RU2768798C2 - Способ извлечения металлов из концентратов серосодержащих руд - Google Patents
Способ извлечения металлов из концентратов серосодержащих руд Download PDFInfo
- Publication number
- RU2768798C2 RU2768798C2 RU2018112130A RU2018112130A RU2768798C2 RU 2768798 C2 RU2768798 C2 RU 2768798C2 RU 2018112130 A RU2018112130 A RU 2018112130A RU 2018112130 A RU2018112130 A RU 2018112130A RU 2768798 C2 RU2768798 C2 RU 2768798C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- sulfur
- reducing agent
- slag
- flux
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 112
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 110
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 104
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 39
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 title claims description 39
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 416
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 152
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 149
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 134
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 91
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 90
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 80
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 74
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 35
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 23
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 14
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 14
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 13
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 163
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 159
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 80
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 78
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 60
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 49
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 48
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 47
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 45
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 37
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 37
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 claims description 32
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 30
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 30
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims description 29
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 29
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 26
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 24
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 23
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 22
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 21
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 19
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 claims description 19
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 17
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 17
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 claims description 17
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 12
- MJLGNAGLHAQFHV-UHFFFAOYSA-N arsenopyrite Chemical compound [S-2].[Fe+3].[As-] MJLGNAGLHAQFHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052964 arsenopyrite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 11
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 11
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 229910052952 pyrrhotite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052946 acanthite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 10
- 229910052960 marcasite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052951 chalcopyrite Inorganic materials 0.000 claims description 9
- DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N chalcopyrite Chemical compound [S-2].[S-2].[Fe+2].[Cu+2] DVRDHUBQLOKMHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- FSJWWSXPIWGYKC-UHFFFAOYSA-M silver;silver;sulfanide Chemical compound [SH-].[Ag].[Ag+] FSJWWSXPIWGYKC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical group [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229910001254 electrum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XXOYNJXVWVNOOJ-UHFFFAOYSA-N fenuron Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=CC=C1 XXOYNJXVWVNOOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 claims 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 claims 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 80
- VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M disodium;sulfanide Chemical compound [Na+].[Na+].[SH-] VDQVEACBQKUUSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 21
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 15
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 13
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 11
- NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N bis(sulfanylidene)iron Chemical compound S=[Fe]=S NFMAZVUSKIJEIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052949 galena Inorganic materials 0.000 description 9
- XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N lead(ii) sulfide Chemical compound [Pb]=S XCAUINMIESBTBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- GNVXPFBEZCSHQZ-UHFFFAOYSA-N iron(2+);sulfide Chemical compound [S-2].[Fe+2] GNVXPFBEZCSHQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000010310 metallurgical process Methods 0.000 description 6
- 229910052950 sphalerite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052948 bornite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 4
- 229910052947 chalcocite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052971 enargite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 4
- 229910052959 stibnite Inorganic materials 0.000 description 4
- IHBMMJGTJFPEQY-UHFFFAOYSA-N sulfanylidene(sulfanylidenestibanylsulfanyl)stibane Chemical compound S=[Sb]S[Sb]=S IHBMMJGTJFPEQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenezinc Chemical compound [Zn]=S WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052970 tennantite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 229940007424 antimony trisulfide Drugs 0.000 description 3
- NVWBARWTDVQPJD-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);trisulfide Chemical compound [S-2].[S-2].[S-2].[Sb+3].[Sb+3] NVWBARWTDVQPJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LULLIKNODDLMDQ-UHFFFAOYSA-N arsenic(3+) Chemical compound [As+3] LULLIKNODDLMDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229910000339 iron disulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- IOLHJDBDUPDVCP-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfanide Chemical compound S[Fe]S IOLHJDBDUPDVCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910016507 CuCo Inorganic materials 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009621 Solvay process Methods 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- BUGICWZUDIWQRQ-UHFFFAOYSA-N copper iron sulfane Chemical compound S.[Fe].[Cu] BUGICWZUDIWQRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 2
- 229910052968 proustite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052969 tetrahedrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000002802 bituminous coal Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L ferrous carbonate Chemical compound [Fe+2].[O-]C([O-])=O RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- NPEWZDADCAZMNF-UHFFFAOYSA-N gold iron Chemical compound [Fe].[Au] NPEWZDADCAZMNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- KAEAMHPPLLJBKF-UHFFFAOYSA-N iron(3+) sulfide Chemical compound [S-2].[S-2].[S-2].[Fe+3].[Fe+3] KAEAMHPPLLJBKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- XUARKZBEFFVFRG-UHFFFAOYSA-N silver sulfide Chemical compound [S-2].[Ag+].[Ag+] XUARKZBEFFVFRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940056910 silver sulfide Drugs 0.000 description 1
- 125000004436 sodium atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 150000003463 sulfur Chemical class 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036642 wellbeing Effects 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical class [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/02—Preparation of sulfur; Purification
- C01B17/04—Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B17/00—Sulfur; Compounds thereof
- C01B17/22—Alkali metal sulfides or polysulfides
- C01B17/24—Preparation by reduction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/04—Ferrous oxide [FeO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/006—Starting from ores containing non ferrous metallic oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B15/00—Other processes for the manufacture of iron from iron compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
- C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
- C22B1/2413—Binding; Briquetting ; Granulating enduration of pellets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B11/00—Obtaining noble metals
- C22B11/02—Obtaining noble metals by dry processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B11/00—Obtaining noble metals
- C22B11/02—Obtaining noble metals by dry processes
- C22B11/021—Recovery of noble metals from waste materials
- C22B11/023—Recovery of noble metals from waste materials from pyrometallurgical residues, e.g. from ashes, dross, flue dust, mud, skim, slag, sludge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B13/00—Obtaining lead
- C22B13/02—Obtaining lead by dry processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B13/00—Obtaining lead
- C22B13/02—Obtaining lead by dry processes
- C22B13/025—Recovery from waste materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0002—Preliminary treatment
- C22B15/001—Preliminary treatment with modification of the copper constituent
- C22B15/0021—Preliminary treatment with modification of the copper constituent by reducing in gaseous or solid state
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B15/00—Obtaining copper
- C22B15/0026—Pyrometallurgy
- C22B15/0028—Smelting or converting
- C22B15/0052—Reduction smelting or converting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
- C22B19/20—Obtaining zinc otherwise than by distilling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B30/00—Obtaining antimony, arsenic or bismuth
- C22B30/02—Obtaining antimony
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B30/00—Obtaining antimony, arsenic or bismuth
- C22B30/04—Obtaining arsenic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/30—Obtaining chromium, molybdenum or tungsten
- C22B34/34—Obtaining molybdenum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/04—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B5/00—General methods of reducing to metals
- C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
- C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/04—Working-up slag
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/10—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals with refining or fluxing agents; Use of materials therefor, e.g. slagging or scorifying agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2200/00—Recycling of non-gaseous waste material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретения относятся к металлургической промышленности, а именно к способам непрерывного извлечения металлов из серосодержащих руд. Металлы восстанавливают, в качестве восстановителя используют железо и карбонат натрия в качестве флюса. Селективно растворяют в воде сульфид натрия из шлака и отделяют остаток фильтрованием для получения твердого остатка оксида железа и фильтрованного раствора сульфида натрия. Карбонат натрия регенерируют для повторного использования путем смешивания фильтрованного раствора сульфида натрия с пересыщенным раствором карбоната натрия. Удаляют газообразный сероводород и получают серу путем улавливания и подачи этих газообразных выделений в газотвердый реактор, где сероводород вступает в реакцию с гидроксидом железа, образуя сульфид железа и воду. Оксид железа спекают путем предварительной агломерации, последующего нагревания твердого остатка, полученного фильтрованием, при температуре от 1100°С до 1300°С и последующего спекания для получения гранул оксида железа. Способы позволяют усовершенствовать процесс прямого восстановления, снижают загрязнения окружающей среды. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил., 8 пр.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Разработанное изобретение может применяться в горнодобывающей и металлургической промышленности, поскольку оно позволяет извлекать черные и цветные металлы из серосодержащих руд, используя усовершенствованный процесс прямого восстановления, не сопровождающийся выбросом диоксида серы и накоплением шлака, в отличие от обычных пирометаллургических предприятий, что сводит к минимуму загрязнение окружающей среды. Кроме того, в результате предлагаемой регенерации и повторного использования железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса существенно снижаются эксплуатационные затраты на осуществление такого процесса.
Уровень техники
Из публикации Aranguren F & Mallol А. (1) известно несколько процессов металлургического восстановления, которые в течение некоторого времени использовались для извлечения металлов. Среди них наиболее значимым является восстановление железооксидных руд (главным образом, гематита и магнетита), поскольку оно позволяет получать доменный чугун или железо прямого восстановления, в зависимости от применяемой технологии, - металлургические продукты, из которых может быть получена сталь. В этих случаях необходимо использовать в качестве восстановителей уголь или металлургический кокс, и/или оксид углерода, и/или газообразный водород, и/или природный газ, а в качестве щелочных флюсов - известняк и доломит, причем в одном реакторе одновременно с основным процессом происходит восстановление других элементов, таких как кремний, титан, марганец, хром, ванадий, из их оксидных соединений. Ниже приведены основные химические реакции, протекающие при восстановлении железооксидных руд:
3Fe2O3+СО→2Fe3O4+CO2
Fe3O4+СО→3FeO+CO2
FeO+CO→Fe+CO2.
Согласно публикации Aranguren & Mallol (2), первая печь для переработки железных руд была построена в 1620 году в Соединенных Штатах Америки. С тех пор на протяжении нескольких столетий, вплоть до создания комплексных предприятий, включающих в себя производство доменного чугуна и металлургического кокса, на металлургических заводах в качестве топлива обычно использовался генераторный газ, который выполнял двойную функцию, одновременно являясь теплоносителем и восстановителем. Генераторный газ получали путем полной газификации твердого топлива, такого как битуминозный уголь, антрацит, лигнит или тот же кокс, пригодного для газификации воздухом, воздухом с водяным паром или кислородом с водяным паром. Основные реакции, протекающие в газогенераторе, приведены ниже:
С+O2→CO2
С+CO2→2СО
С+H2O→СО+Н2
С+2H2O→CO2+2Н2
CO+H2O→CO2+H2
2С+2H2O→СН4+2СО.
В 1918 г. Wieber (3) усовершенствовал уже известный процесс восстановления железных руд и использовал в качестве восстановителя оксид углерода. Он предложил подавать газ. образующийся при восстановлении железных руд и состоящий в основном из диоксида углерода с остатками оксида углерода, использовавшегося в качестве восстановителя, в другой реактор, где происходило сжигание угля. Это должно было привести к дополнительному образованию оксида углерода из циркулирующего диоксида углерода и угля, уменьшая потребление последнего.
Учитывая, что вышеупомянутый усовершенствованный процесс нуждается в заметном количестве газообразного водорода, используемого в качестве восстановителя из-за его большей теплотворной способности, процентное содержание газообразного водорода в восстановительных газах должно составлять от 20% до 35%, что можно обеспечить, если дополнительно использовать природный газ, подвергая его взаимодействию с водяным паром при высокой температуре:
CH4+H2O→3Н2+СО.
Образовавшийся газообразный водород пригоден для восстановления железооксидных руд, при этом протекают следующие основные реакции:
3Fe2O3+Н2→2Fe3O4+H2O
Fe3O4+H2→3FeO+H2O
FeO+H2→Fe+H2O.
С другой стороны, обычные способы, используемые в настоящее время для извлечения распространенных цветных металлов (свинец, медь, цинк, сурьма и т.п.) из их серосодержащих руд, включают в себя их обжиг для получения оксидных соединений вышеупомянутых металлов и последующее использование пирометаллургических процессов для извлечения свинца, меди, цинка, сурьмы и т.п.; или же использование гидро- и электрометаллургических процессов, как при извлечении цинка. Причем при пирометаллургическом извлечении распространенных цветных металлов протекают в основном следующие реакции (4):
2PbS+3O2 
2PbO+2SO2
2PbO+С2Pb+CO2
2Cu2S+3O2 2Cu2O+2SO2
2Cu2O+С4Cu+CO2
2ZnS+3O2 2ZnO+2SO2
2ZnO+С2Zn+CO2
2Sb2S3+9O2 2Sb2O3+6SO2
2Sb2O3+Sb2S3 6Sb+3SO2
На предприятиях, использующих подобные процессы, в больших количествах образуется диоксид серы, так что для минимизации загрязнения окружающей среды приходится использовать дорогостоящие установки по производству серной кислоты, а также большое количество шлака, который складируется вблизи металлургических предприятий, что приводит к загрязнению окружающей среды в зоне влияния.
