positive effect is achieved due to the fact that when firing in an oxygen-containing gas stream for 2-68 seconds, with an oxygen flow rate of 0.42-0.98 nm ³ / kg, the preferred oxidation of iron sulfides occurs. The oxidation of cobalt sulfides over a given period of time occurs slightly. This allows the cobalt sulfatization to be carried out in the second stage of firing under conditions that ensure thermal stability of the process, to preserve cobalt in the form of sulfide, which prevents the formation of cobalt ferrites, which require high air pressure (SO ₂ , SO ₃ ) to sulfate, and provide a high degree of sulfation.

Изложенное иллюстрируется следующими примерами.The foregoing is illustrated by the following examples.

Опыты проводились с пиритным концентратом, %: кобальт - 0,16; сера - 50,0; железо 44,7.The experiments were carried out with pyrite concentrate,%: cobalt - 0.16; sulfur - 50.0; iron 44.7.

Пример 1. Пиритный концентрат обжигался в кислородсодержащем газовом потоке потоке при соотношении 0,6 нм³ О₂/кг серы в течение 2 секунд до содержания серы 10%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 91,46%.Example 1. Pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 0.6 nm ³ About ₂ / kg of sulfur for 2 seconds to a sulfur content of 10%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of sulfation of cobalt was 91.46%.

Пример 2. Пиритный концентрат обжигался в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,48 нм³ О₂/кг серы в течение 68 секунд до содержания серы 0,15%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 96,87%.Example 2. The pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 0.48 nm ³ About ₂ / kg of sulfur for 68 seconds to a sulfur content of 0.15%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of sulfation of cobalt was 96.87%.

Пример 3. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,6 нм³ О₂/кг серы в течение 40 секунд до содержания серы 5,0%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 95,6%.Example 3. The pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 0.6 nm ³ About ₂ / kg of sulfur for 40 seconds to a sulfur content of 5.0%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of sulfation of cobalt was 95.6%.

Пример 4. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,55 нм³ О₂/кг серы в течение 1 секунды до содержания серы 20,0%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 82,12%Example 4. The pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 0.55 nm ³ About ₂ / kg of sulfur for 1 second to a sulfur content of 20.0%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of cobalt sulfation was 82.12%

Пример 5. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,7 нм³ О₂/кг серы в течение 80 секунд до содержания серы 0,15%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 74,8%.Example 5. The pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 0.7 nm ³ About ₂ / kg of sulfur for 80 seconds to a sulfur content of 0.15%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of sulfation of cobalt was 74.8%.

Пример 6. Пиритный концентрат обжигали в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 1,3 нм³ О₂/кг серы в течение 32 секунд до содержания серы 7,3%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 73,2%.Example 6. The pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 1.3 nm ³ O ₂ / kg sulfur for 32 seconds to a sulfur content of 7.3%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of sulfation of cobalt was 73.2%.

Пример 7. Пиритный концентрат обжигался в кислородсодержащем газовом потоке при соотношении 0,3 нм³ О₂/кг серы в течение 25 секунд до содержания серы 11,4%. Огарок выдерживали в течение 30 минут при температуре 500°С в токе воздуха и диоксида серы. Степень сульфатизации кобальта составила 80,3%.Example 7. The pyrite concentrate was fired in an oxygen-containing gas stream at a ratio of 0.3 nm ³ About ₂ / kg of sulfur for 25 seconds to a sulfur content of 11.4%. The cinder was held for 30 minutes at a temperature of 500 ° C in a stream of air and sulfur dioxide. The degree of sulfation of cobalt was 80.3%.

Способ позволяет значительно повысить скорость обжига и увеличить степень сульфатизации кобальта примерно на 8%.The method can significantly increase the firing rate and increase the degree of sulfation of cobalt by about 8%.

Claims

The method of cobalt sulfatization by oxidation-sulfatization calcination with a mixture of sulfur dioxide and oxygen, characterized in that prior to calcination with a mixture of sulfur dioxide and oxygen, additional oxidative calcination of the pyrite concentrate with oxygen-containing blasting is carried out at a ratio of 0.42-0.98 nm ³ O ₂ / kg sulfur in within 2-68 s.