Обжиг редкометалльных руд и золотосодержащих продуктов

Окислительный обжиг сурьмяных руд и концентратов производят с целью перевода трехсернистой Sb в трехоксид за счет кислорода воздуха. Этот процесс начинается при 470 К и интенсивно протекает при 570 - 670 К, сопровождаясь большим тепловым эффектом (1425 кДж/моль). При более высокой температуре и наличии избыточного кислорода окисление частич­но идет до четырехоксида. Потери Sb в газовую фазу нежелательны, поэ­тому

Таблица 18 Показатели спекания на агломашине Чимкентского свинцового завода

пониженная температура и избыток воздуха, приводящий к образо­ванию нелетучего четырехоксида, считаются положительными факторами.

Разработан метод обжига сурьмяных и ртутносурьмяных кон­центратов в кипящем слое. Обжигают концентраты флотационной крупности при рабочей скорости воздуха в КС, равной 0,25 м/с и темпе­ратуре 770 К. В этих условиях обжиг проходит автогенно.

Удельный рас­ход воздуха составляет 300 - 1000 м³/т концентрата, удельная производи­тельность печи до 40 т/м²·сут (убывает с увеличением размеров печи). Исходный концентрат содержал: 25 - 33 % Sb, 15 - 21 % S, до 2 % As, в огарке и пылях 2,5 - 3 % S, степень десульфуризации 80 - 85 %.

Разработан метод обжига сурьмяных и ртутносурьмяных кон­центратов в кипящем слое. Обжигают концентраты флотационной крупности при рабочей скорости воздуха в КС, равной 0,25 м/с и темпе­ратуре 770 К. В этих условиях обжиг проходит автогенно. Удельный рас­ход воздуха составляет 300 - 1000 м³/т концентрата, удельная производи­тельность печи до 40 т/м²·сут (убывает с увеличением размеров печи). Исходный концентрат содержал: 25 - 33 % Sb, 15 - 21 % S, до 2 % As, в огарке и пылях 2,5 - 3 % S, степень десульфуризации 80 - 85 %. Сурьма в обожженном концентрате содержится в основном в форме трехокси да и пятиоксида. Увеличение крупности концентрата грануляцией (до 70 % класса Ц 1) позволяет без риска оплавления обжигаемого материала по­высить температуру обжига до 870 - 920 К, степень десульфуризации при обжиге гранул составляет 85 - 90 %.

Опытами по переработке руды различной крупности установлено, что с увеличением крупности резко возрастает удельная производительность печи, однако при этом падает извлечение Sb из руды. Так, при крупности руды 3 - 4 мм удельная производительность составила 20 - 27 т/м².сут при технологическом извлечении 85 %, а при крупности 5 - 7 мм 46 - 60 т/м²·сут при извлечении 80 %.

Обжиг в печах КС комплексных сурьмяно - ртутных концентратов для отгонки Нg внедрен по предложению В.А. Тильги. Осуществляется на установке, состоящей из узла подготовки концентрата к обжигу, печи КС с пылевой камерой, циклона, системы концентрации, скруббера и вытяжного вентилятора. Печь кипящего слоя выполнена в виде шахты переменного по высоте сечения (с расширением кверху), что дает возможность обжигать материал с широкой гранулометрической характерис­тикой при сравнительно небольшом расходе воздуха и пылевыносе из печи, не превышающем 12 %. Температура под сводом печи 770 - 810 К. Подина печи провального типа выполнена в виде воздухораспределитель­ного кольца с отверстиями. Давление воздуха на входе в печь поддержи­вается на уровне 1400 - 1500 Па высота кипящего слоя 1,5 - 2 м. Процесс протекает автогенно за счет окисления сульфидов Sb, Fe и Нg кислородом подаваемого в печь воздуха. Основной реакцией обжига является Sb₂S₃ + 4,5 O₂ = Sb₂O₃ + 3SO₂. Обжиг ведут в условиях, исключающих образование высших оксидов Sb, которые создают

большие затруднения при дальнейшей переработке огарка при извлечении из него Sb.

Для предотвращения конденсации паров возгонной киновари и обо­гащения выносимой из печи Нg в надслоевое пространство печи подают дополнительный воздух, что обеспечивает повышение температуры под сводом до 770 - 810 К и способствует окислению паров киновари.

Уловленную в пылевой камере и циклоне пыль вместе с огарком направляют на переработку для извлечения Sb, а очищенные от пыли тех­нологические газы охлаждают в трубчатом конденсаторе и скруббере и затем выбрасывают в атмосферу. Степень десульфуризации при строгом контроле процесса составляет 50 %,.товарное извлечение Нg = 90 %, по­тери Sb = 4 %.

Применение для обжига комплексных концентратов печей КС обеспечивает по сравнению с обжигом в ретортах более благоприятные условия труда, высокую производительность агрегата, что значительно снижает эксплуатационные расходы.

Качество окислительного обжига сульфидных материалов обычно оце­нивается степенью дорульфуризации основных элементов. Важным показа­телем окислительного обжига является распределение между продуктами
обжига некоторых сопутствующих металлов, редких и рассеянных элементов. На основании имеющихся практических данных в результате окислительного обжига можно привести следующие степени удаления отдельных металлов с газами (% от содержания в исходных материалах): As - 60 - 80, Sb - 20 - 40, Bi - 10 - 15, Se - 25 - 50, Те - 10 - 20, In - 5 - 10, Ti - 50 - 70, Cd - 5 - 20, Pb - 5 - 10, Zn - 5 - 7.

Обжиг в кипящем слое сульфидных золото - мышьяковых концентратов используют в качестве подготовительной операции с целью вскрытия Аu, ассоциированного с арсенопиритом и пиритом. Он довольно широко распространен в практике зарубежных золотодобывающих предприятий.