Известно также, что каменноугольный газ (образующийся побочно в доменных печах, работающих на коксе) содержит сероводород, один из тех компонентов, которые приходится удалять, прежде чем использовать этот газ. В качестве альтернативы можно пропускать газообразный сероводород сквозь слой гидроксида железа, чтобы протекала следующая реакция (5):
Fe2(OH)6+3H2SFe2S3+6H2O.
Когда слой гидроксида железа насыщается серой, его продувают воздухом. При этом не только образуется элементарная сера (S), но и происходит регенерация гидроксида железа в результате протекания следующей реакции в присутствии кислорода и воды:
Fe2S3+3H2O+3/2O2 Fe2(OH)6+3S.
Известно, что только в 1823 г. в Англии было создано первое предприятие по производству карбоната натрия в промышленных масштабах с использованием процесса, предложенного Nicolas Leblanc (6). Этот процесс использовали примерно до 1885 г. Ниже приводятся основные химические реакции, протекающие при осуществлении вышеупомянутого процесса:
NaCl+H2SO4→NaHSO4+HCl
NaCl+NaHSO4→Na2SO4+HCl
Na2SO4+2C→Na2S+2CO2
Na2S+CaCO3→Na2CO3+CaS.
В 1861 г. Ernest Solvay (7) разработал процесс, которому было присвоено его имя, процесс Сольве, быстро ставший самым распространенным процессом производства карбоната натрия во всем мире. Первое промышленное предприятие, использовавшее этот процесс, было построено в Бельгии в 1865 г. Позже, в 1874 г. в Англии было построено еще одно предприятие, а в 1882 г. в Соединенных Штатах Америки было создано крупнейшее в то время предприятие, которое продолжает работать до сих пор. Затем, в 1988 г. во Франции было создано крупнейшее в мире промышленное предприятие по производству карбоната натрия с использованием процесса Сольве, при осуществлении которого протекают следующие основные химические реакции:
CaCO3→СаО+CO2
СаО+H2O→Са(ОН)2
NH3+CO2+H2O+NaCl→NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2
Ca(OH)2+2NH4Cl→2H2O+CaCl2+2NH3.
В Перу, начиная с 1955 г. (8) проводились исследования, посвященные анализу возможности создания предприятия по производству карбоната натрия. Но только в 1978 г. (9) было принято решение о создании такого предприятия, которое было построено и начало работать в 1988 г. (10); на нем была реализована технология получения соды из газообразного диоксида углерода, в основе которой лежит следующая химическая реакция:
2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O.
Раскрытие изобретения
Разработанная технологическая инновация позволяет извлекать из серосодержащих руд не только железо, но и такие металлы, как свинец, серебро, цинк, медь, молибден, сурьма, мышьяк, но не ограничиваясь ими, совместно с ассоциированным железом или без него, и с золотом, которое в некоторых случаях может содержаться в виде включений. С этой целью использован усовершенствованный процесс прямого восстановления извлекаемых металлов, который не сопровождается выбросом диоксида серы или образованием шлаков, в отличие от обычных пирометаллургических предприятий, что сводит к минимуму загрязнение окружающей среды. Кроме того, в результате предлагаемой регенерации и повторного использования железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса существенно снижаются эксплуатационные затраты на осуществление процесса.
Эту технологию можно также использовать для избавления от хвостохранилищ, содержащих различные сульфиды железа и цветных металлов. Как известно, в настоящее время повсеместно на обогатительных предприятиях горнометаллургического сектора в процессе селективной флотации извлекают только такие сульфиды металлов, как серебросодержащий галенит PbS с Ag, халькопирит CuFeS2 с Au и сфалерит ZnS, обладающие коммерческой ценностью. В хвостах остаются большие количества сульфидов железа, таких как пирит, пирротит и арсенопирит, которые оседают во флотационных камерах вместе с неметаллическими минералами, главным образом, с кварцем (SiO2) и другими силикатами, и в большинстве случаев складируются в хвостохранилищах в неподходящих условиях. Это одна из основных причин того, что в упомянутых хвостохранилищах в дождливые сезоны могут накапливаться такие вещества, как мышьяковистая и кислая вода, являющиеся загрязнениями вследствие высокого содержания в них сульфидов железа и мышьяка.
Избавиться от хвостохранилищ таких обогатительных предприятий, которые считаются источниками загрязнения окружающей среды, можно только в том случае, если использовать большую часть полезных ископаемых, остающихся в хвостохранилищах, с экономической выгодой, извлекая металлы из таких руд, как пирит, пирротит и арсенопирит, не только потому, что эти руды, являющиеся одним из основных источников загрязнения, могут содержать существенное количество золота и серебра, но и потому, что они могут служить сырьем для получения металлического железа благодаря использованию этой недорогой технологической инновации с минимальным воздействием на окружающую среду. Таким образом, железо становится имеющим значительную коммерческую ценность металлургическим продуктом, из которого можно получать сталь для строительства и машиностроения.
Кроме того, путем селективной флотации можно извлекать и другие ценные сульфиды металлов, если они содержатся в хвостах. Их важно учитывать не только потому, что это позволяет увеличить доходы от продажи цветных металлов, добываемых из серосодержащих руд с использованием разработанной технологической инновации, но и потому, что внедрение этого изобретения позволило бы, наконец, получить подлинно чистые твердые отходы, которые можно использовать в строительной промышленности в качестве наполнителя (мелкий песок) или в качестве сырья для производства белого кирпича.
Концентраты серосодержащих руд, содержащие извлекаемые металл или металлы, плавят в плавильной печи, рассматриваемой в данном технологическом процессе, в зависимости от обстоятельств. При этом используют железо в качестве восстановителя и карбонат натрия в качестве флюса, а в результате получают расплавленный или порошкообразный металл или металлы в зависимости от их физических свойств и где это применимо, шлак определенного состава, образованный оксидом железа и сульфидом натрия, и газообразные выделения диоксида углерода. Чтобы обеспечить тот состав шлака, что необходимо для регенерации и повторного использования восстановителя и флюса, проводят реакции, используемые в приведенных ниже случаях, в общем уравнении которых применяются следующие общие определения:
Fe представляет собой участвующий в реакции элемент с нулевой степенью окисления, который при подаче в основной реактор действует как восстановитель или как активатор взаимодействия между атомами серы и натрия, в зависимости от обстоятельств;
Na2CO3 представляет собой участвующее в реакции химическое соединение, называемое карбонатом натрия, которое подается в основной реактор в качестве флюса;
Na2S представляет собой один из компонентов шлака, называемый сульфидом натрия, он образуется при протекании общей химической реакции и легко растворяется в воде;
FeO представляет собой другой компонент шлака, называемый оксидом железа, он образуется при протекании общей химической реакции и не растворяется в воде;
CO2 представляет собой газообразное соединение, называемое диоксидом углерода, оно образуется при протекании общей химической реакции.
(a) Для монометаллических серосодержащих руд цветных металлов:
MxSy+yFe+yNa2CO3→хМ+yNa2S+yFeO+yCO2,
где:
М представляет собой извлекаемый цветной металл, такой как свинец, серебро, цинк. медь, молибден, сурьма, но не ограничиваясь ими;
MxSy представляет собой химическую формулу серосодержащей руды, из которой предполагается извлекать металл М;
х и у указывают количество атомов металла М, извлекаемого из руды MxSy, и количество атомов серы в руде MxSy, соответственно; стехиометрические коэффициенты остальных реагентов и продуктов, образующихся при протекании процесса, зависят от их значений.
(b) Для монометаллических серосодержащих железных руд:
MxFeySz+(z-y)Fe+zNa2CO3→xM+zNa2S+zFeO+zCO2,
где:
M представляет собой извлекаемый цветной металл, такой как медь, мышьяк, свинец, цинк, но не ограничиваясь ими;
MxFeySz представляет собой химическую формулу серосодержащей железной руды, из которой предполагается извлекать металл М;
х, у, z указывают количество атомов извлекаемого металла М, количество атомов железа и серы, соответственно, в руде MxFeySz; стехиометрические коэффициенты остальных реагентов и продуктов, образующихся при протекании процесса, зависят от их значений.
(c) Для монометаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд, с золотом и/или серебром:
MxFeySz+(Au,Ag)m+nPb+(z-y)Fe+zNa2CO3→xM+m(Au,Ag)+nPb+zNa2S+zFeO+zCO2,
где:
M представляет собой извлекаемый цветной металл, такой как медь, мышьяк, свинец, цинк, но не ограничиваясь ими;
MxFeySz представляет собой химическую формулу серосодержащей железной или нежелезной (при у=0) руды, из которой предполагается извлекать металл М и сопутствующие ему драгоценные металлы;
х, у, z указывают количество атомов извлекаемого металла М, железа и серы, соответственно, в руде MxFeySz; стехиометрические коэффициенты остальных реагентов и продуктов, образующихся при протекании процесса, зависят от их значений; (Au,Ag)m представляет собой включения золота (Au), серебра (Ag) и электрума (Au/Ag), которые содержатся в минеральной матрице MxFeySz в количестве m;
Pb представляет собой металлический свинец, который добавляют в количестве n совместно с реагентами, чтобы он стал конечным носителем золота и серебра.
(d) Для сочетаний нескольких монометаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд:
[(M1)aFebSc+(c-b)Fe+cNa2CO3]+[(M2)xFeySz+(z-y)Fe+zNa2CO3]→a(M1)+x(M2)+(c+z)Na2S+(c+z)FeO+(c+z)CO2.
Иначе эта формула выражается в следующем виде:
(M1)aFebSc+(M2)xFeySz+[(c-b)+(z-y)]Fe+(c+z)Na2CO3→a(M1)+x(M2)+(c+z)Na2S+(c+z)FeO+(c+z)CO2,
где:
M1 и M2 представляют собой извлекаемые цветные металлы, такие как медь, мышьяк, но не ограничиваясь ими;
(M1)aFebSc и (M2)xFeySz представляют собой химические формулы серосодержащих железных или нежелезных (при у=0) руд, из которых предполагается извлекать цветные металлы M1 и М2;
подстрочные индексы а, b, с, а также х, у, z указывают количество атомов металлов М1 и М2, а также железа и серы в рудах (M1)aFebSc и (M2)xFeySz, соответственно; стехиометрические коэффициенты остальных реагентов (восстановителя и флюса) и продуктов, образующихся при протекании процесса (расплавленные металлы, шлак и газообразные выделения), зависят от их значений.
(e) Для биметаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд:
(М1)a(M2)bFeySz+(z-y)Fe+zNa2CO3→a(M1)b(M2)+zNa2S+zFeO+zCO2,
где:
M1 и M2 представляют собой извлекаемые цветные металлы, такие как сурьма, цинк, медь, серебро, мышьяк, кобальт, но не ограничиваясь ими;
(M1)a(M2)bFeySz представляет собой химическую формулу серосодержащей железной или нежелезной (при у=0) руды, из которой предполагается извлекать цветные металлы M1 и М2;
подстрочные индексы а, b, а также у, z указывают количество атомов металлов M1 и М2, а также железа и серы в руде (M1)a(M2)bFeySz, соответственно; стехиометрические коэффициенты остальных реагентов (восстановителя и флюса) и продуктов, образующихся при протекании процесса (расплавленные металлы, шлак и газообразные выделения), зависят от их значений.
(f) Для сочетаний биметаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд:
[(М1)a(M2)bFecSd+(M3)w(M4)xFeySz+[(d-c)+(z-y)]Fe+(d+z)Na2CO3]→a(M1)+b(M2)+w(M3)+x(M4)+(d+z)Na2S+(d+z)FeO+(d+z)CO2,
где:
M1, M2, М3 и M4 представляют собой извлекаемые цветные металлы, такие как сурьма, цинк, медь, серебро, мышьяк, кобальт, но не ограничиваясь ими;
(M1)a(M2)bFecSd и (M3)w(M4)xFeySz представляют собой химические формулы серосодержащих железных и нежелезных руд, из которых предполагается извлекать цветные металлы M1, М2, М3 и М4;
подстрочные индексы а, b, с, d, а также w, х, у, z указывают количество атомов металлов M1, М2, М3 и М4, а также железа и серы в рудах (M1)a(M2)bFecSd и (M3)w(M4)xFeySz, соответственно; стехиометрические коэффициенты остальных реагентов (восстановитель и флюс) и продуктов, образующихся при протекании процесса (расплавленные металлы, шлак и газообразные выделения), зависят от их значений.
