Спосіб переробки мідно-кобальтової окисленої сировини із отриманням чорнової міді і кобальтвмісного сплаву

Реферат: Спосіб переробки мідно-кобальтової окисленої сировини із отриманням чорнової міді і кобальтвмісного сплаву включає завантаження шихти і плавку в дві стадії. Заздалегідь електропіч футерують вогнетривкими матеріалами, що не містять вуглець. На першій стадії проводять селективно-відновлювальну плавку залізистим відновником із здобуттям чорнової міді і передільного кобальтвмісного шлаку. UA 69986 U (12) UA 69986 U UA 69986 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області пірометалургії, зокрема до способу отримання чорнової міді і кобальтвмісного сплаву з мідно-кобальтової окисленої сировини. Переробка мідно-кобальтової окисленої сировини пов'язана з вирішенням проблеми забезпечення максимального вилучення і селективного розділення міді і кобальту із отриманням кінцевих продуктів для використання в металургійній промисловості. Відомий спосіб переробки мідно-кобальтових концентратів і оборотних шлаків мідного виробництва на заводі Panda (Заїр) згідно з RT Jones, GM Denton, QG Reynolds, JAL Parker, GJJ van Tonder. Recovery of cobalt from slag in a DC arc furnace at Chambishi, Zambia. Copper, cobalt, nickel and zinc Recovery conference, Zimbabwe, 16-18 July 2001, John Chadwick. Chambishi Metals. Mining Magazine, 2002, June, p. 286-289. У відомому способі для переробки мідно-кобальтових концентратів застосовували відновлювальну електроплавку з використанням коксу як відновника. Як флюс використовувався вапняк. В результаті отримували кобальтвмісний сплав % мас: Co 40-50; Сu 15-25; Fe 30-33; Si 1,6-2,5, мідьвмісний сплав, % мас: Сu 90-93; Со 3-5; Fe 3-5 і відвальний шлак, % мас : Co 0,4; Сu 0,3; FeO 3; SiO2 40; CaO 41; MgO 5; Al2O3 10. Очевидним недоліком відомого способу є низький рівень селекції вилучення міді і кобальту, що вимагає додаткових стадій переробки отриманих сплавів для здобуття кінцевих продуктів, придатних для використання в металургійній промисловості. Відомий спосіб переробки мідно-кобальтової окисленої сировини із отриманням чорнової міді і кобальтвмісного сплаву згідно з патентом RU № 2359047, МПК С22В 15/00, С22В 23/02, С22В 4/00 від 18.06.2007(найближчий аналог). Відомий спосіб включає завантаження шихти і відновлювальну плавку в електропечі. При цьому відновлювальну плавку здійснюють в дві стадії. На першій стадії проводять відновну плавку окисленої мідно-кобальтової сировини із отриманням чорнової міді і кобальтвмісного шлаку. На другій стадії проводять відновлювальну плавку із збідненням кобальтвмісного шлаку з утворенням відвального шлаку, кобальтвмісного сплаву і мідно-залізного сплаву, який подають на першу стадію. Для плавки брали концентрат, що містить % мас: Сu 20,4; Со 1,66; Fe 2,84. Як флюс використовували вапняк з вмістом СаО 52 %. Як відновник використовували кокс з вмістом вуглецю 70 %. У піч поміщали мідно-кобальтовий концентрат 89 %, кокс 1 %, вапняк 10 %. В результаті відновлювальної плавки отримували два шари. Шар металевої міді містив % мас: Сu 98,7; Со 0,39; Fe 0,91. Шлак містив % мас: Сu 6,5; Со 2,0; Fe 3,40; SiO2 51,6; СаО 6,8; Al2O3 7,0. Продукти охолоджували і розділяли. Шлак від відновлювальної плавки мідно-кобальтового концентрату використовували для проведення другої стадії. Як флюсуючу добавку використовували вапняк. Шихта складалася з 94 % шлаку, 5 % вапняку, 1 % коксу. Температура плавки 1370 °С. В результаті плавки були отримані кобальтвмісний сплав % мас: Сu 21,5; Со 33,5; Fe 45,0; мідно-залізний сплав % мас: Сu 91,3; Со 2,9; Fe 5,8. Отриманий шлак містив % мас: Сu 0,4; Co 0,4; Fe 1,2; SiO2 54,5; СаО 17,5; Al2O3 7,5. Кобальтвмісний сплав, що містить близько 30-35 % мас. кобальту, відправляли на подальшу переробку гідрометалургійними методами. Відомий спосіб забезпечує підвищення ступеня селективного вилучення міді на першій стадії процесу, але на другій стадії отримані продукти - кобальтвмісний сплав % мас: Сu 21,5; Со 33,5; Fe 45,0 з високим вмістом міді і мідно-залізний сплав % мас: Сu 91,3; Со 2,9; Fe 5,8, потребують подальшої селективної переробки, тобто передбачаються додаткові стадії процесу здобуття кінцевих продуктів, а значить, додаткові праце- і енерговитрати, а також витрати на вирішення екологічних проблем. Задачею корисної моделі, що заявляється, є отримання в результаті двостадійної переробки мідно-кобальтової окисленої сировини кінцевих промислових продуктів - чорнової міді і ферокобальту з високим вмістом міді і кобальту відповідно. