Файл: Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов.pdf

Согласно ГОСТ 849—70, катодный никель марки НО содержит не менее 99,99% Ni -{--Со (не более 0,005% Со) и не более 0,01% примесей. '

Медный концентрат, получаемый в результате селективной фло­ тации руд и флотационного разделения файнштейна, плавят в отра­ жательных электропечах или печах кислородно-взвешенной плавки. Образовавшийся при плавке медный штейн (Cu2S, FeS) направляют в конвертер, где продувают до черновой меди. После огневого рафи­ нирования (очистки) металлическую медь отливают в аноды и под­ вергают электролитическому рафинированию. Электролитная медь содержит (в зависимости от марки) не менее 99,0—99,95% Си.

Кобальт получают сочетанием гидрометаллургических операций

спирометаллургическими.

Впроцессе конвертирования кобальт стремятся возможно полнее перевести в файнштейн. С целью максимального извлечения кобальта, никеля и меди в файнштейн жидкие конвертерные шлаки перераба­ тывают в электропечах восстановительной плавки. При флотацион­

кобальта ведут после осаждения меди, железа и марганца. Кобальт осаждают, окисляя его газообразным хлором в щелочной среде. Образовавшийся осадок гидрата кобальта отфильтровывают и для извлечения никеля подвергают кислотной репульпации в чанах с воздушным перемешиванием. В результате получается кобальто­ вый концентрат, содержащий в основном черный гидрат окиси кобальта Со (ОН)3.

Кобальтовый концентрат растворяют в концентрированной сер­ ной кислоте; полученный раствор очищают от примеси меди, железа и марганца, а затем направляют на осаждение гидроокиси кобальта газообразным хлором при одновременном вводе в раствор кальци­ нированной или каустической соды. Осадок гидроокиси отфильтро­ вывают, промывают и путем прокалки в электропечи переводят

вокись кобальта СоО. Окись кобальта смешивают с восстановителем

иплавят в электропечи на металлический кобальт, который в виде слитков цилиндрической формы направляют затем потребителю.

Химический состав металлического кобальта марки К1 следую­ щий, %: не менее 99,0 Со; не более 0,39Ni; 0,2Fe; 0,2С; 0,02S; 0,0lCu; 0,01As.

На одном из заводов Канады (компания «Шеррит Гордон») и на заводе в Австралии (компания «Вестерн Майнинг») сульфидные медно­ никелевые концентраты перерабатывают гидрометаллургическим спо­ собом. Описание этого способа в книге не приводится.

2*

Г л а в а И

П О Д ГО Т О В К А Р У Д к П Л А В К Е

Для получения высоких технико-экономических показателей электроплавки материал, поступающий в плавку, должен удовлетво­ рять следующим требованиям: иметь определенное содержание ценных металлов и важнейших шлакообразующих окислов, быть однородным по химическому составу, иметь оптимальную крупность и минимальную влажность.

Поэтому сырье перед плавкой подвергают предварительной под­ готовке: дроблению, обогащению, сушке, окускованию флотоконцентратов и рудной мелочи, обжигу в кипящем слое, шихтовке. Применение той или иной подготовительной операции зависит от

вида сырья и содержания в нем металлов. Так, на заводе «Томпсон» всю руду, содержащую 1,5—2,5% никеля, подвергают флотацион­ ному обогащению, в результате которого освобождаются от основной массы пустой породы и получают концентрат, содержащий 7,5% никеля. Затем концентрат для удаления части серы обжигают в печах

Согласно перспективному плану развития никелевой промышлен­ ности СССР, основная масса сульфидной руды также будет обога­ щаться. Но в настоящее время из-за недостаточной мощности обога­ тительных фабрик на обогащение направляют только бедные руды, содержащие менее 1,5% никеля. Получаемый флотоконцентрат содержит 4—6% никеля. 'Перед электроплавкой его окусковывают методом агломерации или методом окатывания с последующим окислительным обжигом.

Богатые руды (содержание никеля более 1,5%) направляют на электроплавку без флотационного обогащения. Их перед плавкой только' дробят, сушат и шихтуют. Хорошо подготовленная шихта обеспечивает успех плавки, поэтому на металлургических заводах качеству подготовки руды к плавке уделяют большое внимание. Рас­ смотрим основные операции подготовки руды к плавке.