Следует отметить, что вышеупомянутый стехиометрический состав действителен даже при наличии некоторых из следующих ситуаций (или всех этих ситуаций в сочетании):
- когда химические формулы биметаллических серосодержащих руд содержат один и тот же цветной металл, т.е. когда (M1, М2) частично совпадают с (М3, М4);
- когда в сочетании биметаллических серосодержащих руд одна руда является рудой железа, а другая руда является рудой цветного металла.
В этом смысле одновременное наличие обеих ситуаций, упомянутых выше, будет соответствовать следующему стехиометрическому уравнению, где М4=М2 и у=0:
[(M1)a(M2)bFecSd+(M3)w(M2)xSz+[(d-c)+(z)]Fe+(d+z)Na2CO3]→a(M1)+(b+x)(M2)+w(M3)+(d+z)Na2S+(d+z)FeO+(d+z)CO2.
Изобретение представляет собой альтернативу обычным способам извлечения черных и цветных металлов из серосодержащих руд. В нем использован усовершенствованный процесс прямого восстановления, не сопровождающийся выбросами диоксида серы и накоплением шлака, которые образуются при обычной металлургической переработке, что сводит к минимуму загрязнение окружающей среды. Кроме того, эксплуатационные расходы металлургического процесса существенно уменьшаются за счет регенерации и повторного использования железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса.
В настоящее время извлечение металлов из руд осуществляют традиционными и современными способами. С одной стороны, мы видим обычные пирометаллургические процессы, включающие в себя предварительный обжиг руды перед извлечением металлов в печах, а с другой стороны, комбинированные пиро-, гидро- и электрометаллургические процессы, в которых сульфидные руды сначала обжигают, затем выщелачивают извлекаемый металл, а растворенный металл выделяют электроосаждением. Однако эти процессы сильно загрязняют окружающую среду. Что касается современных способов, то особое значение приобретает биометаллургический процесс, в котором для извлечения металла используют бактерии, однако такой процесс протекает медленно. С другой стороны, гидрометаллургический способ применяют также при высоком давлении, что приводит к значительным инвестиционным затратам и высоким эксплуатационным расходам.
Новый металлургический процесс включает в себя следующие стадии:
- извлечение металлов в плавильной печи с использованием железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса;
- селективное растворение в воде сульфида натрия из шлака и фильтрация твердого остатка оксида железа;
- регенерация карбоната натрия с целью повторного его использования;
- удаление газообразного сероводорода и получение элементарной серы;
- спекание оксида железа в агломерат с целью последующего восстановления до металлического железа;
- формирование восстановительных газов, оксида углерода и водорода;
- регенерация металлического железа из оксида железа с целью повторного его использования.
Предлагаемая технологическая инновация сочетает в себе новые пирометаллургические и гидрометаллургические процессы, отличающиеся от обычных процессов отсутствием необходимости проводить предварительный обжиг концентрата серосодержащей руды. Она выгодно отличается от используемых в настоящее время процессов в техническом и экономическом отношении, поскольку обходится без перевода металла окисленное состояние и использует один реактор для извлечения металла. Эта инновация предусматривает регенерацию металлургического сырья с целью его повторного использования и для регенерации использует дополнительные процессы, протекающие с высокой скоростью и не сопровождающиеся накоплением шлака или выбросом загрязняющих газов. В итоге, извлечение металлов обеспечивается при низких эксплуатационных расходах в экологически чистом режиме, что позволяет избежать высоких затрат на экологическую реабилитацию.
Следует отметить, что предлагаемое изобретение можно также использовать для переработки хвостов и для решения экологических проблем, которые оставались нерешенными в течение многих лет из-за того, что горнодобывающая промышленность не несла ответственности за загрязнение окружающей среды и до последнего времени сложившееся положение не могло быть исправлено из-за высоких издержек.
Следовательно, при использовании этого способа повышается экономическая жизнеспособность горнодобывающих проектов даже в случае снижения цен на металл. Этот способ позволяет горнодобывающим компаниям снизить ограничения и сократить денежные затраты на добывающую деятельность и в результате получать более высокие доходы от экспорта металлов, а не от экспорта рудных концентратов. Кроме того, эта чистая и экологически безопасная технология позволяет радикально сократить затраты на закрытие шахт. В результате этот способ обеспечивает более высокий уровень рентабельности и устойчивости горнодобывающей деятельности.
С другой стороны, от постепенного расширения использования предлагаемого способа в горнодобывающей деятельности выиграет правительство благодаря улучшению торгового баланса в результате увеличения экспорта и вследствие роста налоговых поступлений, которые будут получены за счет более высоких доходов от бизнеса. Это, в свою очередь, окажет положительное влияние на региональные и местные органы власти благодаря более высоким поступлениям в виде платы за право разработки недр. Увеличение активности в горнодобывающей промышленности будет означать увеличение источников прямой и косвенной занятости, а также развитие других секторов экономики, таких как металлургическая, металлообрабатывающая и строительная промышленность. Кроме того, снизятся издержки на выполнение экологических обязательств. В целом, у этого способа есть потенциал для обеспечения правительству более высоких доходов и. следовательно, для повышения социально-экономического благосостояния населения.
Это технологическое новшество обеспечивает целый ряд преимуществ в природоохранной области, начиная от регенерации и повторного использования сырьевых материалов, предотвращения накопления шлака и выделения загрязняющих газов при извлечении металлов, и заканчивая переработкой хвостов от текущей добычи полезных ископаемых, а также выполнением экологических обязательств, в результате чего уменьшается загрязнение рек, сельскохозяйственных угодий и снижается вредное воздействие на природные ресурсы. Другими словами, это значительно смягчает экологические последствия от деятельности горнодобывающей промышленности.
Наконец, вследствие всего упомянутого выше настоящее изобретение позволяет улучшить здоровье населения в прилегающих к горнодобывающим предприятиям районах путем уменьшения газовых выбросов и токсичных отходов, а также за счет устранения рисков, связанных с потенциальным прорывом плотин в хвостохранилищах. Аналогичным образом, вследствие ослабления негативного воздействия на сельскохозяйственную, рыболовецкую и животноводческую деятельность населения, снижаются риски возникновения социальных конфликтов, что позволяет повысить жизнеспособность горнодобывающих проектов и приводит, в свою очередь, к интенсификации работы над социальными проблемами и к увеличению доходов местного населения. В заключение следует сказать, что этот инновационный процесс извлечения металлов способствует установлению гармонии между горнодобывающей деятельностью, природоохранной деятельностью и интересами населения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Процесс металлургического извлечения
1а - концентраты серосодержащих железных и нежелезных руд с включениями золота там. где это применимо
1b - восстановитель (Fe)
1с - флюс (Na2CO3)
1d - шлак (FeO и Na2S)
1е - расплавленные металлы
1f - газообразный диоксид углерода на повторное использование
1g - плавильная печь
Фиг. 2. Растворение и разделение компонентов шлака фильтрованием
2а - вода (H2O)
2b - шлак (FeO и Na2S)
2с - спекание (FeO)
2d - фильтрованный раствор (Na2S+H2O)
2е - растворение и фильтрование
Фиг. 3. Регенерация карбоната натрия для повторного использования
3а - сероводород или сульфид водорода (H2S)
3b - фильтрованный раствор (Na2S+H2O)
3с - повторно используемый диоксид углерода (CO2)
3d - пересыщенный раствор карбоната натрия (Na2CO3+H2O)
3е - карбонат натрия (Na2CO3) или регенерированный флюс
3f - плавильная печь для концентратов
3g - вода (H2O)
3h - растворный реактор (Na2S+H2O+Na2CO3): пересыщенный и фильтрованный растворы
Фиг. 4. Удаление сероводорода и извлечение элементарной серы
4а - вода (H2O)
4b - воздух (O2)
4с - газообразный сероводород (H2S)
4d - газотвердый реактор (гидроксид железа Fe2(OH)6 и сероводород H2S)
4е - регенерированный гидроксид железа (Fe2(OH)6)
4f - элементарная сера (S)
4g - сульфид железа с водой (Fe2S3+H2O)
Фиг. 5. Спекание
5а - отфильтрованные остатки оксида железа (FeO)
5b - гранулы оксида железа (FeO)
5с - печь для спекания
Фиг. 6. Формирование восстановительных газов
6а - восстановительные газы (СО+Н2)
6b - атмосферный кислород и водяной пар (O2 и H2O)
6с - уголь (С) или металлургический кокс (очищенный от серы С) или природный газ (CH4)
6d - повторно используемые газы (CO2 и СО)
6е - пламенная печь
Фиг. 7. Регенерация железа в качестве восстановителя для повторного использования
7а - восстановительные газы (СО+Н2)
7b - металлическое железо (Fe)
7с - гранулы оксида железа (FeO)
7d - восстановительная печь
Фиг. 8. Обобщенный процесс извлечения железа и цветных металлов, а также золота в качестве включения, где это применимо, путем плавки концентратов серосодержащих руд с регенерацией и повторным использованием металлургического сырья
8а - концентраты серосодержащих руд с вкраплениями золота, если они имеются
8b - повторно используемое в качестве восстановителя железо (Fe)
8с - повторно используемый в качестве флюса карбонат натрия (Na2CO3)
8d - оксид железа и сульфид натрия (FeO+Na2S) в качестве шлаков
8е - расплавленные металлы
8f - диоксид углерода (СО2) на повторное использование
8g - плавильная печь для концентратов
8h - вода (H2O)
8i - растворение и фильтрование
8j - отфильтрованные остатки оксида железа (FeO)
8k - растворный реактор (Na2S+H2O)
8l - вода (H2O)
8m - подготовленный раствор (Na2CO3+H2O)
8n - регенерированный карбонат натрия (Na2CO3)
8о - печь для спекания
8р - гранулы оксида железа (FeO)
8q - металлическое железо или железо прямого восстановления (Fe)
8r - циркулирующие газы (CO2 и СО)
8s - восстановительная печь
8t - пламенная печь
8u - уголь (С) или металлургический кокс (очищенный от серы С) или природный газ (СН4)
8v - воздух и водяной пар (O2 и H2O)
8w - восстановительные газы (СО+Н2)
8х - газотвердый реактор (гидроксид железа Fe2(OH)6 и сероводород H2S)
8у - сульфид железа с водой (Fe2S3+H2O)
8z - элементарная сера (S)
8аа - гидроксид железа (Fe2(OH)6)
8ab - вода (H2O)
8ас - воздух (O2)
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение представляет собой новый технологический процесс из семи стадий, которые подробно описаны со ссылкой на следующие блок-схемы.
Блок-схема на фиг. 1 изображает металлургический процесс извлечения металлов, таких как серебро, цинк, медь, молибден, сурьма, мышьяк, железо, вкрапленное золото, если оно имеется, но не ограничиваясь ими, путем плавки концентратов серосодержащих железных и/или нежелезных руд (1а). Этот процесс проводят в плавильной печи (1g) путем загрузки 3 реагентов: концентрата железной и/или нежелезной руды с золотом в виде включения, если оно имеется (1а), железа (Fe) в качестве восстановителя (1b) и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса (1с), чтобы получить в результате проведения металлургического процесса расплавленный металл или металлы, содержащие металлические элементы из концентратов железных и/или нежелезных руд, включая золото (1е). если оно имеется, шлак, состоящий из оксида железа (FeO) и сульфида натрия (Na2S) (1d), и газообразные выделения диоксида углерода (CO2) (1f), который улавливают и подвергают повторному использованию.
Блок-схема на фиг. 2 изображает процесс растворения компонента шлака, образовавшегося в плавильной печи концентрата серосодержащих железных и/или нежелезных руд, упомянутых на предыдущей стадии. На этой стадии шлак, содержащий оксид железа (FeO) и сульфид натрия (Na2S) (2b), вместе с водой (H2O) (2а) подают в растворный реактор и получают после фильтрации (2е) два продукта: фильтрованный раствор сульфида натрия (Na2S) и воду (H2O) (2d), а также твердый остаток оксида железа (FeO), который после предварительной агломерации подвергают спеканию (2с).
