RU2817629C1 - Charge for reducing-sulphiding melting of oxidised nickel ores - Google Patents
Charge for reducing-sulphiding melting of oxidised nickel ores Download PDFInfo
- Publication number
- RU2817629C1 RU2817629C1 RU2023121289A RU2023121289A RU2817629C1 RU 2817629 C1 RU2817629 C1 RU 2817629C1 RU 2023121289 A RU2023121289 A RU 2023121289A RU 2023121289 A RU2023121289 A RU 2023121289A RU 2817629 C1 RU2817629 C1 RU 2817629C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- matte
- nickel
- ore
- coke
- Prior art date
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 132
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 238000002844 melting Methods 0.000 title abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 title abstract description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 51
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000003818 cinder Substances 0.000 claims abstract description 13
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims abstract description 4
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 14
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005486 sulfidation Methods 0.000 claims description 6
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 22
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 3
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 3
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- NFYLSJDPENHSBT-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[La+3] NFYLSJDPENHSBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009867 copper metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000009868 nickel metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052569 sulfide mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004846 x-ray emission Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд на штейн.The invention relates to non-ferrous metallurgy and can be used for reduction-sulfidation smelting of oxidized nickel ores into matte.
Основными качественными характеристиками медно-никелевого штейна являются степень извлечения в него никеля, меди и кобальта, содержания в нем никеля, меди и кобальта, а также массовое соотношение содержаний никеля и меди (Ni:Cu). Установлено, что пригодность медно-никелевого штейна к переработке по описанной выше схеме определяется в основном поддержанием соотношения Ni:Cu=0,5-5,0 (при этом наилучшим в технологическом плане считается соотношение Ni:Cu≈1).The main qualitative characteristics of copper-nickel matte are the degree of extraction of nickel, copper and cobalt into it, the content of nickel, copper and cobalt in it, as well as the mass ratio of nickel and copper content (Ni:Cu). It has been established that the suitability of copper-nickel matte for processing according to the scheme described above is determined mainly by maintaining the ratio Ni:Cu=0.5-5.0 (in this case, the best ratio in technological terms is considered to be Ni:Cu≈1).
Известна шихта (патент РФ №2065504, МПК С22В 23/00, 23/02, опубл. 20.08.1996) для плавки окисленных никелевых руд, в состав которой входят следующие компоненты, масс. %: окисленная никелевая руда - 52-53, сульфидизатор (пиритсодержащий материал) - 6-7, флюс (известняк) - 12-14, восстановитель (кокс) - 25-27, наждачная пыль - 1,6-2,0 и металлоотходы - 0,2. При ее переплаве получен штейн, содержащий, масс. %: 10,8-12,0 никеля, 0,17 меди и 0,4-0,5 кобальта. Из рудной части шихты и сульфидизатора в штейн извлекается около 88% никеля и 64% кобальта. К недостаткам шихты следует отнести чрезвычайно высокое соотношение Ni:Cu (Ni:Cu=65) и низкое извлечение никеля, меди и кобальта.A charge is known (RF patent No. 2065504, MPK S22V 23/00, 23/02, publ. 08/20/1996) for smelting oxidized nickel ores, which includes the following components, wt. %: oxidized nickel ore - 52-53, sulfidizer (pyrite-containing material) - 6-7, flux (limestone) - 12-14, reducing agent (coke) - 25-27, emery dust - 1.6-2.0 and metal waste - 0.2. When it was remelted, a matte was obtained containing, wt. %: 10.8-12.0 nickel, 0.17 copper and 0.4-0.5 cobalt. About 88% of nickel and 64% of cobalt are extracted from the ore part of the charge and the sulfidizer into the matte. The disadvantages of the charge include an extremely high Ni:Cu ratio (Ni:Cu=65) and low extraction of nickel, copper and cobalt.