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки мідно-кобальтової окисленої сировини із отриманням чорнової міді і кобальтвмісного сплаву, що включає завантаження шихти і плавку в дві стадії, згідно з корисною моделлю, електропіч заздалегідь футерують вогнетривкими матеріалами, що не містять вуглець, потім, на першій стадії проводять селективно-відновлювальну плавку з залізистим відновником із отриманням чорнової міді і передільного кобальтвмісного шлаку, а на другій стадії проводять відновлювальну плавку кобальтвмісного шлаку вуглецевим відновником із отриманням ферокобальту і відвального шлаку. Спосіб можна здійснити в одній або в двох електропечах. Як залізистий відновник можна використовувати залізний порошок з мінімальною кількістю домішок, наприклад - Ст 3 або сталеву стружку, очищену від вуглеводнів. 1 UA 69986 U 5 10 15 20 25 30 Ведення плавки в електропечі з футеруванням, що не містить вуглець, (наприклад періклазохромітове футерування) дозволяє відповідно до зменшення хімічної спорідненості до кисню, вираженого зміною енергії Гіббса, використовуючи залізистий відновник, селективно вилучити мідь, оскільки вуглець має більшу спорідненість до кисню, чим компоненти шихти. Спосіб дозволяє отримати чорнову мідь, відповідну ГОСТ Р 54310-2011 з вмістом міді 96 %. На другій стадії використання вуглецевого відновника дозволяє з передільного шлаку, що практично не містить мідь, отримати ферокобальт з низьким вмістом домішок. Цей кінцевий продукт широко використовують для легування сталей. Таким чином, заявлена сукупність ознак дозволяє вирішити поставлену задачу - отримання в результаті двостадійної переробки мідно-кобальтової окисленої сировини кінцевих промислових продуктів - чорнової міді і ферокобальту з високим вмістом міді і кобальту відповідно. Це підтверджується прикладом конкретного використання способу. Були проведені дослідно-лабораторні дослідження по переробці мідно-кобальтової окисленої сировини. Склад мідно-кобальтового концентрату представлений в таблиці № 1. На першій стадії процесу завантажують в електропіч шихту з просушеної мідно-кобальтової сировини - 65-70 %, залізного порошку 7-9 %, вапняку - 21-28 %, подають електроенергію на розплавлення шихти і відновлювання в розплаві міді з оксиду міді. Cu2O + Fe  FeO + 2Cu; Випуск проводили при температурі близько 1450 °С. Отримали чорнову мідь наступного складу мас. %: Fe  1,5; Со  3,4; Сu  96; Склад передільного шлаку представлений в таблиці № 2. На другій стадії у той же плавильний агрегат завантажили шихту наступного складу: 89-93 % передільного шлаку, 7-11 % коксу. Плавили при температурі близько 1400 °С. Температура випуску металу склала близько 1600 °С FeO + C  Fe + CO CoO + C  Co + CO Отримали ферокобальт наступного складу мас. % : Fe  50; Co  40-45; Cu  0,1; Склад відвального шлаку представлений в таблиці № 3. В результаті реалізації технічного вирішення способу, що заявляється, переробки міднокобальтової окисленої сировини отримали два кінцеві високоякісні продукти - чорнову мідь і ферокобальт з високим вмістом в продуктах міді і кобальту відповідно. 35 Таблиця № 1 Co 7-11 Сu 6,5-10,5 Хімічний склад, % (суха речовина) Fe MgO Аl2О3 3-5,5 3-6 3-5,5 SiO2 47,84 Вологість, % 2-3 Таблиця № 2 FeO 15-17 CoO 7,5-10 MgO 6,5-8 Аl2О3 2-3 SiO2 34-38 CaO 25-30 CuO 0,01-0,02 Таблиця №3 FeO 7-8,5 MgO 9-11 Аl2О3 3-4 2 SiO2 45-50 CaO 30-35 UA 69986 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Спосіб переробки мідно-кобальтової окисленої сировини із отриманням чорнової міді і кобальтвмісного сплаву, що включає завантаження шихти і плавку в дві стадії, який відрізняється тим, що заздалегідь електропіч футерують вогнетривкими матеріалами, що не містять вуглець, потім, на першій стадії, проводять селективно-відновлювальну плавку залізистим відновником із здобуттям чорнової міді і передільного кобальтвмісного шлаку. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що обидві стадії плавки здійснюють в одній електропечі. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що обидві стадії плавки здійснюють у двох електропечах. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3