Исследованиями Иргиредмет показано, что при одностадиальном обжиге концентрата не удается получить огарки с минимальным содержанием As и S; это приводит к значительным потерям Au при дальнейшей их переработке. В связи с этим возникла необходимость разработки способа обеспечивающего получение продуктов, более пригодных для плавки на медеплавильных заводах, и переработку концентратов с извлечением благородных металлов на месте.

Испытания проводили на полупромышленной установке непрерывного действия для двухстадиального обжига в кипящем слое, включающем две последовательно расположенные печи КС с площадью пода на первой стадии 0,0336 м², на второй 0,089 м², сухие циклоны, электрофильтры, камеру кристаллизации As, рукавный фильтр и мокрый, скруббер для санитарной очистки газов. Производительность установки 250 - 300 кг/сут по концентрату. В качестве сырья был использован коллективный золото - мышьяковый концентрат следующего состава: 52,5 г/т Аu; 144,0 г/т Аg; 5,44 % As; 40,59 %S; 2,05 % Сu, 34,0 % Fe.

На I стадии обжига происходила отгонка As при сравнительно низкой температуре и в слабоокислительной атмосфере, а во II - наиболее полное удаление S при повышенной температуре и 2 - 3 - кратном избытке воздуха в сравнении с теоретически необходимым.

Как видно из рисунка 27 максимальная отгонка As наблюдалась при расходе воздуха, равном 0,75 - 1,0. Содержание свободного 02 в газах при этом превышало 2 %. Степень десульфуризации составляла 57 - 60 %.

С повышением избытка воздуха происходило снижение степени отгон­ки As с одновременным увеличением десульфуризации. При расходе воз­духа ниже 0,75 к теоретически необходимому повышалось содержание As в огарке.

Наибольшая степень отгонки As наблюдалась при 820 - 920 К (рисунок 28) . При температуре ниже 820 К в огарке остается большое количество нео - кислившегося арсенопирита.

Температура процесса оказывает определенное влияние на удаление S, однако решающим фактором является расход воздуха (рисунок 29). Неко­торое повышение As в огарке (см. рисунок 27) свидетельствует о том, что отгонка его во II стадии обжига практически не идет и концентрация As в огарке возрастает.

Зависимость качества огарка от скорости загрузки концентрата в печь показывает, что лучшие результаты получены при удельной производи­тельности первой печи 7,0 - 9,5, а второй печи 3,5 - 4,7 т/м² - сут.

Рисунок 27. Влияние расхода воздуха на степень удаления As и S

Рисунок 28. Влияние температуры на степень удаления As и S

Рисунок 29. Влияние температуры во II стадии обжига на удаление As и S при расходе воз­духа > 150 % к теоретичес­ки необходимому

В процессе проведения полупромышленных испытаний установлен следующий технологический режим:

I стадия II стадия

Температура кипящего слоя, К 820 – 890 920 - 945

Коэффициент избытка воздуха 0,75 - 1,0 1,5 - 2,0

Скорость газов в кипящем слое, м/сек 0,1 - 0,12 0,10

Производительность, т/м2 - сут 7,0 - 9,5 3,5 - 4,75

Были получены огарки с содержанием 0,19 - 0,6 % As и 0,9 - 1,3 % S.

На указанном режиме были проведены балансовые испытания в тече­ние 8 суток непрерывной работы установки. Расчет баланса мет по­казал, что основное количество Аu (79,8 %) концентрировалось Me, а остальное распределилось между пыля ми аппаратов системы пылеулав­ливания. Механических потерь Аu с газами не было.

Пыли кристаллизатора и рукавного фильтра характеризуются высоким содержанием As (63 - 49 %) и требуют специальной обработки.

Около 16 % Аu переходит в пыль сухих циклонов и электрофильтров, которые по химическому составу почти одинаковы. Анализ на формы содержавшегося в этих пылях As показал, что до 92 % его находится в виде трехокиси.

Также была проверена возможность переработки пылей циклонов и электрофильтров совместно с исходным материалом после предвари­тельной грануляции. Смесь указанных пылей окатывали на чашевом грануляторе с диаметром чаши 500 мм. Скорость вращения чаши 14 - 15 об/мин, угол наклона 52 - 55°. Грануляцию проводили на воде без добавки связующего. Размер гранул, выбранный, исходя из условий обеспечения псевдоожижения слоя материала в печи, составлял 100 % фракции - 5+1,0 мм. Влажность сырых гранул 10 - 12 %, прочность 10 - 15 Н/г гранулу. Гранулировали смесь пылей циклонов и электрофильтров в соотношении, соответствующем по массе их выходам в процессе обжига.

Обжигали концентрат с возвратом пылей на ранее установленном ре­жиме со средней удельной производительностью на первой стадии, равной 9 т/м² в сут. К моменту установления материального равновесия загрузка оборотной смеси пылей достигала 19,5 % от массы концентрата, на7эту вeличину снизилась и производительность установки по исходному кон­центрату. Обжиг проходил с устойчивыми температурным и воздушным режимами, хорошим качеством огарка. Вторичные пыли получались бед­нее по содержанию золота на 5 - 8 %. Выход огарка увеличился на 59 - 62 % от массы концентрата.

В результате полупромышленных испытаний разработана рекомендуе­мая схема двухстадийного обжига золотомышьяковых концентратов (рисунок 30), внедрение которой дает возможность не только улучшить тех - нико - экономические показатели существующего передела, но и получать благородные металлы.

Рисунок 30. Рекомендуемая схема обжига золотомышьяковых концентратов