Известна шихта (Селиванов Е.Н., Сорокин А.А., Елькина Н.В., Фролова Л.Г., Данилушкин А.Л. Распределение примесных элементов при шахтной плавке руды Серовского месторождения. - Цветная металлургия. - 1993. - № 10. - С. 17-20) для плавки окисленных никелевых руд, в которой на 100 т окисленной никелевой руды (в смеси с оборотными пылью и шлаками, а также металлоотходами) вводят 8,8 т сульфидизатора (пиритсодержащего материала), 39,7 т флюса (известняка) и 44,1 т восстановителя (кокса). Состав шихты, масс. %: окисленная никелевая руда и оборотные материалы - 51,9-52,4, сульфидизатор - 3,7-4,7, известняк - 20,6-20,8 и кокс - 22,9-23,1. В результате ее плавки выделен штейн, содержащий, масс. %: 13,0 никеля, 0,41 меди и 0,45 кобальта. В него извлекается 77,5, 72,5 и 66,7% этих металлов соответственно. Наряду с высоким соотношением Ni:Cu (Ni:Cu=31,8) к недостаткам варианта можно отнести неполноту извлечения в штейн никеля и высокий расход известняка и кокса.The charge is known (Selivanov E.N., Sorokin A.A., Elkina N.V., Frolova L.G., Danilushkin A.L. Distribution of impurity elements during shaft smelting of ore from the Serov deposit. - Non-ferrous metallurgy. - 1993. - No. 10. - P. 17-20) for smelting oxidized nickel ores, in which 8.8 tons of sulfidizer (pyrite-containing material) is introduced per 100 tons of oxidized nickel ore (mixed with recycled dust and slag, as well as metal waste), 39, 7 tons of flux (limestone) and 44.1 tons of reducing agent (coke). Composition of the charge, mass. %: oxidized nickel ore and recycled materials - 51.9-52.4, sulfidizer - 3.7-4.7, limestone - 20.6-20.8 and coke - 22.9-23.1. As a result of its melting, matte was isolated containing, wt. %: 13.0 nickel, 0.41 copper and 0.45 cobalt. 77.5, 72.5 and 66.7% of these metals are extracted into it, respectively. Along with the high Ni:Cu ratio (Ni:Cu=31.8), the disadvantages of this option include incomplete extraction of nickel into the matte and high consumption of limestone and coke.
Известна шихта (Спитченко В.С., Жуков В.П. Общие принципы металлургии меди и никеля: учебное пособие. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - с. 150), содержащая агломерированную окисленную никелевую руду, сульфидизатор (пиритсодержащий материал), флюс (известняк) и восстановитель (кокс), взятые в массовом соотношении 1,0:(0,05-0,10):0,20:0,25, что в пересчете на массовые содержания составляет, масс. %: окисленная никелевая руда - 64,5-66,7, сульфидизатор - 3,3-6,5, известняк - 12,9-13,3 и кокс - 16,1-16,7. Штейн, полученный в результате плавки шихты, содержит, масс. %: 9-18 никеля, не более 0,6 меди и 0,5-1,0 кобальта. Из достоинств шихты необходимо выделить невысокий расход известняка и кокса. В то же время в штейне сохраняется повышенное соотношение Ni:Cu (Ni:Cu=17-30). Существенным недостатком шихты являются невысокие показатели извлечения целевых металлов (70-80% для никеля и 40-50% для кобальта).A charge is known (Spitchenko V.S., Zhukov V.P. General principles of copper and nickel metallurgy: a textbook. - Ekaterinburg: USTU-UPI, 2009. - p. 150), containing agglomerated oxidized nickel ore, sulfidizer (pyrite-containing material) , flux (limestone) and reducing agent (coke), taken in a mass ratio of 1.0: (0.05-0.10): 0.20: 0.25, which in terms of mass content is, wt. %: oxidized nickel ore - 64.5-66.7, sulfidizer - 3.3-6.5, limestone - 12.9-13.3 and coke - 16.1-16.7. The matte obtained as a result of melting the charge contains, wt. %: 9-18 nickel, no more than 0.6 copper and 0.5-1.0 cobalt. Among the advantages of the charge, it is necessary to highlight the low consumption of limestone and coke. At the same time, the matte maintains an increased Ni:Cu ratio (Ni:Cu=17-30). A significant disadvantage of the charge is the low recovery rates of the target metals (70-80% for nickel and 40-50% for cobalt).
