Исследование и разработка технологии раздельного извлечения олова и вольфрама из смешанного концентрата

• Автор: Цымай, Дмитрий Валериевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ОЛОВА И ВОЛЬФРАМА ИЗ РУДНОГО СЫРЬЯ

1.1 Сырьевая база и применение олова и вольфрама

в народном хозяйстве

1.2 Свойства основных соединений олова и вольфрама

1.3 Анализ способов переработки вольфрамовых и оловянных концентратов

Выводы по главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ РАЗДЕЛЕНИЯ ОЛОВА И ВОЛЬФРАМА ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫМ ОБЖИГОМ

2.1 Современные подходы к расчету равновесных составов

химических систем с участием конденсированных фаз

2.1.1 Анализ методов расчета равновесных составов
2.1.2 Особенности учета конденсированных фаз
2.2 Восстановление касситерита твердым углеродом и моноксидом углерода
Выводы по главе
3 ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ОБЖИГ СМЕШАННЫХ ВОЛЬФРАМООЛОВЯННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
3.1 Влияние условий обжига на фазовоминералогический
состав шихты
3.2 Исследование кинетики твердофазного восстановительного обжига
3.3 Оптимизация параметров процесса методом математического планирования эксперимента
3.4 Моделирование восстановительного обжига шихты в непрерывном режиме
Выводы по главе
СЕЛЕКТИВНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ОЛОВА ИЗ
ВОССТАНОВЛЕННОЙ ШИХТЫ
Обоснование выбора реагента для выщелачивания
Кинетика кислотного выщелачивания восстановленного огарка
Выделение олова из полученных растворов
Электрохимическое выделение олова из восстановленной шихты
Выводы по главе
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОЛОВА И ВОЛЬФРАМА ИЗ СМЕШАННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ Предлагаемая технологическая схема переработки
вольфрамооловянных концентратов
Укрупненнолабораторная проверка процессов
разделения олова и вольфрама
Решение экологических проблем в предлагаемой технологии
Техникоэкономическое обоснование предлагаемых
способов переработки и оборудование для реализации
основных процессов
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Ресурсы вольфрама России оцениваются в 4 тыс. Добыча вольфрама ведется на месторождениях Восток-2, Лермонтовское и Бом-Горхонское. Большая часть запасов приходится на месторождения с бедными рудами. Почти две трети вольфрамового сырья в России извлекается из месторождений Приморского края. Обогащение руд и производство вольфрамового концентрата ведется непосредственно на горнодобывающих предприятиях. На обогатительных фабриках имеется значительное количество хвостов и некондиционных концентратов, содержащих олово и вольфрам. Из обзора оловодобывающих предприятий видно, что на них содержится значительное количество хвостов, которые можно вовлечь в производство при наличии соответствующих технологий. Но такие попытки не нашли широкого применения по причине различного химического состава указанных вторичных ресурсов и необходимости в дополнительном оборудовании для их переработки. Особую сложность представляет переработка вольфрамо-оловянных концентратов в связи с необходимостью разделения олова и вольфрама. Возникает задача создания технологий, которые позволили бы наиболее простым способом без использования сложного аппаратурного оформления перерабатывать некондиционное сырье, содержащее одновременно олово и вольфрам, с раздельным извлечением олова и вольфрама. Все перечисленное подтверждает актуальность настоящего исследования. Важнейший из них — касситерит, представляет собой природную двуокись олова БпСЬ. Обычно кристаллы касситерита загрязнены железом, танталом и др Кристаллы касситерита окрашены в различные цвета: коричневый, чёрный, иногда красный, серый, белый или жёлтый, блеск алмазный. Касситерит кристаллизуется в форме комбинации призмы и пирамиды тетрагональной системы. Кристаллы бипирамидальные, также призматические с острыми концами, иногда очень тонкие игольчатые. Касситерит практически нерастворим в химических растворителях, что делает невозможным его извлечение из концентратов какими-либо гндрометаллургическими способами. Двуокись олова возгоняется при нагревании до температуры °С. Искусственную двуокись олова получают прокаливанием осадка метаоловянной кислоты, выпадающего при растворении олова в азотной кислоте, а в промышленности получают двуокись олова окислением олова при высоких температурах. Таким образом, для извлечения олова, находящегося в виде касситерита из концентрата необходимо восстановить касситерит до металла. Это возможно восстановительной плавкой, традиционно применяемой для таких концентратов. Поверхность металлического олова обычно покрыта оксидной пленкой 8пО и БпСЬ, из-за чего оно устойчиво на воздухе. Известны две модификации олова: а-Бп с кубической решёткой типа алмаза и р-8п - обычное белое олово тетрагональной структуры. Температура плавления олова при атмосферном давлении 1,9 °С. Скрытая теплота плавления олова ,-3 Дж/кг [9]. Средняя теплоёмкость твёрдого олова в пределах температур 0 - 0 °С 0, Дж/кг, а для жидкого олова 8 Дж/кг. Плотность и вязкость олова при повышении температуры уменьшаются. При 0 °С плотность олова кг/м3. Давление паров олова при 0 °С достигает всего лишь 3,-Ю'4 мм рт. Испарение олова при нагреве до указанной температуры незначительно [9], следовательно при рассмотрении процесса восстановления диоксида олова при температурах до 0 °С можно пренебречь испарением олова. Элементарные галогены, особенно фтор и хлор, взаимодействуют с оловом медленно на холоде и быстро при нагревании, образуя галогениды типа БпХг и 8пХ4. Хлорирование минералов олова лучше протекает в присутствии твердого углерода. Из экспериментальных данных по температурам возгонки хлоридов олова, вольфрама и других компонентов можно сделать вывод о возможности селективного разделения компонентов исследуемого концентрата хлорированием. Но к смешанным концентратам применение хлорирования приводит к необходимости сложного процесса разделения хлоридов олова с хлоридами других элементов. Хлористое олово, ЭпСЬ, получается растворением олова в концентрированной соляной кислоте. В разбавленных растворах 8пСЬ гидролизируется.