Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Осаждение сульфидов цветных металлов из растворов штейнами медно-никелевого производства

Диссертация: Осаждение сульфидов цветных металлов из растворов штейнами медно-никелевого производства
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Проведённые ранее исследования показали неэффективность использования природного пирротина для осаждения цветных металлов из раствора, из-за низкого качества получаемого концентрата и жёстких параметров процесса осаждения (температура ~200°С, давление ~1ДМПа). Невысокая сульфидирующая способность этого реагента связана с малым содержанием в нём эквимолярной модификации пирротина — троилита (РеБ… Читать ещё >

Осаждение сульфидов цветных металлов из растворов штейнами медно-никелевого производства (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ОСАЖДЕНИЯ СУЛЬФИДОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
    • 1. 1. Выделение меди, никеля и кобальта сероводородом
    • 1. 2. Выделение цветных металлов водорастворимыми серосодержащими соединениями
    • 1. 3. Выделение цветных металлов твёрдыми серосодержащими реагентами
    • 1. 4. Основные результаты исследований по выщелачиванию медно-никелевых штейнов
    • 1. 5. Выводы по аналитическому обзору литературы и постановка задачи исследований
  • 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ОСАЖДЕНИЯ СУЛЬФИДОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫМ ШТЕЙНОМ
    • 2. 1. Методика проведения экспериментов
    • 2. 2. Результаты экспериментов
  • 3. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ОСАЖДЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОКЛАВОВ
    • 3. 1. Методика проведения экспериментов
    • 3. 2. Результаты экспериментов
      • 3. 2. 1. Влияние продувки газовой фазы автоклава азотом
      • 3. 2. 2. Результаты опытов по минимизации удельного расхода штейна
  • 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕСС ОСАЖДЕНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРА
    • 4. 1. Методика проведения экспериментов
    • 4. 2. Влияние температуры
    • 4. 3. Влияние концентрации двухвалентного железа
    • 4. 4. Влияние двухвалентного железа на обменный процесс осаждения
    • 4. 5. Влияние концентрации трехвалентного железа
    • 4. 6. Влияние концентрации серной кислоты
    • 4. 7. Влияние интенсивности перемешивания
    • 4. 8. Влияние химического и минералогического состава штейнов
      • 4. 8. 1. Материалы и методика экспериментов
      • 4. 8. 2. Выщелачивание штейнов
      • 4. 8. 3. Осаждение цветных металлов из раствора различными штейнами
    • 4. 9. Влияние крупности штейна
    • 4. 10. Влияние исходной концентрации никеля
    • 4. 11. Выводы
  • 5. УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА СУЛЬФИДНОГО КОНЦЕНТРАТА, ПОЛУЧАЕМОГО ПРИ ОСАЖДЕНИИ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫМ ШТЕЙНОМ
    • 5. 1. Методика проведения экспериментов
    • 5. 2. Результаты экспериментов
    • 5. 3. Выводы
  • 6. ПЕРСПЕКТИВЫ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА ОСАЖДЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫМ ШТЕЙНОМ
    • 6. 1. Применение способа осаждения цветных металлов штейном в усовершенствованной автоклавной декантационной технологии переработки пирротиновых концентратов на НМЗ НГМК
    • 6. 2. Применение способа осаждения сульфидов цветных металлов медно-никелевым штейном в технологии предлагаемой для реконструкции комбината «Печенганикель»

В последние годы разрабатываются промышленные технологии, предусматривающие перевод цветных металлов в растворы в ходе гидрометаллургической переработки медно-никелевого сырья и полупродуктов. Эти технологии требуют применения рациональных способов извлечения цветных металлов из растворов, в том числе, осаждение их в виде сульфидов.

Для выделения цветных металлов из раствора могут быть использованы различные сульфидизаторы: сероводород, тиосульфат кальция, известково-серный отвар, пирротиновый концентрат, сульфиды кальция и железа, однако все эти реагенты обладают определёнными недостатками, снижающими их эффективность или вовсе препятствующими их использованию в конкретных промышленных условиях.

Осаждение металлов сероводородом позволяет получить богатый сульфидный концентрат, но требует применения больших давлений сероводорода. Кроме того, необходимо отметить сложность технологии получения сероводорода и его взрывоопасность.

Выделение металлов водорастворимыми и твёрдыми серосодержащими реагентами более предпочтительно, по сравнению с осаждением их сероводородом, однако и эти способы имеют значительные недостатки. Применение тиосульфата натрия вызывает трудности с утилизацией сточных вод, а использование тиосульфата или сульфида кальция требует отделения сульфата кальция, со-осаждающегося с сульфидами цветных металлов, с помощью операций флотации или промежуточной фильтрации.

Способ осаждения сульфидов цветных металлов сернистым железом весьма эффективен, но существующие способы производства сульфида железа весьма сложны. Более целесообразно использовать промежуточные технологические продукты, содержащие сульфид железа — пирротиновый концентрат и медно-никелевый штейн.