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является шихта (патент РФ № 2657267, МПК С22В 23/02, 5/08, опубл. 09.06.2018) для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, имеющая следующий состав, масс. %: восстановитель (кокс) - 2,7-3,2, флюс (известняк) - 10,8-12,9, сульфидизатор (сульфидная медная руда) - 19,4-32,4 и окисленная никелевая руда - остальное. Достоинства шихты определяются пониженным расходом восстановителя, высоким уровнем извлечения в штейн металлов (88,7-89,3% никеля, 74,9-88,3% меди и 63,7-75,2% кобальта) и благоприятным соотношением Ni:Cu (Ni:Cu=2,1-4,8). Основной недостаток шихты - низкий уровень содержаний цветных металлов в штейне, масс. %: 2,2-3,2 никеля, 0,67-1,07 меди и 0,20-0,22 кобальта. Кроме того, предусмотрено использование в качестве восстановителя дорогостоящего кокса.The closest in technical essence to the declared one is the charge (RF patent No. 2657267, MPK S22V 23/02, 5/08, publ. 06/09/2018) for reduction-sulfidation smelting of oxidized nickel ores, having the following composition, wt. %: reducing agent (coke) - 2.7-3.2, flux (limestone) - 10.8-12.9, sulfidizer (sulfide copper ore) - 19.4-32.4 and oxidized nickel ore - the rest. The advantages of the charge are determined by the reduced consumption of reducing agent, the high level of extraction of metals into the matte (88.7-89.3% nickel, 74.9-88.3% copper and 63.7-75.2% cobalt) and a favorable Ni:Cu ratio (Ni:Cu=2.1-4.8). The main disadvantage of the charge is the low level of non-ferrous metal content in the matte, wt. %: 2.2-3.2 nickel, 0.67-1.07 copper and 0.20-0.22 cobalt. In addition, the use of expensive coke as a reducing agent is envisaged.
Основной задачей изобретения является повышение качества штейна восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд.The main objective of the invention is to improve the quality of matte from reduction-sulfidation smelting of oxidized nickel ores.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение технико-экономической эффективности переработки минерального сырья с извлечением никеля, меди, кобальта и драгоценных металлов в товарные продукты.The technical result of the claimed invention is to increase the technical and economic efficiency of processing mineral raw materials with the extraction of nickel, copper, cobalt and precious metals into marketable products.
Указанный результат достигается за счет того, что шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, содержащая окисленную никелевую руду, сульфидизатор, восстановитель и флюс, согласно изобретению, в качестве сульфидизатора содержит огарок сульфидной медной руды, а в качестве восстановителя - коксик, при следующем соотношении ингредиентов, масс. %:This result is achieved due to the fact that the charge for reduction-sulfidation smelting of oxidized nickel ores, containing oxidized nickel ore, sulfidizer, reducing agent and flux, according to the invention, contains cinder of sulfide copper ore as a sulfidizer, and coke as a reducing agent, with the following ratio of ingredients, mass. %:
- коксик - 2,6;- coke - 2.6;
- сульфидизатор - 34,2;- sulfidizer - 34.2;
- флюс - 10,5;- flux - 10.5;
- окисленная никелевая руда - остальное.- oxidized nickel ore - the rest.
Причем, в качестве флюса в шихте использован оксид кальция, расход которого пересчитывают на известняк при его содержании в шихте в количестве 10,5 мас. % исходя из содержания в последнем 50 мас. % СаО.Moreover, calcium oxide is used as a flux in the charge, the consumption of which is converted to limestone when it is contained in the charge in an amount of 10.5 wt. % based on the content of the latter 50 wt. % CaO.