Блок-схема на фиг. 3 изображает процесс регенерации карбоната натрия в качестве флюса. Этот процесс протекает в растворном реакторе (3h), куда подают фильтрованный раствор сульфида натрия (Na2S+H2O) (3b), пересыщенный раствор карбоната натрия и воду (Na2CO3+H2O) (3d), продувают через эту смесь повторно используемый диоксид углерода (CO2) (3с) и получают 3 продукта: газообразный сероводород (H2S) (3а), который улавливается для последующей обработки, воду (H2O) (3g) и регенерированный карбонат натрия (Na2CO3) (3е), который повторно используется в процессе, причем большая его часть подается в плавильную печь для концентратов (3f), а меньшая часть используется для приготовления пересыщенного раствора карбоната натрия в воде (Na2CO3+H2O) (3d).
Блок-схема на фиг. 4 изображает процесс удаления сероводорода и извлечения серы. Для этой цели газообразный сероводород (H2S) (4с) подают в газотвердый реактор (4d), содержащий кристаллы гидроксида железа (Fe2(OH)6) (4е). При взаимодействии этих компонентов образуется сульфид железа (Fe2S3) и вода (H2O) (4g). Затем к этим продуктам добавляют воздух, содержащий кислород (O2) (4b), при взаимодействии с кислородом из них образуются 3 продукта: вода (Н2О) (4а), элементарная сера (S) (4f) и гидроксид железа (Fe2(OH)6) (4е), который повторно используется в этом же процессе.
Блок-схема на фиг. 5 изображает процесс спекания твердых остатков оксида железа (FeO) (5а). которые были получены путем растворения шлакового компонента и последующего фильтрования. Перед спеканием вышеупомянутые твердые остатки агломерируют (5b) и готовят к нагреванию до определенной температуры в печи для спекания (5с), где они уплотняются и затем затвердевают при последующем охлаждении, образуя гранулы, устойчивые к сжатию, которому они подвергаются при регенерации железа в качестве восстановителя.
Блок-схема на фиг. 6 изображает процесс сжигания угля, металлургического кокса или природного газа для получения восстановительных газов - оксида углерода и водорода - в пламенной печи (6е) путем подачи угля или металлургического кокса или природного газа (6с), воздуха и водяного пара (О2 и Н2О) (6b) и повторно используемого диоксида углерода (СО2) (остаток от процесса восстановления железа) и оксида углерода (СО) (остаток непрореагировавшего восстановительного газа), водяного пара (H2O) и природного газа (СН4), при использовании последнего (6d), чтобы снова получить восстановительные газы - оксид углерода (СО) и водород (Н2) (6а) - из пламенной печи.
Блок-схема на фиг. 7 изображает процесс регенерации восстановителя путем восстановления железа, содержащегося в оксиде железа. Для этой цели используются восстановительные газы - оксид углерода и водород. При проведении этого процесса в восстановительную печь (7d) загружают гранулы оксида железа (FeO) (7с), а затем подают восстановительные газы - оксид углерода (СО) и водород (Н2) (7а) - и таким образом получают металлическое железо (Fe) (7b) путем снижения степени окисления железа с +2 до нуля. В результате этого происходит регенерация восстановителя, после чего становится возможным его повторное использование в плавильной печи для концентрата серосодержащей руды, где происходит извлечение цветных металлов, причем вместе с газообразным диоксидом углерода (СО2) (7е) удаляются и остатки оксида углерода (СО), не вступившие в реакцию при протекании этого процесса.
Путем последовательной интеграции всех вышеприведенных блок-схем получена обобщенная блок-схема (фиг. 8) нового металлургического процесса для извлечения черных и цветных металлов из серосодержащих руд (8а), усовершенствованного за счет того, что пирометаллургический процесс прямого восстановления осуществляется с уменьшением эксплуатационных расходов и минимальным загрязнением окружающей среды, благодаря регенерации и повторному использованию железа (Fe) (8b) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2Co3) (8с) в качестве флюса.
Далее приведены предпочтительные примеры реализации технологической инновации, описанной в предыдущих пунктах.
Первый предпочтительный пример: извлечение меди и золота или других металлов, таких как кобальт, мышьяк и железо, если это применимо, путем плавления концентратов серосодержащих руд, таких как халькопирит, халькоцит, борнит, энаргит, карролит и теннантит
Извлечение меди, золота в виде включения и других сопутствующих металлов из серосодержащих руд (халькопирит CuFeS2, халькоцит Cu2S, борнит Cu5FeS4. энаргит Cu3AsS4, карролит CuCo2S4 и теннантит Cu12As4S13) основано на использовании соответствующего количества железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса. В результате протекания химической реакции между этими реагентами образуются следующие продукты: металлическая медь (Cu), сплавленная с золотом, если оно имелось в виде включений, шлак, содержащий оксид железа (FeO) и сульфид натрия (Na2S), и газообразные выделения диоксида углерода (СО2).
Что касается халькопирита, серосодержащей руды с химической формулой CuFeS2, из которой извлекают медь (Cu), то плавление концентратов этой серосодержащей руды с железом (Fe) в качестве восстановителя и карбонатом натрия (Na2CO3) в качестве флюса следует проводить с учетом соответствующих стехиометрических количеств, требуемых не только для прямого восстановления меди (Cu), но и для получения шлака определенного состава, чтобы обеспечить регенерацию и повторное использование железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса в последующих процессах. Это означает, что шлак, полученный в процессе прямого восстановления меди (Cu), должен состоять из не более чем двух соединений, причем одно из них должно растворяться в воде. Другими словами, шлак должен состоять из нерастворимого оксида железа (FeO) и легкорастворимого сульфида натрия (Na2S), чтобы продукты химической реакции в реакторе представляли собой расплавленную медь (Cu) высокой плотности, содержащую золото, если оно имелось в виде включений, жидкотекучий щелочной шлак низкой плотности и газообразный оксид углерода (СО2), согласно следующему уравнению реакции:
CuFeS2+Au+Fe+2Na2CO3→Cu+Au+2Na2S+2FeO+2CO2.
Количество флюса, подаваемого в реактор, должно быть таким, чтобы сульфид железа (FeS) не появлялся в шлаке. Согласно химической термодинамике, реакция начинает протекать при температуре 1100°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 1350°С.
С учетом механизма реакций, протекающих при прямом восстановлении меди из серосодержащих руд (халькопирит, халькоцит, борнит, энаргит, карровит и теннантит), количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое является восстановителем в вышеупомянутом процессе, непосредственно связано с количеством атомов серы (S) в сульфидной руде, а количество грамм-атомов или эквивалентную массу железа, которое содержится в серосодержащей руде меди, такой как халькопирит и борнит, следует вычесть из полученного количества, если это применимо. С другой стороны, количество молей или эквивалентная масса карбоната натрия (Na2CO3), который является участвующим в реакции флюсом в вышеупомянутом процессе, также непосредственно связано с количеством атомов серы в химической формуле халькопирита или другой серосодержащей руды меди, такой как халькоцит, борнит, энаргит, карролит и теннантит, согласно приведенным ниже химическим реакциям:
Cu2S+Fe+Na2CO3→2Cu+FeO+Na2S+CO2
Cu5FeS4+3Fe+4Na2CO3→5Cu+4FeO+4Na2S+4CO2
Cu3AsS4+4Fe+4Na2CO3→3Cu+As+4FeO+4Na2S+4CO2
CuCo2S4+4Fe+4Na2CO3→Cu+2Co+4FeO+4Na2S+4CO2
Cu12As4Sl3+13Fe+13Na2CO3→12Cu+4As+13FeO+13Na2S+13CO2.
Второй предпочтительный пример: извлечение свинца и серебра путем плавления концентратов серосодержащих руд свинца, таких как галенит, и серебра, таких как акантит, по отдельности или в сочетании
В этом процессе извлечение металлического свинца из галенита (PbS) - свинцовой серосодержащей руды - основано на соответствующем использовании железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса. В результате протекания химической реакции между этими реагентами образуются следующие продукты: расплавленный металлический свинец, шлак, содержащий оксид железа (FeO) и сульфид натрия (Na2S), и газообразные выделения диоксида углерода (CO2). Для обеспечения эффективного контроля образования шлака, что имеет важное значение, используют химическую формулу PbS галенита - свинцовой серосодержащей руды, из которой извлекают металлический свинец. Следует учитывать, что использование усовершенствованного процесса прямого восстановления предусматривает применение восстановителя и флюса в соответствующем стехиометрическом соотношении, чтобы обеспечить возможность регенерации и повторного использования этого металлургического сырья. Для этого необходимо, чтобы образовавшийся шлак состоял из не более чем двух соединений, причем одно из них должно растворяться в воде. Следует стремиться к тому, чтобы шлак, полученный при извлечении свинца в плавильной печи, состоял только из нерастворимого оксида железа (FeO) и водорастворимого сульфида натрия (Na2S), что требует полного исключения образования сульфида железа (FeS) в шлаке и может быть достигнуто, если основной реакцией процесса прямого восстановления с использованием железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса является следующая реакция:
PbS+Fe+Na2CO3→Pb+Na2S+FeO+CO2.
Согласно химической термодинамике, вышеупомянутая реакция начинает протекать при температуре 950°С и предпочтительно завершается при температуре 1400°С.
Аналогичным образом, при извлечении серебра из серосодержащих руд, таких как акантит или Ag2S (аргентит при температурах выше 177°С), но не ограничиваясь ими, следует обеспечить надлежащее использование железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса. В результате протекания химической реакции между этими реагентами образуются следующие продукты: расплавленное металлическое серебро, шлак, содержащий оксид железа (FeO) и сульфид натрия (Na2S). и газообразные выделения диоксида углерода (CO2). Что касается шлака, то применяются те же критерии и технические обоснования его образования, поэтому необходимо, чтобы в печи для плавления концентратов серосодержащих руд протекала следующая химическая реакция:
Ag2S+Fe+Na2CO3→2Ag+Na2S+FeO+CO2.
Согласно химической термодинамике, вышеупомянутая реакция начинает протекать при температуре 775°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 1425°С.
При этом с различными сульфидными рудами серебра, такими как акантит (Ag2S). обычно ассоциируется галенит (PbS), поэтому реагенты должны обрабатываться в плавильной печи так, чтобы протекала следующая химическая реакция:
PbS+Ag2S+2Fe+2Na2CO3→Pb+2Ag+2Na2S+2FeO+2CO2.
Следует отметить, что акантит (Ag2S) вносит еще один атом серы (S) в реагенты, что должно отражаться на количестве железа в качестве восстановителя и карбоната в качестве флюса. Согласно химической термодинамике, вышеупомянутая реакция начинает протекать при температуре 950°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 1150°С, хотя экспериментально установлено, что реакция протекает полностью при температуре 950°С.
С учетом вышеизложенного следует вывод о том, что в процессе прямого восстановления свинца из серосодержащей руды количество молей или эквивалентная масса карбоната натрия (Na2CO3), который в этом процессе является участвующим в реакции флюсом, непосредственно связано с количеством атомов серы в химической формуле галенита, или сульфида свинца (PbS) - минералогического компонента, в котором содержится извлекаемый свинец. Аналогично, количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое в этом процессе является восстановителем, непосредственно связано с числом грамм-молей полученного оксида железа (FeO), а поскольку оно зависит от числа грамм-молей кислорода (O2), выделяющегося при протекании химической реакции, то требуемое количество грамм-атомов железа (Fe) зависит от числа молей карбоната натрия (Na2CO3), используемого в качестве флюса, а также от числа атомов серы (S) в галените или сульфиде свинца (PbS).
Третий предпочтительный пример: извлечение цинка и серебра путем плавления концентратов серосодержащих руд цинка, таких как сфалерит, и серебра, таких как акантит, по отдельности или в сочетании
В этом процессе извлечение металлического цинка из сфалерита (ZnS) - содержащей цинк серосодержащей руды - осуществляют путем применения усовершенствованного процесса прямого восстановления, который основан на соответствующем использовании железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса. В результате протекания химической реакции между этими реагентами образуются следующие продукты: пары металлического цинка (которые сжижают путем конденсации), легкий жидкотекучий шлак, содержащий оксид железа (FeO) и сульфид натрия (Na2S), и газообразные выделения диоксида углерода (CO2). Важно обеспечить эффективный контроль образования шлака в процессе прямого восстановления. После загрузки концентрата сфалерита в плавильную печь подают железо (Fe) в качестве восстановителя и карбонат натрия (Na2CO3) в качестве флюса. Подачу этого металлургического сырья следует производить в таком стехиометрическом соотношении, чтобы обеспечить возможность регенерации восстановителя и флюса из продуктов, полученных при протекании химической реакции, и их повторного использования. Для этого необходимо, чтобы образовавшийся шлак состоял из не более чем двух соединений, причем одно из них должно растворяться в воде. Следует стремиться к тому, чтобы шлак, полученный при извлечении металлического цинка в плавильной печи, состоял только из нерастворимого оксида железа (FeO) и водорастворимого сульфида натрия (Na2S), что требует полного исключения образования сульфида железа (FeS) в шлаке и может быть достигнуто, если основной реакцией этого процесса является следующая реакция:
ZnS+Fe+Na2CO3→Zn+Na2S+FeO+CO2.