Проведённые ранее исследования показали неэффективность использования природного пирротина для осаждения цветных металлов из раствора, из-за низкого качества получаемого концентрата и жёстких параметров процесса осаждения (температура ~200°С, давление ~1ДМПа). Невысокая сульфидирующая способность этого реагента связана с малым содержанием в нём эквимолярной модификации пирротина — троилита (РеБ).

Более эффективным может оказаться использование бедных (высокожелезистых) медно-никелевых штейнов, поскольку они содержат в значительно больших количествах троилит.

Применение медно-никелевого штейна в качестве сульфидизатора цветных металлов позволит снизить потери цветных металлов, в первую очередь, кобальта, за счёт снижения объёма штейна, перерабатываемого пирометаллургическим способом. Кроме того, промышленная реализация данной технологии позволит уменьшить загрязнение атмосферы диоксидом серы.

Целью данного исследования является определение возможности глубокого осаждения цветных металлов из растворов штейнами и изучение влияния основных параметров (температуры, состава раствора и др.) на извлечение цветных металлов из раствора и состав получаемого концентрата.

7. Общие выводы и заключение.

В настоящей работе исследован способ осаждения сульфидов цветных металлов из растворов следующего состава, г/дм3: № 5,3−15- Си 1,0−1,6- Со 0,13−0,3;

Бе 0−30- Ре 0−6,7- Н2804 -0−75- медно-никелевыми штейнами различного химического и минералогического состава, в интервале температур 20−100°С, скоростей вращения мешалки 150−2800 об/мин.

На основе результатов экспериментального исследования, установлено следующее:

1. Химическое взаимодействие в системе медно-никелевый штейн — раствор сульфатов цветных металлов и серной кислоты, в зависимости от созданных условий, может протекать как по обменному, так и по сероводородному механизмуувеличение исходной концентрации кислоты приводит к увеличению доли сероводородного механизма осажденияв отсутствие кислоты, осаждение цветных металлов протекает только по обменному механизму.

2. В процессе осаждения на поверхности частиц штейна образуются плёнка сульфидов цветных металловэти плёнки при обменном механизме более плотные, чем при сероводородном, что приводит к снижению скорости и полноты осаждения цветных металлов, увеличению расхода штейна и, соответственно, снижению качества концентрата.

3. При протекании процесса по сероводородному механизму скорость осаждения металлов снижается во времени вследствие перехода из кинетической во внутреннедиффузионную область, лимитируемую переносом катионов двухвалентного железа от реакционной поверхности через плёнку сульфидов цветных металлов в объём раствора.

4. Наличие окислителей в системе (газообразный кислород, сульфат трехвалентного железа, магнетит) приводит к увеличению доли обменного механизма осаждения и, как следствие, переходу процесса во внутреннедиффузионную область, в результате чего, значительно снижается скорость и полнота осаждения цветных металлов.

5. Для достижения максимального извлечения цветных металлов из раствора и получения богатого концентрата, необходимо обеспечить протекание процесса по сероводородному механизму и избежать перехода во внутреннедиффузионную область, что достигается необходимым расходом штейна и соответствующей ему исходной концентрации кислоты.

6. Наиболее целесообразны для осаждения штейны с содержанием железа — не менее 52%, серы — не более 25%, и крупностью -0,1 мм. Удельный расход штейна не зависит от концентрации тяжелых цветных металлов в растворе и корректируется с учётом наличия в системе окислителей и примесей по формуле (6), приведённой выше.

7. Разработан режим осаждения цветных металлов в одну стадию: температура 90−100°С, продолжительность осаждения 45−60 минут, необходимая исходная концентрация серной кислоты в растворе рассчитывается по формуле (7), указанной выше. Этот режим обеспечивает получение сульфидного концентрата с содержанием суммы цветных металлов 45−50% и железа 20−23%, при извлечении из раствора Си 99,9%- N1 99,5%- Со 95%.

8. Повышение содержания цветных металлов в концентрате до 55% при одновременном снижении содержания железа до 10% может быть достигнуто осуществлением процесса в две стадии по противотоку, при этом температура и продолжительность осаждения на каждой стадии такие же, как и при одностадийном осаждении, а удельный расход штейна возрастает в 2−3 раза.

9. Исследованный метод осаждения опробован для выделения цветных металлов из растворов, получаемых в новой декантационной технологии переработки пирротиновых концентратов, разработанной для Надеж-динского металлургического завода Норильского горнометаллургического комбината (НМЗ НГМК). При этом достигнуты такие же показатели извлечения цветных металлов из раствора и качества сульфидного концентрата, которые были получены ранее для модельных растворов.