Использования огарка, полученного в результате частичного окислительного обжига (с десульфуризацией 70-80%) сульфидной медной руды, позволит перевести 70-80% содержащейся в ней серы в богатые SO2 газы и использовать значительную часть ее теплотворной способности.The use of cinder obtained as a result of partial oxidative roasting (with desulfurization of 70-80%) of sulfide copper ore will convert 70-80% of the sulfur contained in it into SO 2- rich gases and use a significant part of its calorific value.
Использование коксика вместо дорогостоящего металлургического кокса снизит эксплуатационные расходы. Рост абсолютного количества меди в штейне сократит потери никеля и кобальта со шлаками. Обогащение штейна по цветным металлам будет сопровождаться снижением содержания в нем железа, это позволит снизить расход реагентов на стадии конвертирования штейна: воздуха на окисление железа и серы и кварцевого флюса на ошлакование оксида железа. Также будет сокращен масштаб конвертерного передела.Using coke instead of expensive metallurgical coke will reduce operating costs. An increase in the absolute amount of copper in the matte will reduce the loss of nickel and cobalt with slag. Enrichment of matte in non-ferrous metals will be accompanied by a decrease in its iron content, this will reduce the consumption of reagents at the matte conversion stage: air for the oxidation of iron and sulfur and quartz flux for slagging of iron oxide. The scale of converter processing will also be reduced.
Вводимые с сульфидизатором медь, кобальт, золото, серебро, платина и палладий в ходе плавки шихты переходят в штейн одновременно с никелем и кобальтом, содержащимися в окисленной никелевой руде.Copper, cobalt, gold, silver, platinum and palladium introduced with the sulfidizer during the smelting of the charge pass into matte simultaneously with nickel and cobalt contained in the oxidized nickel ore.
Замена медной руды в шихте огарком приведет к повышению содержаний в штейне целевых металлов, т.е. к приближению его качества к качеству продуктов руднотермической плавки медно-никелевых руд.Replacing copper ore in the charge with cinder will lead to an increase in the content of target metals in the matte, i.e. to bring its quality closer to the quality of the products of ore-thermal smelting of copper-nickel ores.
Соблюдение заданных пропорций ингредиентов шихты позволит обеспечить качество штейна, гарантирующее высокую эффективность его последующей переработки с извлечением в целевые продукты всех ценных компонентов (никеля, меди, кобальта, золота, серебра, платины и палладия) по схеме, принятой для штейнов, получаемых при переработке сульфидных медно-никелевых руд Заполярных месторождений России. Базовыми переделами такой схемы являются операции конвертирования штейна, контролируемого охлаждения файнштейна и его флотационного разделения на медный и никелевый концентраты. В дальнейшем никелевый концентрат поступает на окислительный обжиг, огарок подвергается восстановительной плавке на металлический никель, из которого отливаются аноды, подаваемые на электролиз с выделением катодного никеля, кобальтового концентрата и шлама, содержащего драгоценные металлы. Медный концентрат перерабатывают окислительной плавкой с дальнейшим получением черновой меди, из которой после огневого рафинирования отливают аноды, подвергаемые электролизу с выделением катодной меди и шлама, содержащего драгоценные металлы.Compliance with the specified proportions of the charge ingredients will ensure the quality of the matte, guaranteeing high efficiency of its subsequent processing with the extraction of all valuable components (nickel, copper, cobalt, gold, silver, platinum and palladium) into the target products according to the scheme adopted for mattes obtained from the processing of sulfide minerals. copper-nickel ores of the Polar deposits of Russia. The basic stages of such a scheme are the operations of matte conversion, controlled cooling of the matte and its flotation separation into copper and nickel concentrates. Subsequently, the nickel concentrate is fed to oxidative roasting, the cinder is subjected to reduction smelting into metallic nickel, from which anodes are cast and supplied to electrolysis with the release of cathode nickel, cobalt concentrate and sludge containing precious metals. The copper concentrate is processed by oxidative smelting to further produce blister copper, from which, after fire refining, anodes are cast, subjected to electrolysis with the release of cathode copper and sludge containing precious metals.