Согласно химической термодинамике, реакция начинается при температуре 1000°С и предпочтительно завершается при температуре 1850°С.
Если сфалерит (ZnS) ассоциирован с серосодержащими серебряными рудами, такими как акантит (Ag2S), то химическая реакция, протекающая в плавильной печи, имеет следующий вид:
ZnS+Ag2S+2Fe+2Na2CO3→Zn+2Ag+2Na2S+2FeO+2CO2.
Следует отметить, что серебро, сопутствующее сульфидам цинка в виде акантита или Ag2S, вносит в реагенты еще один атом серы (S), что влияет на необходимое количество железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса. Согласно химической термодинамике, реакция начинает протекать при температуре 950°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 1150°С.
С учетом вышеизложенного следует вывод о том. что в процессе прямого восстановления цинка из содержащей его серосодержащей руды количество молей или эквивалентная масса карбоната натрия (Na2CO3), который в этом процессе является участвующим в реакции флюсом, непосредственно связано с количеством атомов серы в химической формуле сфалерита (ZnS) - минералогического компонента, в котором содержится извлекаемый цинк. Аналогичным образом, количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое в этом процессе является восстановителем, непосредственно связано с числом грамм-молей полученного оксида железа (FeO), а поскольку оно зависит от количества грамм-молей кислорода (O2), выделяющегося при протекании химической реакции, то требуемое количество грамм-атомов железа (Fe) зависит от числа молей карбоната натрия (Na2CO3), используемого в качестве флюса, а также от числа атомов серы (S) в сфалерите (ZnS).
Четвертый предпочтительный пример: извлечение золота, серебра и железа путем плавления концентратов серосодержащих золото-железных руд, таких как пирит, пирротит и марказит, но не ограничиваясь ими
В этом процессе извлечение золота (Au), серебра (Ag) и железа (Fe), содержащихся в серосодержащих железных рудах, таких как пирит (FeS2), пирротит (FeS), марказит (FeS2), осуществляют путем применения усовершенствованного процесса прямого восстановления с надлежащим использованием карбоната натрия в качестве флюса и дополнительного количества железа в качестве активатора взаимодействия между атомами, в зависимости от вида руды. Содержание железа в моносульфидных железных рудах (пирротит) достаточно для того, чтобы вызвать химические реакции между реагентами, позволяющие извлекать золото и серебро. Что касается бисульфидных железных руд, то когда количество атомов серы в реагентах оказывается вдвое больше, приходится добавлять стехиометрически необходимое количество железа в качестве реагента, чтобы оно эффективно действовало в качестве активатора взаимодействия между атомами в химической реакции. Однако для эффективного извлечения драгоценных металлов - золота и серебра - в плавильную печь необходимо вводить не только концентраты серосодержащей железной руды с дополнительным количеством карбоната натрия и железа, но и свинец, чтобы он вместе с драгоценными металлами, золотом и серебром, образовал расплавленный металлический продукт высокой плотности, который возможно сливать. Он легко отделяется от другого продукта, называемого шлаком, который имеет низкую плотность и низкую вязкость, поскольку, в основном, состоит из оксида железа (FeO) и сульфида натрия (Na2S). А третьим продуктом являются газообразные выделения диоксида углерода (CO2).
Следует отметить, что металлический свинец - тот, что подают в плавильную печь совместно с реагентами - получают в виде расплавленного металлического продукта, содержащего золото и серебро, также находящиеся в расплавленном состоянии. С другой стороны, для обеспечения эффективного контроля образования шлака необходимо, чтобы плавление концентрата сульфидной железной руды, как и в случае золотосодержащих пиритов, которые загружают в печь с дополнительным количеством железа (Fe) и необходимым количеством карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса, проводилось с учетом соответствующих стехиометрических количеств этого металлургического сырья - не только для максимального извлечения золота и серебра, но и для образования шлака определенного состава, позволяющего проводить регенерацию и повторно использовать железо (Fe) в качестве восстановителя и карбонат натрия (Na2CO3) в качестве флюса в последующих процессах. Для этого необходимо, чтобы образовавшийся при извлечении золота (Au) шлак состоял из не более чем двух соединений, причем одно из них должно растворяться в воде. При протекании химической реакции в плавильной печи образуются три продукта: во-первых, расплавленный металл высокой плотности, состоящий из золота, серебра и свинца, во-вторых, жидкотекучий шлак низкой плотности, образованный оксидом железа и сульфидом натрия (FeO и Na2S) и, наконец, газообразные выделения диоксида углерода (CO2) согласно следующей реакции:
Au+Ag2S+Pb+FeS2+2Fe+3Na2CO3→Au+2Ag+Pb+3Na2S+3FeO+3CO2.
В соответствии с химической термодинамикой и с учетом затрат энергии реакция преимущественно протекает при температуре от 775°С до 950°С. Вышеуказанная химическая реакция приведена лишь для наглядности, поскольку известно, что руды содержат серебро в значительно меньших количествах (унции/т), чем пирит.
Следует отметить, что серебро ассоциировано с сульфидами железа в виде акантита Ag2S (аргентита при температуре выше 177°С) и, следовательно, вносит еще один атом серы (S) в реагенты, что влияет на необходимое количество железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса. Аналогично, количество флюса, вводимого в реактор, должно быть таким, чтобы в шлаке не появлялся сульфид железа (FeS).
С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что в том случае, если пирит (FeS2) ассоциирован не с серосодержащей серебряной рудой, а является золотосодержащим пиритом, то в плавильной печи будет протекать следующая химическая реакция:
Au+Pb+FeS2+Fe+2Na2CO3→Au+Pb+2Na2S+2FeO+2CO2.
В соответствии с химической термодинамикой и с учетом затрат энергии, реакция преимущественно протекает при температуре от 750°С до 950°С. Следует отметить, что процесс извлечения золота из золотосодержащего пирита или дисульфида железа (FeS2) характеризуется, с одной стороны, тем, что количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое является восстановителем в этом процессе, непосредственно связано с количеством атомов серы (S) в пирите, или в дисульфиде железа (FeS2), а количество грамм-атомов или эквивалентную массу железа, содержащегося в золотосодержащем пирите, следует вычесть из расчетного значения. С другой стороны, количество молей или эквивалентная масса карбоната натрия (Na2CO3), который является участвующим в реакции флюсом в процессе извлечения золота, также непосредственно связано с количеством атомов серы в химической формуле пирита или дисульфида железа (FeS2).
Следует отметить, что с помощью дополнительных металлургических процессов, таких как растворение части шлака (растворимого сульфида натрия (Na2S)), отделение фильтрацией твердого остатка (FeO), агломерация и спекание гранул оксида железа (FeO) и восстановление железа из гранул оксида железа с использованием восстановительных газов (оксида углерода и водорода), в конечном счете получают металлическое железо.
Пятый предпочтительный пример: извлечение сурьмы и серебра путем плавления концентратов стибнита, стефанита и тетраэдрита
В этом процессе извлечение металлической сурьмы из серосодержащей руды осуществляется путем применения усовершенствованного процесса прямого восстановления с регенерацией и повторным использованием металлургического сырья. Он основан на надлежащем использовании железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса, а продуктами химической реакции между этими реагентами являются металлическая сурьма, шлак, состоящий главным образом из нерастворимого оксида железа (FeO) и водорастворимого сульфида натрия (Na2S), и газообразные выделения, состоящие в основном из диоксида углерода (CO2). Для эффективного контроля образования шлака концентрат стибнита или трисульфида сурьмы (Sb2S3), который представляет собой серосодержащую руду, из которой извлекают металлическую сурьму, следует загрузить в плавильную печь. Затем в реактор подают восстановитель (Fe) и карбонат натрия (Na2CO3) в качестве флюса в таком стехиометрическом соотношении, которое позволяет регенерировать и повторно использовать это металлургическое сырье в последующих процессах. Для этой цели следует контролировать образование шлака, чтобы он состоял из не более чем двух соединений, одно из которых должно растворяться в воде. Следует отметить, что шлак, полученный в плавильной печи во время извлечения металлической сурьмы, состоит только из оксида железа (FeO) и сульфида натрия (Na2S), т.е. образование сульфида железа (FeS) в шлаке не допускается. Для этого необходимо, чтобы реакция прямого восстановления с использованием железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса протекала согласно следующему уравнению:
Sb2S3+3Fe+3Na2CO3→2Sb+3Na2S+3FeO+3CO2.
Согласно химической термодинамике, реакция в этом случае начинает протекать при температуре 300°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 625°С.
С учетом вышеизложенного следует вывод о том. что в процессе прямого восстановления сурьмы из серосодержащей сурьмяной руды количество молей или эквивалентная масса карбоната натрия (Na2CO3), который в этом процессе является участвующим в реакции флюсом, непосредственно связано с количеством атомов серы в химической формуле стибнита или трисульфида сурьмы (Sb2S3) - минералогического компонента, содержащего извлекаемую сурьму. Аналогичным образом, количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое в этом процессе является восстановителем, непосредственно связано с числом грамм-молей получаемого оксида железа (FeO), а поскольку оно зависит от числа грамм-молей кислорода (O2), выделяющегося при протекании химической реакции, требуемое количество грамм-атомов атомов железа (Fe) зависит от числа молей карбоната натрия (Na2CO3), используемого в качестве флюса, а также от числа атомов серы (S) в концентрате стибнита или трисульфида сурьмы (Sb2S3).
Что касается извлечения серебра и сурьмы из стефанита (Ag5SbS4), то применяется процедура, установленная для серосодержащих руд цветных металлов, содержащих два поливалентных металла:
Ag5SbS4+4Fe+4Na2CO3→5Ag+Sb+4Na2S+4FeO+4CO2.
Что касается извлечения сурьмы и серебра из серебросодержащего тетраэдрита (Ag3SbS3+х(Fe,Zn)6Sb2S9), то считают, что в этом случае х=1 и серебро заменило медь в серосодержащей соли и применяют процедуру, установленную для сочетания биметаллических серосодержащих железных и нежелезных руд:
Ag3SbS3+(Fe,Zn)6Sb2S9+6Fe+12Na2CO3→3Ag+3Sb+6Zn+12Na2S+12FeO+12CO2.
Шестой предпочтительный пример: извлечение молибдена путем плавления концентратов молибденита
В этом процессе извлечение металлического молибдена из серосодержащей руды - молибденита (MoS2) - осуществляется путем применения усовершенствованного процесса прямого восстановления, который основан на надлежащем использовании железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса, а продуктами химической реакции между этими реагентами являются: металлический порошок молибдена благодаря высокой температуре его плавления, легкий жидкотекучий шлак, образованный оксидом железа (FeO) и сульфидом натрия (Na2S), и газообразные выделения диоксида углерода (CO2). Учитывая важность этого условия, необходимо также, чтобы во время вышеупомянутого процесса прямого восстановления осуществлялся эффективный контроль образования шлака. Для этой цели, пока концентраты молибденита находятся в плавильной печи, в нее подают железо (Fe) в качестве восстановителя и карбонат натрия (Na2CO3) в качестве флюса, причем подачу этого металлургического сырья следует производить в таком стехиометрическом соотношении, чтобы обеспечить возможность регенерации восстановителя и флюса из продуктов, полученных при протекании химической реакции. Это может быть достигнуто, если шлак будет состоять из не более чем двух соединений, одно из которых должно растворяться в воде. В этом смысле следует следить за тем, чтобы шлак, полученный при извлечении молибдена в плавильной печи, состоял только из нерастворимого соединения оксида железа (FeO) и водорастворимого соединения сульфида натрия (Na2S), что подразумевает, по существу, полное исключение образования сульфида железа (FeS) в шлаке, что может быть обеспечено, если основной реакцией процесса прямого восстановления с использованием железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса является следующая реакция:
MoS2+2Fe+2Na2CO3→Mo+2Na2S+2FeO+2CO2.
