Исследование и разработка гидрометаллургической технологии рафинирования медного концентрата от флотационного разделения медно-никелевого файнштейна

• Автор: Березкина, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

1. Обзор научно-технической литературы по рафинированию медных концентратов

1Л. Поведение сульфидов меди при окислительном выщелачивании

1.2. Окислительное выщелачивание сульфидов никеля

1.3. Взаимодействие сульфидов с растворами сульфата меди

1.4. Гидротермальное рафинирование сульфидных концентратов растворами медного купороса
1.5 .Применение технологии рафинирования при гидрометаллургической переработке медно-никелевых файнштейнов и медных концентратов

2. Вещественный и химический состав концентрата

3. Разработка технологии гидротермального рафинирования медного концентрата от флотационного разделения файнштейна

3.1. Прямое рафинирование

3.2. Выбор технологии окислительного выщелачивания

3.2.1. Атмосферное окислительное выщелачивание

3.2.1.1. Методика проведения экспериментов
3.2.1.2. Изучение кинетики атмосферного выщелачивания
3.2.2. Автоклавное окислительное выщелачивание
3.3. Гидротермальная обработка
3.3.1. Методика опытов
3.3.2. Особенности поведения железа
3.3.3. Поведение никеля при гидротермальной обработке
4. Математическое моделирование атмосферного окислительного выщелачивания и гидротермальной обработки
4.1. Постановка задачи
4.2. Математическое моделирование атмосферного выщелачивания
4.3. Математическое моделирование гидротермальной обработки
5. Технологическая и аппаратурная схема рафинирования медного концентрата применительно к условиям Надеждинского металлургического завода
5.1. Технологическая схема
5.1.1. Атмосферное выщелачивание
5.1.2. Автоклавная гидротермальная обработка
5.2. Аппаратурное оформление схемы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
Список литературы
В результате флотационного разделения медно-никелевых файнштейнов получаются медные концентраты, которые содержат до 5-5,5% N1 и до 4-5% Бе. Флотационными методами достигнуть более полного разделения сульфидов меди и никеля невозможно, поскольку они находятся в весьма тонком взаимо-прорастании [1]. При последующей пирометаллургической переработке концентратов никель и железо переходят в сухие свернутые шлаки, выход которых может достигать 30% от массы конверторной меди [2-4]. Эти шлаки возвращают в никелевую ветвь и перерабатывают в конверторах никелевого производства на медно-никелевый файнштейн.
Такая практика переработки шлаков имеет свои недостатки:
- в оборот направляются большие массы меди (до 2,5 т на 1 т никеля в шлаке)
- существенно возрастает объем вторичного файнштейна, получаемого из сухих шлаков (~9% от массы первичного файнштейна) и, соответственно, увеличиваются затраты на его повторную переработку;
- высокое содержание меди в шлаках приводит к получению медистых файнштейнов, которые при охлаждении образуют сложную мелкокристаллическую структуру, далее при флотации таких файнштейнов ухудшается качество флотационных концентратов;
- возрастают потери кобальта с отвальными шлаками при обеднении конверторных шлаков в электропечах.
Других, более эффективных технологий переработки сухих свернутых шлаков до сих пор не найдено.
Поэтому проблема снижения содержания никеля и железа в медных концентратах от флотационного разделения файнштейнов весьма актуальна. Особенно остро эта проблема стоит для Надеждинского металлургического завода Заполярного филиала ОАО “Горно-металлургической компании ’’Норильский никель” (в дальнейшем ЗФ ОАО “ГМК “Норильский никель”), где предполагается переработка медных концентратов высокоэффективной автогенной плавкой в