§ 5. Понятие об обогащении руд

Цель обогащения — выделить ценные минералы из руды в про­ дукт, называемый концентратом, и освободиться от основной массы пустой породы. Обогащение полезных ископаемых основано на различных физических и физико-химических свойствах отдельных минералов, входящих в состав руды. Основным методом обогащения

из следующих основных операций: 1) подготовки руды к флотации, включающей операции дробления и измельчения руды; 2) соб­ ственно флотации; 3) обезвоживания полученных в результате флотации концентратов.

20

Отдельные минералы находятся ö руде в виде мельчайших части­ чек размером 0,01—0,1 мм. Поэтому, чтобы отделить различные зерна минералов друг от друга, руду необходимо измельчить в тончайший порошок. Дробление осуществляют в три стадии. Сначала исходную руду крупностью до 1000 мм дробят в щековой дробилке крупного дробления до 250—200 мм, затем этот материал поступает в конус­ ную дробилку среднего дробления, где его дробят до 50—40 мм, и, наконец, в конусной дробилке мелкого дробления руду дробят до кусочков менее 15 мм.

Рис« 2. Схема установки шаровой мельницы в замкнутом цикле с классифи­ катором:

1 — питатель; 2 — приемный ящик; 3 — улитка питателя; 4 — желоб; 5 — мельница; 6 — разгрузочная цапфа; 7 — желоб; 8 — сливной порог; 9 — классификатор; J0 — гребки классификатора

Пройдя контрольное грохочение на виброгрохоте, руда поступает в шаровые мельницы мокрого помола, где смешивается с водой и измельчается до размера меньше 0,1 мм.

.Шаровая мельница представляет собой полый аппарат цилин­ дрической формы, частично заполненный стальными шарами. При определенной скорости вращения мельницы шары под действием центробежной силы поднимаются на некоторую высоту, а затем падают по определенной траектории в нижнюю часть мельницы и дробят находящуюся в ней руду.

Из шаровой мельницы выходит пульпа — смесь воды и измель­ ченной руды. Шаровая мельница выдает неравномерный по круп­ ности измельчения материал. Помимо частиц нужных размеров (0,07 мм), в пульпе находятся и более крупные частицы (до 5 мм). Для отделения крупных частиц от мелких пульпу направляют в классификатор.

Классификатор представляет собой наклонно установленный короб, внутри которого движутся гребки в виде спиралей или реек.

21

Гребки подгребают пески (крупные частицы) к верхнему концу классификатора, откуда они возвращаются в мельницу на доизмельчение (рис. 2). С нижнёго конца классификатор выдает слив, содер­

их на поверхность пульпы. Для удержания частиц на поверхности в пульпу добавляют различные органические вещества (например,

тор уровня пульпы; 7 — пеносинматель; 8 — желоб

22

аэрофлот). Образующаяся пена непрерывно удаляется гребком и

ввиде концентратной пульпы, содержащей до 20% твердого, направ­ ляется на сгущение.

Сгущение осуществляют в сгустителях — больших цилиндри­ ческих отстойниках. Диаметр сгустителей достигает 24—30 м, высота 4 м. Концентрат сгущается при спокойном отстаивании пульпы

всгустителе. Твердые частицы оседают на коническое днище, а освет­ ленный раствор стекает в кольцевой желоб, расположенный на стенке сгустителя. Сгуститель разгружается через отверстие в центре днища. Для перемещения осевшего материала к разгрузочному отверстию в сгустителе имеется специальный механизм в виде вра­ щающейся крестовины, на которую под определенным углом на­ сажены гребки.

Сгущение позволяет получить концентрат влажностью 40—50%.

Для дальнейшего обезвоживания концентрат фильтруют на диско­ вых или барабанных вакуум-фильтрах. В результате фильтрации влажность концентрата снижается до 12—24%.

С фильтров концентрат может быть направлен на сушку, агло­ мерацию или окатывание с последующим окислительным обжигом.

В зависимости от качества рудного сырья и технологической схемы обогатительной фабрики флотационное обогащение проводят либо по схеме коллективной флотации, либо коллективной флота­ ции с последующей селективной флотацией.

При коллективной флотации в концентрат переводят медные и никелевые минералы без их разделения. При последующей фло­ тации коллективного медно-никелевого концентрата можно разде­ лить (выделить селективно) медные и никелевые минералы. Состав концентратов, полученных при флотационном обогащении медноникелевых руд, приведен в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав, %, медно-никелевых концентратов различных заводов

23