В соответствии с химической термодинамикой и учитывая затраты энергии, реакция начинает протекать при температуре 1175°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 1375°С.
Из вышесказанного следует вывод о том, что в процессе прямого восстановления молибдена из серосодержащей руды количество молей или эквивалентная масса карбоната натрия (Na2CO3), который является участвующим в реакции флюсом, непосредственно связано с количеством атомов серы в химической формуле молибденита или дисульфида молибдена (MoS2). Аналогичным образом, количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое в этом процессе является восстановителем, непосредственно связано с числом грамм-молей получаемого оксида железа (FeO), а поскольку оно зависит от числа грамм-молей кислорода (O2), выделяющегося при протекании химической реакции, требуемое количество грамм-атомов атомов железа (Fe) зависит от числа молей карбоната натрия (Na2CO3), используемого в качестве флюса, а также от числа атомов серы (S) в концентрате молибденита или бисульфида молибдена (MoS2).
Седьмой предпочтительный пример: извлечение мышьяка с золотом и/или мышьяка с серебром путем плавления концентратов золотосодержащего арсенопирита и/или прустита, соответственно
В процессе извлечения металлического мышьяка (As) и золота (Au) из золотосодержащего арсенопирита (AsFeS и Au) протекает следующая химическая реакция:
AsFeS+Au+Na2CO3→As+Au+Na2S+FeO+CO2.
Согласно химической термодинамике, эта реакция начинает протекать при температуре 825°С и должна завершаться предпочтительно при температуре 1325°С, с учетом разумных затрат энергии.
Когда золотосодержащий арсенопирит ассоциирован с пиритом (FeS2), указанную выше химическую реакцию следует представить в следующем виде:
AsFeS+Au+FeS2+Fe+3Na2CO3→As+Au+3Na2S+3FeO+3CO2.
Согласно химической термодинамике и учитывая затраты энергии, эта реакция начинает протекать при температуре 770°С и должна завершаться предпочтительно при температуре 900°С.
Учитывая, что в некоторых случаях золотосодержащий арсенопирит ассоциирован не только с пиритом (FeS2), но и с халькопиритом (CuFeS2), соответствующая химическая реакция принимает следующий вид:
AsFeS+Au+FeS2+CuFeS2+2Fe+5Na2CO3→As+Au+Cu+5Na2S+5FeO+5CO2.
Согласно химической термодинамике, вышеуказанная реакция начинает протекать при температуре 875°С и должна завершаться предпочтительно при температуре 975°С, с учетом разумных затрат энергии. Возможность извлечения всего мышьяка, содержащегося в вышеупомянутом концентрате золотосодержащего арсенопирита при наиболее подходящем стехиометрическом соотношении и при температуре 1000°С требует подтверждения.
Что касается степени извлечения золота, то вследствие относительно низкой температуры кипения металлического мышьяка, важно рассмотреть вопрос об использовании металлического свинца в качестве дополнительного реагента в предыдущих реакциях, чтобы он оказался конечным носителем золота в продуктах реакции, но не только из-за сродства, которое существует между этими двумя металлами, но и потому, что совместно со свинцом и золотом они образуют расплавленный металлический продукт высокой плотности, который легко отделяется от шлака, состоящего из сульфида натрия и оксида железа, чтобы обеспечить надлежащую разливку.
Аналогичным образом, как и в предыдущих предпочтительных примерах, для эффективного контроля образования шлака используют химические формулы, установленные для арсенопирита (AsFeS), пирита (FeS2) и халькопирита (CuFeS2), требуя, чтобы плавка концентратов этих серосодержащих железных руд совместно с железом (Fe) в качестве восстановителя и карбонатом натрия (Na2CO3) в качестве флюса проводилась с соблюдением соответствующих стехиометрических соотношений карбоната натрия - не только для того, чтобы добиться высокой степени извлечения мышьяка (As), золота (Au) и меди (Cu), но и для регенерации и повторного использования железа (Fe) в качестве восстановителя и карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса в последующих процессах. Это означает, что шлак, образующийся в процессе извлечения мышьяка (As) и золота (Au) и/или меди (Cu), должен состоять из не более чем двух соединений, одним из которых является оксид железа (FeO), а другим - водорастворимый сульфид натрия (Na2S), и всячески следует избегать образования сульфида железа (FeS) в качестве компонента шлака. Третьим продуктом вышеуказанных химических реакций являются газообразные выделения диоксида углерода в соответствующем стехиометрическом соотношении.
Для процесса извлечения металлического мышьяка (As) и серебра (Ag) из прустита (AgAsS3) используют обобщенную справочную химическую реакцию, установленную для серосодержащих руд двух поливалентных металлов, и в этом смысле при проведении указанного процесса протекает следующая химическая реакция:
Ag3AsS3+3Fe+3Na2CO3→3Ag+As+3Na2S+3FeO+3CO2,
при этом технические критерии, рассмотренные выше, применяются для тех же целей.
Восьмой предпочтительный пример: извлечение железа путем плавления концентратов серосодержащих железных руд, таких как пирротит, пирит и марказит
В этом процессе извлечения железа (Fe) из серосодержащих руд, таких как пирротит (FeS), пирит и марказит (оба FeS2), но не ограничиваясь ими, надлежащим образом используют железо (Fe) в качестве активатора взаимодействия между атомами, если этого требует стехиометрический баланс химической реакции, а также карбонат натрия (Na2CO3) в качестве флюса, так что расплавленный шлак, один из продуктов этого процесса, имеет низкую плотность и низкую вязкость, поскольку он состоит из оксида железа (FeO) и сульфида натрия (Na2S), а другой продукт представляет собой соответствующие газообразные выделения диоксида углерода (CO2). Аналогичным образом, для эффективного контроля образования шлака используют химические формулы, установленные для серосодержащих железных руд, например, Fe2S в случае пиритов, требуя, чтобы плавка одного грамм-моля пирита с одним грамм-атомом железа (Fe) и одним грамм-молем карбоната натрия (Na2CO3) в качестве флюса проводилась с соблюдением соответствующих стехиометрических соотношений. Этим обеспечивается полный контроль состава образующегося шлака и реализуется возможность регенерирации и повторного использования в последующих процессах как карбоната натрия (Na2CO3), так и железа (Fe), которое приходится вводить в качестве реагента при использовании дисульфидов железа. Это означает, что шлак, образующийся в процессе извлечения железа (Fe), должен состоять из не более чем двух соединений, одно из которых растворимо в воде (сульфид натрия), а другое - нерастворимо (оксид железа). Следует также избегать образования сульфида железа (FeS) в качестве компонента шлака. При использовании дисульфидов железа в качестве реагента протекает следующая реакция:
FeS2+Fe+2Na2CO3→FeO+2Na2S+2CO2.
Согласно химической термодинамике, вышеуказанная реакция протекает при температуре 750°С и предпочтительно должна завершаться при температуре 950°С, с учетом разумных затрат энергии.
Контроль состава шлака позволяет использовать высокую растворимость сульфида натрия (Na2S) в воде (H2O), а чтобы оксид железа (FeO) оказался единственным соединением в твердом остатке, необходимо шлак, полученный в плавильной печи для серосодержащих концентратов железа, смешать в растворном реакторе с необходимым количеством воды в жидком виде, учитывая растворимость сульфида натрия (Na2S), чтобы обеспечить протекание следующей реакции электрохимической диссоциации:
Na2S+Н2О2Na++HS-+ОН-.
Затем полученный раствор фильтруют и выделяют твердый остаток, образованный оксидом железа (FeO). Затем твердый остаток подвергают агломерации и последующему спеканию в соответствующей печи с контролируемой температурой, чтобы агломерированный оксид железа (FeO), соответствующим образом спеченный и превращенный в гранулы, приобрел способность сопротивляться сжатию, требуемую в печи для восстановления железа, куда в конечном счете попадают эти гранулы. Для восстановления железа, содержащегося в гранулах оксида железа, необходимо иметь уголь, металлургический кокс или природный газ в качестве топлива в пламенной печи, где образуются восстановительные газы (оксид углерода и водород), и продувать их воздухом и/или водяным паром в случае, если требуется повторное использование газообразных выделений диоксида углерода (остаточного CO2) и оксида углерода (непрореагировавшего СО) из печи для восстановления железа, если это применимо, что приводит к следующим химическим реакциям при температуре от 900°С до 1000°С:
С+O2→CO2
С+CO2→2СО
C+H2O→CO+H2
С+2H2O→CO2+2Н2
СО+H2O→CO2+H2
CH4+H2O→3Н2+СО.
Спеченные гранулы загружают и накапливают в печи для восстановления железа, чтобы они в течение необходимого времени подвергались действию соответствующего потока восстановительных газов - оксида углерода (СО) и водорода (Н2), образующихся в пламенной печи, что вызывает снижение степени окисления железа с +2 до нуля и тем самым позволяет извлекать металлическое железо (Fe) с использованием следующих химических реакций:
FeO+СО→Fe+CO2
FeO+H2→Fe+H2O.
Из вышесказанного следует вывод о том, что в процессе извлечения железа из пирита и марказита (обе руды являются бисульфидами железа FeS2), пирротита (сульфида железа FeS) или других сульфидов железа количество грамм-атомов или эквивалентная масса железа (Fe), которое рассматривается как реагент в этом процессе, непосредственно связано с количеством атомов серы (S), содержащихся в пирите и/или марказите (FeS2), за исключением количества грамм-атомов или эквивалентной массы железа, содержащегося в пирите и/или марказите, подлежащем отливке, которое должно быть вычтено из полученного значения. С другой стороны, количество молей карбоната или эквивалентная масса натрия (Na2CO3), который является участвующим в реакции флюсом в процессе извлечения железа, также напрямую связано с количеством атомов серы, присутствующих в химической формула пирита и/или марказита (бисульфиды железа FeS2). Следует отметить, что в том случае, когда требуется провести плавку одного грамм-моля пирротита (FeS), в качестве флюса потребуется один грамм-моль карбоната натрия. Необходимо учитывать предыдущие указания, чтобы обеспечить контроль состава шлака, который должен состоять из оксида железа (FeO) и сульфида натрия (Na2S). В качестве дополнительного продукта в этих случаях получают газообразные выделения диоксида углерода (CO2). Как упоминалось ранее, адекватный контроль состава шлака позволяет использовать высокую растворимость сульфида натрия в воде, что, в свою очередь, позволяет получить оксид железа (FeO) в качестве единственного твердого остатка после соответствующей фильтрации. Затем этот остаток подвергают агломерации и спеканию для получения гранул оксида железа. Из этих гранул получают металлическое железо, извлекаемое из серосодержащих железных руд.
Список литературы:
(1) Aranguren F. & Mallol A. (1963) Siderurgia, Madrid, Editorial Dossat.
(2) Aranguren F. & Mallol A. (1963).
(3) Aranguren F. & Mallol A. (1963).
(4) Bray J. (1968). Metalurgia Extractive de los Metales о 
. Madrid. Ediciones Interciencia.
(5) Aranguren F. & Mallol A. (1963).
(6) Zambrano C. (1988). Apoyo a la puesta en marcha de la Planta de Carbonato de Sodio en 
de Quimica del Pacifico S.A. Informe de 
. Facultad de Quimica e Ingenieria Quimica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
(7) Choppin G. & Jaffe B. (1970).
(8) Costa A. (1955). Breve estudio sobre la posibilidad de instalar una Planta de Carbonato de Sodio en el 
Tesis de Grado para optar el titulo de Ingeniero Quimico por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
(9) Fung C. & 
R. (1978). Proyecto para la 
de una Planta de Carbonato de Sodio en Quimica del Pacifico S.A. Informe de 
en la Escuela 
Profesional de Ingenieria Quimica. Facultad de Quimica e Ingenieria Quimica. Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Lima.
(10) Zambrano C. (1988).