Реализация изобретения позволит организовать производство никеля из бедных окисленных никелевых руд, повысить комплексность переработки труднообогатимых сульфидных медных руд и снизить экологическую нагрузку.The implementation of the invention will make it possible to organize the production of nickel from low-grade oxidized nickel ores, increase the complexity of processing difficult-to-process sulfide copper ores and reduce the environmental load.
Пример 1. Для оценки эффективности использования заявленной шихты проведено экспериментальное моделирование процесса восстановительно-сульфидирующей плавки окисленной никелевой руды в лабораторном масштабе. Методика эксперимента состояла в следующем.Example 1. To evaluate the effectiveness of using the claimed charge, an experimental modeling of the process of reduction-sulfidation smelting of oxidized nickel ore was carried out on a laboratory scale. The experimental procedure was as follows.
Навески компонентов шихты (окисленной никелевой руды, сульфидизатора, флюса и восстановителя) перемешивали и помещали в алундовый тигель. В качестве флюса использовали оксид кальция, расход которого пересчитывали на известняк исходя из содержания в последнем 50 масс. % СаО, в качестве восстановителя - коксик. Тигель с шихтой устанавливали в электропечь сопротивления с углеграфитовым нагревателем (печь Таммана) и разогревали до требуемой температуры (1300-1350°C). Для ограничения доступа воздуха в реакционное пространство горловину печи закрывали крышкой, изготовленной из теплоизоляционного материала (асбестового листа). После расплавления шихты проводили изотермическую выдержку в течение 20 минут, затем тигель с расплавом вынимали из печи, накрывали крышкой из теплоизоляционного материала (асбестового листа) и охлаждали на воздухе.Weighed portions of the charge components (oxidized nickel ore, sulfidizer, flux and reducing agent) were mixed and placed in an alundum crucible. Calcium oxide was used as a flux, the consumption of which was recalculated for limestone based on the content of 50 wt. in the latter. % CaO, coke as a reducing agent. The crucible with the charge was installed in a resistance electric furnace with a carbon-graphite heater (Tamman furnace) and heated to the required temperature (1300-1350°C). To limit the access of air into the reaction space, the neck of the furnace was closed with a lid made of heat-insulating material (asbestos sheet). After melting the charge, an isothermal holding was carried out for 20 minutes, then the crucible with the melt was removed from the furnace, covered with a lid made of heat-insulating material (asbestos sheet) and cooled in air.
Для моделирования частичного окислительного обжига навеску сульфидной медной руды тонким слоем рассыпали по дну фарфоровой чашки и помещали в рабочее пространство камерной электрической (с хромитлантановым нагревателем) печи ПВК 1,4-8 (НПП «Теплоприбор»)), разогретое до заданной температуры (850°C). После изотермической выдержки в течение 45 минут с периодическим (каждые 5 минут при открытой дверце печи) перемешиванием стеклянной палочкой чашку с огарком удаляли из зоны нагрева, накрывали крышкой из теплоизоляционного материала (асбестового листа) и охлаждали на воздухе.To simulate partial oxidative roasting, a sample of sulfide copper ore was scattered in a thin layer on the bottom of a porcelain cup and placed in the working space of a chamber electric (with a lanthanum-chromite heater) furnace PVK 1.4-8 (NPP Teplopribor), heated to a given temperature (850° C). After isothermal exposure for 45 minutes with periodic (every 5 minutes with the oven door open) stirring with a glass rod, the cup with the cinder was removed from the heating zone, covered with a lid made of heat-insulating material (asbestos sheet) and cooled in air.
