Спосіб очистки залізооксидного матеріалу від фосфору, миш’яку, сірки та інших домішок

1. Спосіб очистки залізооксидного матеріалу від фосфору, миш'яку, сірки та інших домішок, який включає змішування подрібнених залізооксидного матеріалу та вуглецевмісного відновника, попередній випал порошкоподібної суміші в окислювальному середовищі, охолодження випаленого продукту, збагачення у водному розчині неорганічного реагенту та вилуговування домішок водним розчином неорганічного реагенту, який відрізняється тим, що у залізооксидний матеріал додатково вводять сульфатовмісну добавку, а охолодження випаленого продукту виконують рідиною, зокрема сольовим водним розчином. C2 2 (11) 1 3 складу, мінералогії, дисперсності, ступенем кристалічності, умовам залягання й іншим ознакам, розроблені численні методи їх підготовки для подальшого переділу у кінцеві продукти - чавун та сталь [Доменное производство. Справочник. Подготовка руд и доменный процесс /Под ред. Вегмана Е. В. - Москва: Металлургия, 1989. - т.1. С.496]. Серед використаних у якості сировини типів залізооксидних матеріалів стають все більш привабливими, у зв’язку з виснаженням запасів кондиційних руд, некондиційні залізооксидні матеріали, такі як збіднілі за вмістом заліза (20-25%) руди, кількість яких у світових запасах перевищує 20%, гірничо-металургійні шлами з вмістом заліза 2025%, кількість яких складає сотні мільйонів тон, металургійні шлами, а також перспективні для переробки значні запаси океанських залізомарганцевих конкрецій, які вміщують, поряд з цінними домішками рідкісних та кольорових металів, також й миш’якові, фосфорні, сіркові та інші домішки. Вже розроблені технології переробки таких матеріалів, у багатьох випадках, є недостатньо ефективними, складними, малорентабельними, а тому продовжують розвиватися у багатьох країнах світу, таких як Японія, Америка, Канада, Австралія, Китай, Індія та інші. Особливий інтерес уявляють гідрометалургійні та комплексні пірогідрометалургійні методи переробки залізооксидних матеріалів, які забруднені домішками. При цьому, суттєву роль грає мінералогічний склад та дисперсність компонентів залізооксидного матеріалу. Так, наприклад, кондиційні залізні руди вміщують велику кількість заліза: 50-65% у магнітних залізняках Уралу, Казахстану, Америки (Айроспринг) та ін., які складаються в основному з мінералів магнетиту (Fе3O4) - 50-61% у червоних залізняках або гематитових рудах (основне з’єднання Fе2O3), родовища яких є в Україні (Кривий Ріг), Росії, Америці (оз. Верхнє) та ін. країнах. Такі руди містять незначну кількість домішок, мають кристалічне будування та збагачуються до концентратів з високим вмістом заліза (62-72%). До більш збіднених по залізу відносяться бурі залізняки (30-55% Fe), які вміщують, в основному, водний окис заліза у вигляді мінералу гетиту та мають осадкове походження (Керченське, Лисаківське та інші родовища), сидеритові або карбонатні осадові шпатові руди з вмістом 30-35% Fe та силікатні осадові залізні руди (25-40% Fe). Такі залізооксидні матеріали містять багато домішок SiO2 (до 40%), Аl2О3 (до 15%), а також до 1-2% домішок фосфору, сірки та до 0,4% - домішок миш'яку. Мінерали, що містяться в таких рудах, мають високу дисперсність, аж до наночасток з розмірами 10100мм, які знаходяться у тонкому взаємопроростанні, що у багатьох випадках не дозволяє помітно збільшити вміст заліза в концентраті під час користування вже відомими способами збагачення та знизити кількість небажаних домішок. Відомий гідрометалургійний спосіб очистки залізної руди від небажаних домішок, насамперед усього фосфору, в якому руду, що подрібнена до крупності 0,05-0,5мм, обробляють 0,5-2%-ним розчином сірчаної кислоти при високих співвідношен 91957 4 нях твердої та рідкої фаз (Т:Р=10-20) з перемішуванням протягом 10-25 годин. Регенерацію розчину виконують на полістирольних іонообмінних смолах [Патент Франції №1505100, кл. С22В 3/06, опублікований 1963p.]