Claims (70)
1. Способ непрерывного извлечения металлов из серосодержащих руд с ассоциированным железом или без него, характеризующийся прямым восстановлением определенного металла или металлов, подлежащих извлечению, с регенерацией и повторным использованием железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса из шлака, жидкости и газообразных выделений, полученных при протекании применяемых процессов, включающий следующие стадии:
- извлечение металлов в плавильной печи, где плавят концентраты серосодержащих железных и/или нежелезных руд, содержащих извлекаемый металл, включая свинец, серебро, цинк, медь, молибден, сурьму, мышьяк, опционально с ассоциированным железом, а в некоторых случаях с включением золота и серебра, используя железо в качестве восстановителя указанных цветных металлов и карбонат натрия в качестве флюса, в результате чего получают расплавленные или порошкообразные извлекаемые металлы, шлак контролируемого состава, состоящий из оксида железа и сульфида натрия, и газообразные выделения диоксида углерода,
- селективное растворение в воде сульфида натрия из шлака и отделение остатка фильтрованием для получения двух промежуточных продуктов - твердого остатка оксида железа и фильтрованного раствора сульфида натрия,
- регенерирование карбоната натрия в растворном реакторе для повторного использования путем смешивания фильтрованного раствора сульфида натрия с пересыщенным раствором карбоната натрия; через эту смесь пропускают газообразные выделения диоксида углерода, улавливаемого в процессе извлечения цветных металлов путем прямого восстановления, в результате получают регенерированный карбонат натрия, а также газообразный сероводород и воду в качестве промежуточных продуктов,
- удаление газообразного сероводорода и получение серы путем улавливания и подачи этих газообразных выделений в газотвердый реактор, где сероводород вступает в реакцию с гидроксидом железа, образуя сульфид железа и воду, которые продувают воздухом с получением элементарной серы и воды, а регенерированный гидроксид железа используют повторно,
- спекание оксида железа путем предварительной агломерации, последующего нагревания твердого остатка, полученного фильтрованием, при контролируемой температуре от 1100°С до 1300°С и последующего спекания для получения гранул оксида железа, обладающих прочностью на сжатие - физическим свойством, необходимым на следующей стадии регенерации железа, используемого в качестве восстановителя,
- формирование восстановительных газов - оксида углерода и водорода в пламенной печи с использованием угля, металлургического кокса или природного газа в качестве топлива, при этом в печь, где протекает процесс, подают необходимое количество воздуха и водяного пара, а также повторно используемые газы, такие как остаточный диоксид углерода и непрореагировавший оксид углерода, которые отводят из восстановительной печи, в которой регенерируют железо, используемое в качестве восстановителя,
- регенерация железа для повторного использования в качестве восстановителя путем восстановления металла, содержащегося в оксиде железа, посредством растворения шлака, получения твердого остатка, его агломерации, спекания и соответствующей реакции с восстановительными газами - оксидом углерода и водородом, образующимися в пламенной печи, после чего полученное металлическое железо повторно используют в плавильной печи для концентратов серосодержащих руд.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для обеспечения регенерации и повторного использования восстановителя и флюса управляют составом шлака путем определения требуемых количеств железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса, используемых для обработки монометаллических серосодержащих руд цветных металлов путем следующей общей реакции:
где М представляет собой извлекаемый цветной металл, включая мышьяк, свинец, цинк,
MxSy представляет собой химическую формулу серосодержащей железной руды, предназначенной для извлечения металла М,
х и у указывают количество атомов извлекаемого металла М и количество атомов железа и серы, соответственно, в руде MxSy и определяют стехиометрические коэффициенты остальных реагентов и продуктов, получаемых при протекании процесса.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для обеспечения регенерации и повторного использования восстановителя и флюса управляют составом шлака путем определения требуемых количеств железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса, используемых для обработки монометаллических серосодержащих железных руд путем следующей общей реакции:
где М представляет собой извлекаемый цветной металл, включая медь, мышьяк, свинец, цинк,
MxFeySz представляет собой химическую формулу серосодержащей железной руды, из которой предполагается извлекать металл М,
х, у, z указывают количество атомов извлекаемого металла М, количество атомов железа и серы, соответственно, в руде MxFeySz и определяют стехиометрические коэффициенты остальных реагентов и продуктов, получаемых при протекании процесса.
4 Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для обеспечения регенерации и повторного использования восстановителя и флюса управляют составом шлака путем определения требуемых количеств железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса, используемых для обработки монометаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд путем следующей общей реакции:
где М представляет собой извлекаемый цветной металл, включая медь, мышьяк, свинец, цинк,
MxFeySz представляет собой химическую формулу серосодержащей железной или нежелезной, при у=0, руды, предназначенной для извлечения ассоциированного металла М и благородных металлов,
x, у, z указывают количество атомов извлекаемого металла М, количество атомов железа и серы, соответственно, в руде MxFeySz и определяют стехиометрические коэффициенты остальных реагентов и продуктов, получаемых при протекании процесса,
(Au, Ag)m представляет собой включения золота (Au), серебра (Ag) и электрума (Au/Ag), которые представлены в количестве m в минеральной матрице MxFeySz,
Pb представляет собой металлический свинец, который в количестве n добавляют совместно с реагентами в качестве конечного носителя золота и серебра.
5. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для обеспечения регенерации и повторного использования восстановителя и флюса управляют составом шлака путем определения требуемых количеств железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса, используемых для обработки сочетаний монометаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд путем следующей общей реакции:
или в ином эквивалентном виде:
где M1 и М2 - извлекаемые цветные металлы, включая медь, мышьяк,
(M1)aFebSc и (M2)xFeySz представляют собой химические формулы серосодержащих железных или нежелезных, при у=0, руд, предназначенных для извлечения цветных металлов M1 и М2,
при этом подстрочные индексы а, b, с, а также х, у, z указывают количество атомов металлов M1 и М2, железа и серы в (M1)aFebSc и (M2)xFeySz и определяют стехиометрические коэффициенты остальных реагентов - восстановителя и флюса, а также продуктов, получаемых при протекании процесса - расплавленных металлов, шлака и газообразных выделений.
6. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для обеспечения регенерации и повторного использования восстановителя и флюса управляют составом шлака путем определения требуемых количеств железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса, используемых для обработки биметаллических серосодержащих железных и/или нежелезных руд путем следующей общей реакции:
где M1 и М2 представляют собой извлекаемые цветные металлы, включая сурьму, цинк, медь, серебро, мышьяк, кобальт,
(M1)a(M2)bFeySz представляет собой химическую формулу серосодержащей железной или нежелезной, при у=0, руды, предназначенной для извлечения цветных металлов M1 и М2,
при этом подстрочные индексы а, b, а также у, z указывают количество атомов металлов M1 и М2, железа и серы, соответственно, в (M1)a(M2)bFeySz и определяют стехиометрические коэффициенты остальных реагентов - восстановителя и флюса, а также продуктов, получаемых при протекании процесса - расплавленных металлов, шлака и газообразных выделений.
7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для обеспечения регенерации и повторного использования восстановителя и флюса управляют составом шлака путем определения требуемых количеств железа в качестве восстановителя и карбоната натрия в качестве флюса, используемых для обработки сочетаний биметаллических серосодержащих железных и нежелезных руд путем следующей общей реакции:
где M1, М2, М3 и М4 - извлекаемые цветные металлы, включая сурьму, цинк, медь, серебро, мышьяк, кобальт,
(M1)a(M2)bFecSd и (M3)w(M4)xFeySz представляют собой химические формулы серосодержащих железных и нежелезных руд, предназначенных для извлечения цветных металлов M1, М2, М3 и М4,
подстрочные индексы а, b, с, d, а также w, х, у, z указывают количество атомов металлов M1, М2, М3 и М4, железа и серы, соответственно, в (M1)a(M2)bFecSd и (M3)w(M4)xFeySz и определяют стехиометрические коэффициенты остальных реагентов - восстановителя и флюса, а также продуктов, получаемых при протекании процесса - расплавленных металлов, шлака и газообразных выделений,
вышеупомянутый стехиометрический состав действителен, в том числе при наличии по меньшей мере одной из следующих ситуаций:
- когда химические формулы биметаллических серосодержащих руд содержат один и тот же цветной металл, когда M1, М2 частично совпадают с М3, М4,
- когда в сочетании биметаллических серосодержащих руд одна руда является железной рудой, а другая руда является нежелезной рудой,
в этом случае одновременное наличие обеих ситуаций, упомянутых выше, соответствует следующему стехиометрическому уравнению, где М4=М2 и у=0:
8. Способ извлечения цветных и благородных металлов из серосодержащих железных и/или нежелезных руд, характеризующийся тем, что проводят плавление концентратов руд извлекаемого металла или металлов, включая свинец, серебро, цинк, медь, молибден, сурьму, мышьяк, а также золота и/или серебра, если они встречаются в виде включений в пирите, арсенопирите, халькопирите, используют железо в качестве восстановителя и карбонат натрия в качестве флюса и в результате получают извлекаемый металл или металлы в расплавленном или порошкообразном виде, шлак контролируемого состава, состоящий из оксида железа и сульфида натрия, и газообразные выделения диоксида углерода.
9. Способ по п. 8, предназначенный для извлечения золота и серебра, содержащихся в виде включений в серосодержащих железных рудах, и/или серебра, содержащегося в виде сульфидов, характеризующийся тем, что проводят плавление концентратов руд, включая арсенопирит, пирит, марказит, пирротит, халькопирит, аргентит, акантит, с использованием карбоната натрия в качестве флюса и опционально железа в качестве восстановителя, совместно с реагентами, металлическим свинцом в качестве носителя золота и серебра в конечном продукте, полученном в результате извлечения вышеперечисленных драгоценных металлов.
10. Способ получения металлического железа путем переработки шлака, состоящего из оксида железа и сульфида натрия и полученного при извлечении металлов способом по п. 1, характеризующийся тем, что:
- растворяют в воде сульфид натрия, являющийся компонентом шлака,
- отфильтровывают твердый остаток оксид железа,
- проводят агломерацию и спекание оксида железа для образования гранул этого соединения,
- при необходимости формируют восстановительные газы, оксид углерода и/или водород, в пламенной печи, используя уголь, металлургический кокс или природный газ совместно с кислородом, водяным паром и/или диоксидом углерода,
- восстанавливают железо, содержащееся в гранулах оксида железа, с использованием газообразного оксида углерода и/или водорода в качестве восстановителя.
11. Способ получения карбоната натрия из газообразного диоксида углерода и плавильного шлака, состоящего из оксида железа и сульфида натрия и полученного при извлечении металлов способом по п. 1, характеризующийся тем, что:
- растворяют в воде сульфид натрия, являющийся компонентом шлака,
- фильтруют и отделяют раствор, полученный при растворении сульфида натрия в воде,
- обрабатывают фильтрованный раствор сульфида натрия газообразным диоксидом углерода и пересыщенным раствором карбоната натрия,
- отфильтровывают и нагревают полученные кристаллы бикарбоната натрия для превращения в кристаллы карбоната натрия,
- удаляют газообразный сероводород, образовавшийся при обработке фильтрованного раствора сульфида натрия, и подают его в газотвердый реактор для взаимодействия с кристаллами гидроксида железа,
- получают в газотвердом реакторе кристаллы сульфида железа и воду,
- продувают воздухом кристаллы сульфида железа в воде для регенерации гидроксида железа и его повторного использования и для одновременного получения элементарной серы и воды.