Химический состав образцов рудных материалов и охлажденных конденсированных продуктов обжига и плавки (таблица 1) определяли методами атомно-эмиссионной с индуктивно-связанной плазмой и рентгенофлуоресцентной спектрометрии; для проведения исследований использовали приборы iCAP 6300 Duo (Thermo Scientific) и S4 Explorer (Bruker AXS GmbH) соответственно. По этим результатам рассчитывали извлечение металлов в штейн при плавке (ε, %) и степень десульфуризации при обжиге (D s, %); последний показатель определяли, как долю серы, переходящей в газовую фазу.The chemical composition of samples of ore materials and cooled condensed products of roasting and smelting (Table 1) was determined by atomic emission with inductively coupled plasma and X-ray fluorescence spectrometry; iCAP 6300 Duo (Thermo Scientific) and S4 Explorer (Bruker AXS GmbH) instruments were used for the studies, respectively. Based on these results, the extraction of metals into the matte during melting (ε, %) and the degree of desulfurization during firing ( D s , %) were calculated; the latter indicator was determined as the proportion of sulfur passing into the gas phase.
материалаName
material
Результаты лабораторного опробования (таблица 2) указывают на то, что заявленная шихта (52,6 масс. % окисленной никелевой руды, 34,2 масс. % огарка, 10,5 масс. % известняка и 2,6 масс. % коксика) обеспечивает существенное повышение качества штейна по сравнению с шихтой-прототипом (54,1 масс. % окисленной никелевой руды, 32,4 масс. % сульфидной медной руды, 10,8 масс. % известняка и 2,7 масс. % кокса). Основные достигаемые преимущества:The results of laboratory testing (Table 2) indicate that the claimed charge (52.6 wt.% oxidized nickel ore, 34.2 wt.% cinder, 10.5 wt.% limestone and 2.6 wt.% coke) provides a significant increase in the quality of the matte compared to the prototype charge (54.1 wt.% oxidized nickel ore, 32.4 wt.% sulfide copper ore, 10.8 wt.% limestone and 2.7 wt.% coke). Main benefits achieved:
- значительное повышение содержаний в штейне цветных металлов (с 2,2 до 4,3 масс. % для никеля, с 1,1 до 3,0 масс. % для меди и с 0,22 до 0,60 масс. % для кобальта);- a significant increase in the content of non-ferrous metals in the matte (from 2.2 to 4.3 wt.% for nickel, from 1.1 to 3.0 wt.% for copper and from 0.22 to 0.60 wt.% for cobalt );
- повышение извлечения цветных металлов в штейн (с 89,3 до 90,3% для никеля, с 88,3 до 88,4% для меди и с 75,2 до 85,3% для кобальта);- increasing the extraction of non-ferrous metals into matte (from 89.3 to 90.3% for nickel, from 88.3 to 88.4% for copper and from 75.2 to 85.3% for cobalt);
- приближение соотношения Ni:Cu к 1 (Ni:Cu=2,1 для шихты-прототипа и Ni:Cu=1,5 для заявленной шихты).- approaching the Ni:Cu ratio to 1 (Ni:Cu=2.1 for the prototype charge and Ni:Cu=1.5 for the claimed charge).
опытаNo.
experience
1 β - содержание металла в штейне, масс. %; ε - извлечение металла в штейн, %.
2 В опытах №№1 и 3 испытаны шихты за пределами формулы.
3 В опыте №2 испытана заявленная шихта.
4 В опыте №4 испытана шихта-прототип.Notes
1 β - metal content in matte, mass. %; ε - extraction of metal into matte, %.
2 In experiments No. 1 and 3, mixtures outside the formula were tested.
3 In experiment No. 2 the declared mixture was tested.
4 In experiment No. 4, a prototype charge was tested.
При отклонении состава заявленной шихты от оптимального происходит ухудшение качества штейна.If the composition of the declared charge deviates from the optimal one, the quality of the matte deteriorates.