. До недоліків відомого способу відносяться довготривалість процесу вилуговування, значна кількість рідкої фази, складний процес регенерації розчину й відділення від нього фосфору, незначний ступінь його вилуговування з руди, а також відсутність ефекту збагачення кінцевого продукту залізом, яке до того ж частково переходить у кислий розчин. Відомий також пірогідрометалургійний спосіб витягання домішок фосфору й сірки із залізної руди шляхом її змішування з 6-7% соди, випалу при температурі 300°С та вилуговування з нагрітого продукту цих домішок гарячим водним розчином соди [Патент США № 3928024, кл. С22В1/11, опублікований 1975p.]. Недоліками відомого способу є невисокий процент витягнення домішок фосфору, сірки й миш’яку та відсутність ефекту збагачення залізооксидного матеріалу. Найбільш близьким, за технічною сутністю, до способу, що заявляється, є спосіб очистки залізної руди від миш’яку та фосфору, що включає змішування подрібнених до порошковидного стану залізооксидного матеріалу (залізна руда, металургійний шлам й відходи збагачення) з вуглецевмісним відновником (коксик, буре або кам'яне вугілля, торф) та карбонатом кальцію (карбонатний шлам після отримання лужного із суспензії вапна й розчину соди), попередній випал порошковидної суміші в окислювальній атмосфері топочних газів при температурі 805-900°С, охолодження в розчині 8-12%-ного лугу, з одночасним вилуговуванням миш'яку та фосфору, магнітне збагачення з лужного розчину та промивку магнітного продукту 1%ною сірчаною кислотою, отримуючи збагачений магнітний продукт, що містить до 51,1% Fe та до 15,5% Mn (Fe+Mn)=66,6% та відходи виробництва, які містять силікатний шлам з домішками оксидів заліза, а також лужний та кислий розчини після вилуговування магнітного продукту. Після обробки лужного розчину вапном отримують концентрат, що містить з'єднання миш'яку, а після нейтралізації вапном кислого розчину, отримують концентрат, що містить солі фосфору [Патент України №87951, кл. С22В1/11, опублікований 25.08.2009]. До недоліків відомого способу відноситься необхідність використання у суміші добавок карбонату кальцію, який знижує витягнення фосфору й сірки та приводить до значних невиробничих витрат кислоти, неможливість ефективного витягнення сірки з порошковидної суміші в умовах відновної середи у суміші, через присутність вуглецевого відновлювача та кальцію, значна собівартість. В основу винаходу поставлене завдання удосконалення способу очистки залізооксидного матеріалу від фосфору, миш'яку, сірки та інших домішок, в якому додаткове уведення у залізооксидний матеріал сульфатовмісної добавки, а охолодження випаленого продукту рідиною, 5 переважно, сольовим водним розчином, забезпечують отримання кондиційних за вмістом миш'яку, фосфору, сірки та інших домішок, концентратів залізооксидного матеріалу, цим забезпечується підвищення вмісту заліза та марганцю при низькому вмісті миш’яку, фосфору, сірки та інших домішок, можливість додаткового витягнення рідкісних та кольорових металів, зменшення витрат кислоти й лугу та зниження собівартості кінцевого продукту. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі очистки залізооксидного матеріалу від фосфору, миш'яку, сірки та інших домішок, який включає змішування подрібнених залізооксидного матеріалу та вуглецевмісного відновника, попередній випал порошковидної суміші в окислювальному середовищі, охолодження випаленого продукту, збагачення у водному розчині неорганічного реагенту та вилужування домішок водним розчином неорганічного реагенту, згідно з винаходом передбачена наступні відміни: - у залізооксидний матеріал додатково уводять сульфатовмісну добавку; - охолодження випаленого продукту виконують рідиною, переважно, сольовим водним розчином. Крім того, в якості сульфатовмісної добавки беруть сірчану кислоту або купоросний шлам виробництва двоокису титану або металургійного, машинобудівного виробництв, або продукт очистки топкових газів від оксидів сірки; до порошковидної суміші, що містить залізооксидний матеріал та вуглецевмісний відновник, додають сульфатовмісну добавку в кількості, що відповідає умовам As:SO4