12. Способ извлечения металлического железа из концентратов серосодержащих железных руд, включая моносульфиды - пирротит, арсенопирит и/или бисульфиды - марказит, пирит, характеризующийся тем, что проводят плавление этих концентратов с использованием карбоната натрия в качестве флюса и дополнительного железа в качестве восстановителя, если это применимо, с последующим извлечением металлического железа из образовавшегося шлака, состоящего из оксида железа и сульфида натрия, с регенерацией и повторным использованием упомянутого металлургического сырья, включающий в себя следующие стадии:
- плавление концентратов серосодержащих железных руд с использованием карбоната натрия в качестве флюса и дополнительного железа в качестве восстановителя или реагента, если это применимо,
- растворение в воде сульфида натрия, являющегося компонентом шлака,
- отфильтровывание твердого остатка оксида железа,
- проведение агломерации и спекания оксида железа для образования гранул этого соединения,
- при необходимости формирование восстановительных газов оксида углерода и/или водорода в пламенной печи, используя уголь, металлургический кокс или природный газ совместно с кислородом, водяным паром и/или диоксидом углерода,
- восстановление железа, содержащегося в гранулах оксида железа, с использованием оксида углерода и/или водорода в качестве восстановителя.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PE002185-2015/DIN | 2015-10-16 | ||
| PE2015002185A PE20170608A1 (es) | 2015-10-16 | 2015-10-16 | Proceso para extraer metales a partir de sus minerales sulfurados mediante reduccion directa con regeneracion y reciclaje del agente reductor hierro y del fundente carbonato de sodio |
| PCT/PE2016/000014 WO2017065622A1 (es) | 2015-10-16 | 2016-08-15 | Proceso para extraer metales a partir de los concentrados de minerales sulfurados que los contienen aplicando reducción directa con regeneración y reciclaje del agente reductor hierro y del fundente carbonato de sodio |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2018112130A3 RU2018112130A3 (ru) | 2019-10-07 |
| RU2018112130A RU2018112130A (ru) | 2019-10-07 |
| RU2768798C2 true RU2768798C2 (ru) | 2022-03-24 |
Family
ID=58518224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018112130A RU2768798C2 (ru) | 2015-10-16 | 2016-08-15 | Способ извлечения металлов из концентратов серосодержащих руд |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20180282837A1 (ru) |
| EP (1) | EP3363918A4 (ru) |
| JP (1) | JP6896713B2 (ru) |
| KR (1) | KR20180069012A (ru) |
| CN (1) | CN108350523A (ru) |
| AR (1) | AR106224A1 (ru) |
| AU (1) | AU2016339723A1 (ru) |
| BR (1) | BR112018007360B1 (ru) |
| CA (1) | CA3000805A1 (ru) |
| CL (1) | CL2017001257A1 (ru) |
| CO (1) | CO2017004902A2 (ru) |
| EC (1) | ECSP17031013A (ru) |
| MX (1) | MX2017007017A (ru) |
| PE (1) | PE20170608A1 (ru) |
| RU (1) | RU2768798C2 (ru) |
| WO (1) | WO2017065622A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201803064B (ru) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111809058B (zh) * | 2019-04-10 | 2022-03-15 | 中国瑞林工程技术股份有限公司 | 一步挥发还原处理冶炼尾渣的方法 |
| KR102326860B1 (ko) * | 2019-09-04 | 2021-11-16 | 주식회사 포스코 | 몰드 플럭스 및 주조 방법 |
| CN112609092B (zh) * | 2020-12-29 | 2022-11-08 | 云南驰宏锌锗股份有限公司 | 一种从砷酸钙/亚砷酸钙沉淀物中综合回收钙、砷的方法 |
| CN112725629A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-30 | 北京光明橡塑制品厂 | 一种从钢渣中提炼有色金属及还原铁的制备方法 |
| CN112831665A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-25 | 山东金创金银冶炼有限公司 | 一种高硒高银烟道灰处理工艺 |
| CN113201654A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-03 | 江西金德铅业股份有限公司 | 一种铜浮渣反射炉冶炼新工艺法 |
| CN114150156B (zh) * | 2021-11-30 | 2023-10-13 | 西安建筑科技大学 | 一种低品位含锌粉尘提锌以及纳米氧化锌制备工艺 |
| CN114917932B (zh) * | 2022-05-12 | 2023-05-09 | 浙江师范大学 | 一种用于co2光还原合成co和h2的催化剂、制备方法及应用 |
| CN114941078B (zh) * | 2022-06-06 | 2023-12-08 | 国投金城冶金有限责任公司 | 一种含锑金精矿碱法浸锑时抑制金浸出的方法 |
| CN114920245B (zh) * | 2022-07-04 | 2023-10-03 | 重庆大学 | 一种用于二氧化碳封存的矿化物及其应用 |
| CN115558794B (zh) * | 2022-10-31 | 2023-11-28 | 西安建筑科技大学 | 一种利用红土镍矿酸浸渣从退役三元催化剂中富集贵金属的方法 |
| WO2024243519A2 (en) * | 2023-05-24 | 2024-11-28 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Systems and methods to remove waste contaminants from ore concentrates |
| CN116855731B (zh) * | 2023-06-29 | 2024-12-17 | 鞍钢股份有限公司 | 一种稳定烧结矿氧化亚铁含量的调整方法 |
| CN116976737A (zh) * | 2023-08-02 | 2023-10-31 | 大湾区科技创新服务中心(广州)有限公司 | 企业科创能力的评价方法、系统及计算机可读存储介质 |
| WO2025120065A1 (en) * | 2023-12-06 | 2025-06-12 | Umicore | Sulfur injection in lead slags |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4101314A (en) * | 1976-04-08 | 1978-07-18 | The Curators Of The University Of Missouri | Process for recovery of lead from lead sulfide concentrates |
| US5443614A (en) * | 1994-07-28 | 1995-08-22 | Noranda, Inc. | Direct smelting or zinc concentrates and residues |
| RU2154117C2 (ru) * | 1998-02-25 | 2000-08-10 | Сидоренко Юрий Александрович | Способ извлечения металлов платиновой группы из концентратов на основе сульфидов железа |
| RU2194781C2 (ru) * | 2000-11-28 | 2002-12-20 | Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) | Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо |
| RU2219264C2 (ru) * | 2002-03-11 | 2003-12-20 | Открытое акционерное общество "Иргиредмет" | Способ переработки концентратов, содержащих цветные и благородные металлы |
| WO2004113230A1 (en) * | 2003-06-16 | 2004-12-29 | The University Of Leeds | Extraction process for reactive metal oxides |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA442713A (en) * | 1947-07-08 | American Smelting And Refining Company | Process of treating tin sulphide concentrates | |
| LU75732A1 (ru) * | 1976-09-06 | 1978-04-27 | ||
| US4164416A (en) * | 1976-12-20 | 1979-08-14 | Rockwell International Corporation | Metal recovery process |
| RU2156820C1 (ru) * | 1999-03-29 | 2000-09-27 | Акционерное общество "Иргиредмет" | Способ переработки концентратов гравитационного обогащения, содержащих благородные металлы |
| CN1215184C (zh) * | 2000-02-22 | 2005-08-17 | 中南工业大学 | 有色金属硫化矿及含硫物料的还原造锍冶炼方法 |
| CN101143290B (zh) * | 2006-09-13 | 2010-04-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种常温氧化铁脱硫剂、其制备方法及应用 |
| CN101323905B (zh) * | 2007-06-15 | 2010-07-21 | 西安华英实业有限公司 | 铜铅锌混合精矿的火法冶金工艺 |
| CN102557300B (zh) * | 2012-01-13 | 2013-10-16 | 宁波中一石化科技有限公司 | 一种用于液化气碱渣脱硫及中和的装置及处理方法 |
| CN104498731B (zh) * | 2014-12-04 | 2016-08-24 | 扬州市华翔有色金属有限公司 | 一种富氧侧吹低温碱性固硫熔炼的方法及设备 |
| CN105400963B (zh) * | 2015-11-18 | 2017-05-31 | 金川集团股份有限公司 | 一种复杂金精矿直接还原‑熔分高效富集贵金属的方法 |
-
2015
- 2015-10-16 PE PE2015002185A patent/PE20170608A1/es unknown
-
2016
- 2016-08-15 AU AU2016339723A patent/AU2016339723A1/en not_active Abandoned
- 2016-08-15 RU RU2018112130A patent/RU2768798C2/ru not_active Application Discontinuation
- 2016-08-15 KR KR1020187013335A patent/KR20180069012A/ko not_active Ceased
- 2016-08-15 WO PCT/PE2016/000014 patent/WO2017065622A1/es not_active Ceased
- 2016-08-15 US US15/768,630 patent/US20180282837A1/en not_active Abandoned
- 2016-08-15 MX MX2017007017A patent/MX2017007017A/es unknown
- 2016-08-15 EP EP16855824.5A patent/EP3363918A4/en not_active Withdrawn
- 2016-08-15 CN CN201680060538.9A patent/CN108350523A/zh active Pending
- 2016-08-15 CA CA3000805A patent/CA3000805A1/en not_active Abandoned
- 2016-08-15 JP JP2018515312A patent/JP6896713B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2016-08-15 BR BR112018007360-1A patent/BR112018007360B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2016-09-30 AR ARP160103003A patent/AR106224A1/es active IP Right Grant
-
2017
- 2017-05-16 CO CONC2017/0004902A patent/CO2017004902A2/es unknown
- 2017-05-16 CL CL2017001257A patent/CL2017001257A1/es unknown
- 2017-05-22 EC ECIEPI201731013A patent/ECSP17031013A/es unknown
-
2018
- 2018-05-10 ZA ZA2018/03064A patent/ZA201803064B/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4101314A (en) * | 1976-04-08 | 1978-07-18 | The Curators Of The University Of Missouri | Process for recovery of lead from lead sulfide concentrates |
| US5443614A (en) * | 1994-07-28 | 1995-08-22 | Noranda, Inc. | Direct smelting or zinc concentrates and residues |
| RU2154117C2 (ru) * | 1998-02-25 | 2000-08-10 | Сидоренко Юрий Александрович | Способ извлечения металлов платиновой группы из концентратов на основе сульфидов железа |
| RU2194781C2 (ru) * | 2000-11-28 | 2002-12-20 | Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) | Способ переработки сырья, содержащего цветные металлы и железо |
| RU2219264C2 (ru) * | 2002-03-11 | 2003-12-20 | Открытое акционерное общество "Иргиредмет" | Способ переработки концентратов, содержащих цветные и благородные металлы |
| WO2004113230A1 (en) * | 2003-06-16 | 2004-12-29 | The University Of Leeds | Extraction process for reactive metal oxides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112018007360B1 (pt) | 2021-11-23 |
| US20180282837A1 (en) | 2018-10-04 |
| CO2017004902A2 (es) | 2017-10-10 |
| WO2017065622A9 (es) | 2017-06-15 |
| JP2018532047A (ja) | 2018-11-01 |
| WO2017065622A1 (es) | 2017-04-20 |
| CL2017001257A1 (es) | 2018-01-05 |
| CN108350523A (zh) | 2018-07-31 |
| RU2018112130A3 (ru) | 2019-10-07 |
| RU2018112130A (ru) | 2019-10-07 |
| CA3000805A1 (en) | 2017-04-20 |
| ZA201803064B (en) | 2019-01-30 |
| PE20170608A1 (es) | 2017-05-24 |
| ECSP17031013A (es) | 2018-04-30 |
| BR112018007360A2 (pt) | 2018-10-23 |
| AR106224A1 (es) | 2017-12-27 |
| EP3363918A1 (en) | 2018-08-22 |
| KR20180069012A (ko) | 2018-06-22 |
| JP6896713B2 (ja) | 2021-06-30 |
| EP3363918A4 (en) | 2019-06-12 |
| AU2016339723A1 (en) | 2018-04-19 |
| MX2017007017A (es) | 2017-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2768798C2 (ru) | Способ извлечения металлов из концентратов серосодержащих руд | |
| Crundwell et al. | Production of cobalt from copper-cobalt ores on the African Copperbelt–An overview | |
| Anderson | The metallurgy of antimony | |
| CA2505740A1 (en) | Method for thiosulfate leaching of precious metal-containing materials | |
| Habashi | Copper metallurgy at the crossroads | |
| WO1998036102A1 (en) | Refining zinc sulphide ores | |
| EA201300424A1 (ru) | Извлечение цинка методом селективного выщелачивания из сложных сульфидных залежей, хвостов, дробленой руды или шламов из рудников | |
| WO2011076995A1 (en) | Method for utilising sulphur-containing waste generated in leaching of sulphide concentrates | |
| Krenev et al. | Processes for the recovery of bismuth from ores and concentrates | |
| CA2996344C (en) | Processes for preparing various metals and derivatives thereof from copper- and sulfur-containing material | |
| US7494528B2 (en) | Method for smelting copper concentrates | |
| RU2149707C1 (ru) | Способ переработки пиритных огарков | |
| Tan | Challenges to Treat Complex Zinc Concentrate and Latest Technical Development | |
| US4300949A (en) | Method for treating sulfide raw materials | |
| RU2282672C1 (ru) | Способ восстановления свинца | |
| Hara et al. | Carbothermic processing of copper–cobalt mineral sulphide concentrates and slag waste for the extraction of metallic values | |
| RU2485189C1 (ru) | Способ переработки окисленных золотомышьяковистых руд | |
| Sahu et al. | Lead zinc extraction processes | |
| WANG et al. | A review of arsenic reaction behavior in copper smelting process and its disposal techniques | |
| SU112514A1 (ru) | Способ извлечени свинца и сопутствующих ему металлов из сульфидных концентратов | |
| US4457779A (en) | Oxidizing flux for simultaneous smelting/converting sulfides of high gangue content | |
| Копылов et al. | PROCESSING OF SOLID ARSENIC-CONTAINING MATERIALS (analytical review) | |
| US134457A (en) | Improvement in reducing lead ores and collecting precious metals | |
| Irsalieva | THE CURRENT STATE OF METALLURGY OF UZBEKISTAN | |
| RU2394924C1 (ru) | Способ переработки пиритных огарков, содержащих благородные металлы |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20210114 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20211221 |