Снижение содержания сульфидизатора ниже 34,2 масс. % и повышение содержаний окисленной никелевой руды, флюса и восстановителя выше 52,6, 10,5 и 2,6% соответственно (опыт № 3 по таблице 2) ведет к существенному росту содержания в штейне никеля (до 15,6 масс. %) и повышению его извлечения до 91,8%. Однако наряду с этим происходит обеднение штейна по меди и кобальту (до 1,9 и 0,44 масс. % соответственно) и падение извлечения этих металлов (до 45,8 и 78,0% соответственно). Наиболее значимым недостатком шихты является выход соотношения Ni:Cu (Ni:Cu=8,3) за разрешенный интервал (Ni:Cu=0,5-5,0).Reducing the sulfidizer content below 34.2 wt. % and an increase in the contents of oxidized nickel ore, flux and reducing agent above 52.6, 10.5 and 2.6%, respectively (test No. 3 in Table 2) leads to a significant increase in the nickel content in the matte (up to 15.6 wt.%) and increasing its recovery to 91.8%. However, along with this, the matte becomes depleted in copper and cobalt (up to 1.9 and 0.44 wt.%, respectively) and a drop in the extraction of these metals (up to 45.8 and 78.0%, respectively). The most significant disadvantage of the charge is that the Ni:Cu ratio (Ni:Cu=8.3) exceeds the allowed interval (Ni:Cu=0.5-5.0).
Повышение количества сульфидизатора сверх 34,2 масс. % и снижение содержаний окисленной никелевой руды, флюса и кокса до уровней менее 52,6, 10,5 и 2,6% соответственно (опыт № 1 по таблице 2), напротив, обогащает штейн по меди (до 6,2 масс. %) и кобальту (до 0,68% масс.) и обедняет по никелю (до 2,9 масс. %). При близком к оптимальному соотношении Ni:Cu (Ni:Cu=0,5) отмечен значительный подъем извлечения в целевой продукт меди (до 95,5%). В то же время падение извлечений никеля (до 76,4%) и кобальта (до 78,9%) не позволяет отнести результаты испытания шихты к разряду оптимальных.Increasing the amount of sulfidizer beyond 34.2 wt. % and a decrease in the contents of oxidized nickel ore, flux and coke to levels less than 52.6, 10.5 and 2.6%, respectively (experiment No. 1 in Table 2), on the contrary, enriches the matte in copper (up to 6.2 wt.% ) and cobalt (up to 0.68 wt.%) and depletes in nickel (up to 2.9 wt.%). At a Ni:Cu ratio close to the optimal one (Ni:Cu=0.5), a significant increase in the extraction of copper into the target product was noted (up to 95.5%). At the same time, the drop in nickel (up to 76.4%) and cobalt (up to 78.9%) extraction does not allow the charge test results to be classified as optimal.
Техническо-экономический эффект, достигаемый при переработке заявленной шихты:Technical and economic effect achieved by processing the declared charge:
- приближению качества штейна к качеству промышленных продуктов руднотермической плавки медно-никелевых руд;- bringing the quality of matte closer to the quality of industrial products of ore-thermal smelting of copper-nickel ores;
- снижение потерь никеля и кобальта со шлаками;- reduction of losses of nickel and cobalt with slag;
- сокращение выбросов SO2 на стадии плавки;- reduction of SO 2 emissions at the smelting stage;
- снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов на конвертирование штейнов.- reduction of capital costs and operating costs for matte conversion.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2817629C1 true RU2817629C1 (en) | 2024-04-17 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065504C1 (en) * | 1993-07-27 | 1996-08-20 | Институт металлургии Уральского отделения РАН | Charge for blast smelting of oxidized nickel-containing materials |
| RU2224807C1 (en) * | 2002-06-13 | 2004-02-27 | Государственное учреждение Институт металлургии Уральского отделения РАН | Sulfidizing agent for reduction sulfidizing melting of oxidized nickel ores |
| RU2441082C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-27 | Закрытое акционерное общество "Управляющая компания "НКА-Холдинг" | Method of producing nickel matte |
| RU2657267C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-06-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Charging material for reducing sulphiding melting of oxidized nickel ore |