печах Ванюкова с получением черновой меди и богатых относительно легкоути-лизируемых сернистых газов. Однако образование сухих свернутых шлаков затрудняет применение этого вида плавки.
Одним из наиболее перспективных способов удаления никеля и железа из медных концентратов является гидрометаллургический метод, в основе которого лежит взаимодействие при повышенных температурах сульфидов никеля и железа с раствором сульфата меди.
Целью диссертации является изучение закономерностей процессов, протекающих при окислительном выщелачивании и гидротермальном (в отсутствие кислорода) взаимодействии основных фазовых составляющих медного концентрата с раствором сульфата меди, и разработка технологии его рафинирования применительно к условиям гидрометаллургического производства На-деждинского металлургического завода (ГМП НМЗ) ЗФ ОАО ”“ГМК “Норильский никель” с получением медного остатка, содержащего менее 0,5% никеля и железа и пригодного для последующей пирометаллургической переработки путем высокоэффективной автогенной плавки (например, в печах Ванюкова).
Очевидно, что разрабатываемая технология по возможности должна быть совместима с существующей технологией ГМП НМЗ. В наибольшей степени этому условию отвечает 2-ух стадийная технология, включающая получение раствора сульфата меди путем окислительного выщелачивания медного концентрата (I стадия) и рафинирование полученного твердого остатка путем гидротермальной обработки его полученным раствором (II стадия). В качестве жидкой фазы для первой стадии целесообразно использовать кислые растворы, получаемые при автоклавном окислительном выщелачивании пирротиновых концентратов. Это позволит использовать содержащуюся в них кислоту и направить на осаждение растворы после рафинирования с повышенной концентрацией цветных металлов. Операция осаждения в настоящей работе не рассматривалась. Осаждение цветных металлов из конечных растворов предполагается осуществлять с помощью штейнов обеднительных печей. Этот метод
Таблица 4 - Влияние состава исходного раствора атмосферного выщелачивания и условий ГТО на качество медного концентрата.
Атмосферное выщелачивание: Т:Ж= 1:7, расход газа-окислителя (кислорода К или воздуха В)
0,6 л/мин; концентрация исходного раствора, г/л: Си2* 3,0; Ре0бд,5,3 (в т.ч. 4,0 Ре3'ь)
№ опы- та Условия атмосферного выщелачивания Условия ГТО Состав раствора после ГТО Состав концентрата после ГТО,%
Темп., °С Время*, мин Газ- окисли- тель Скорость вращения мешалки, об/мин г/л Добавка ЛСТ, кг/г Темп., °С Время, л Си, г/л г/л рн № Ре Си
На! стадию На II стадию
23 25 73 К 450 34 - - 150 4 10,9 Н.а. 1,3 1,27 1,35 Н.а.
24 25 84 К 450 34 - 2 150 4 10,6 10,9 1,4 1,03 1,44 Н.а.
25 25 117 К 450 34 2 - 150 4 8,9 14,5 1,0 0,85 1,09 На.
26 45 105 К 450 34 - 2 150 4 9,9 13,8 1,2 1,34 1,19 На.
27 55 117 К 450 41 2 - 150 4 10,7 19,4 1,0 0,47 0,78 На.
28 55 83 К 450 34 - - 150 4 8,2 15,8 1,0 0,66 0,90 Н.а.
29 55 80 К 450 34 2 - 150 4 8,9 Но. 1,0 0,83 0,99 Н.а.
30 65 87 К 450 34 2 - 150 4 7,2 14,7 1,0 0,77 0,74 Н.а.
31 65 128 К 450 41 2 - 150 4 9,5 17,6 1,0 0,63 0,54 Н.а.
32 95 120 К 450 34 2 - 150 4 6,0 Н.а. 1,0 1,12 0,54 Н.а.
33 65 135 К 450 41 2 - 160 2 12,8 17,9 1,0 0,87 0,80 Н.а.
34 55 138 к 450 41 2 - 170 1 1,5 4,8 27,3 0,9 0,27 0,24 75,0
35 65 124 к 450 41 2 - 170 2 4,3 27,9 0,6 0,31 0,24 73,9
36 55 47 к 650 34 2 - 150 4 Н.а, Н.а. 1,1 0,85 1,22 Н.а.
37 55 59 к 650 41 2 - 150 4 11,2 15,2 1,2 0,67 0,91 На.
38 65 43 к 650 34 2 - 150 4 Н.а. Н.а. 1,0 0,64 0,86 Н.а.
39 80 41 к 650 34 2 - 150 4 6,4 12,2 1,2 0,8 0,74 На.
40 95 110 к 650 34 2 - 150 4 8,4 15,0 0,9 0,81 0,52 Н.а.
41 55 290 в 650 34 2 - 150 4 7,6 14,6 1,2 0,81 0,68 Н.а.
42 50 45 к 650 34 2 - 170 2 4,2 26,0 На. 0,29 0,35 73,8
43 55 274 в 650 34 2 - 170 2 3,5 21,1 0,8 0,51 0,24 74,7
44 55 290 в 650 34 2 - 170 1,5 5,3 18,7 1,1 0,67 0,30 Н.а.
*) Время достижения рН2,1