| CN111424167A (en) * | 2020-04-16 | 2020-07-17 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Method for treating laterite-nickel ore |
| US11479832B2 (en) * | 2016-04-22 | 2022-10-25 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for smelting oxide ore |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065504C1 (en) * | 1993-07-27 | 1996-08-20 | Институт металлургии Уральского отделения РАН | Charge for blast smelting of oxidized nickel-containing materials |
| RU2224807C1 (en) * | 2002-06-13 | 2004-02-27 | Государственное учреждение Институт металлургии Уральского отделения РАН | Sulfidizing agent for reduction sulfidizing melting of oxidized nickel ores |
| RU2441082C1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-01-27 | Закрытое акционерное общество "Управляющая компания "НКА-Холдинг" | Method of producing nickel matte |
| US11479832B2 (en) * | 2016-04-22 | 2022-10-25 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for smelting oxide ore |
| RU2657267C1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-06-09 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Charging material for reducing sulphiding melting of oxidized nickel ore |
| CN111424167A (en) * | 2020-04-16 | 2020-07-17 | 中国恩菲工程技术有限公司 | Method for treating laterite-nickel ore |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПОПОВ В.М. Комбинированный способ переработки окисленных никелевых руд. Цветные металлы, 2003, N12, с. 30-32. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jones | South Africca | |
| US8016912B2 (en) | Process for recovering platinum group metals using reductants | |
| EP0771363A1 (en) | Copper converting | |
| CA2539166A1 (en) | Process and apparatus for recovery of non-ferrous metals from zinc residues | |
| Samadov et al. | PERSPECTIVE METHOD OF SMELTING LOW-SULFUR COPPER CONCENTRATES | |
| Chen et al. | Speciation of toxic pollutants in Pb/Zn smelter slags by X-ray Absorption Spectroscopy in the context of the literature | |
| RU2817629C1 (en) | Charge for reducing-sulphiding melting of oxidised nickel ores | |
| WO2017171581A1 (en) | Method for continuously converting nickel-containing copper sulphide materials | |
| Dosmukhamedov et al. | Investigation of Cu, Pb, Zn, As, Sb distribution during the lead semiproducts and copper-zinc concentrate comelting | |
| Kozhakhmetov et al. | Processing of oxidized copper ores and sulfide copper concentrates of the Actogay deposit by pyrometallurgical methods | |
| RU2395598C1 (en) | Procedure for processing concentrates containing noble metals and sulphides | |
| Erdenebold et al. | Gold recovery from flotation concentrate from gold mine tailings using dissolve smelting | |
| RU2559600C2 (en) | Pyrometallurgical method | |
| Kvyatkovskii et al. | Processing converter slags with total utilization of all components | |
| RU2657267C1 (en) | Charging material for reducing sulphiding melting of oxidized nickel ore | |
| Krupnov et al. | Characterization of an atypical intermediate layer formed in Vanyukov furnaces during smelting of charges with a high content of technogenic materials | |
| Hou et al. | Phase transformation analysis and process optimisation of low-grade lead–zinc oxysulphide ore carbothermal reduction | |
| WO1985001750A1 (en) | Smelting nickel ores or concentrates | |
| RU2808305C1 (en) | Processing method for oxidized nickel ore | |
| RU2506329C1 (en) | Processing method of sulphide concentrates containing precious metals | |
| EP4314364B1 (en) | Improved method for recycling zinc (zn) | |
| Mirzajanova et al. | Extraction of copper from copper processing plant waste by leaching | |
| Dosmukhamedov et al. | Technology for extraction of Pb, Cu, Zn from a feed based on lead cake from leached dust generated by reduction-oxidation blowing of melt | |
| Mookherjee et al. | Pyrometallurgical preconcentration technique for the recovery of copper, nickel and cobalt from copper converter slag | |
| Osmani et al. | Extraction of Valuable Metals from Trepca Landfilled Lead Smelting Slags with WELC Process |