10. Ожидаемый экономический эффект при внедрении этой схемы на НМЗ НГМК составляет 54,3 млн долл., в том числе, около 12 млн долл. за счёт уменьшения потерь цветных металлов при замене пирометаллурги-ческой технологии переработки штейна гидрометаллургической.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Н.С., Клушин Д. Н., Стригин И. А. Основы металлургии, М., 1961, т. 1, ч.1−2.
  2. В.И., Смирнов В. И. Исследование процесса автоклавного получения сульфидного никель—кобальтового концентрата из растворов от выщелачивания окисленных руд. Известия вузов, сер. Цв. Мет., 1962, 5, 79.
  3. В.А., Хавин З. А., Краткий химический справочник. Издательство Химия, Л., 1978.
  4. Д.Н. Сульфидирование цветных металлов. Издательство Металлургия, М., 1968.
  5. Геохимия гидротермальных рудных месторождений. Изд-во Мир, М., 1970.
  6. С.И. Автоклавный никелевый завод в г. Moa (Куба). Описание завода, опыта пуска и первого года эксплуатации. Отчёт. Выпуск V (сульфидный цех). М.: 1965.
  7. В.Э., Михнев А. Д., Борбат В. Ф., Выделение цветных металлов из растворов в виде сульфидов, М.: МЦМ СССР, ЦНИИЭ и ИЦМ, обзорная информация, выпуск 4, 1985.
  8. В.Э., Михнев А. Д., Борбат В. Ф., Выделение никеля и меди из растворов и пульпы в виде сульфидов, Цветные металлы, 1985, № 4, с. 15−18.
  9. В.В. Изучение кинетики и механизма процессов при селективном извлечении никеля из сульфатных растворов осаждением сероводородом. Автореферат диссертации канд. техн. наук. Иркутск, 1973.
  10. Г. С., Сериков А. П., Наумов В. В. и др. Об осаждении никеля и кобальта из кислых растворов сероводородом. Цветные металлы, № 10, 1971, с.11−15.
  11. В.Ф., Лещ И.Ю. Новые процессы в металлургии никеля и кобальта. -М.: Металлургия, 1976. 359 е.-
  12. С.И. Об осаждении сульфидов никеля и кобальта сероводородом в сернокислой среде// Тр./Автоклавная переработка медно-никелевого сырья, № 46.- М.: Металлургия, 1981.-е. 60−67.
  13. Патент 4 127 989 (США), кл. С 01 G 1/12 05.12.1978, ИЗР № 16.
  14. Авторское свидетельство СССР № 655 648. Кл. С 01 G 3/12. Опубл. в Б.И. 1979, № 13.
  15. JI.A., Надольский А. П. Изучение глубокой очистки растворов молибдата аммония от тяжелых металлов растворённой серы. Изв. вуз. Цветная металлургия, 1980, № 2, с. 77−80.
  16. Ю.В., Сиркис А. Л., Колонии Г. Р. Сера и сульфидообразование в гидрометаллургических процессах. Новосибирск, 1987.
  17. Авторское свидетельство СССР № 810 844. Кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 9, 1979.
  18. В.Э., Рашковский Г. Б., Емельянов Ю. Е., Шнеерсон Я. М., Сиркис А. Л., Гуревич Е. Л. Тиосульфатная схема извлечения цветных металлов из растворов автоклавного выщелачивания пирротиновых концентратов. Цветные металлы, 1986, № 3, с 19−21.
  19. А.Л. Использование тиосульфатных растворов при автоклавной переработке пирротиновых концентратов. Цветные металлы, 1987, № 8, с 18−22.
  20. А.Л. Научное обоснование, разработка и внедрение процессов извлечения сульфидов цветных металлов из растворов и пульп при переработке пирротиновых концентратов. Автореферат диссертации докт. техн. наук. Москва, 1987.
  21. Авторское свидетельство СССР № № 630 228. Кл. С 02 С 5/02. Опубл. в БИ. № 40, 1978.
  22. Авторское свидетельство СССР № 579 745. Кл. С 01 G 1/12. Опубл. в Б.И. № 22, 1978.
  23. А.И. Разработка способа осаждения сульфидов цветных металлов раствором серы в гидроокиси кальция. Автореферат диссертации канд. техн. наук, Красноярск, 1979 ДСП
  24. Авторское свидетельство СССР№ 1 207 152. Не публикуемое.
  25. В. Э., Рашковский Г. Б., Миронов А. П. Химизм и кинетика осаждения никеля, кобальта и железа из растворов и пульп тиосульфатом натрия//Изв. Вузов. Цв. Металлургия. -1983. № 5. — С.30−33
  26. В. Э., Рашковский Г. Б., Михнев А. Д., Об осаждении никеля из растворов тиосульфатом //Цв. Металлы. -1981. № 2. — С.27−28.
  27. Д.И., Сильниченко В. Г. О составе и строении тиосульфатных соединений меди // Изв. АН СССР.-1947.-№ 1.-Сер. хим. наук.
  28. С.Ю. Анализ руд цветных металлов. М.: Металлургиздат, 1953.,
  29. Ф. Основы прикладной металлургии. Т.2. Гидрометаллургия. М.: Металлургия, 1975.,
  30. В.Д. Аналитическая химия. М.: Медицина, 1977.
  31. Авторское свидетельство СССР № 933 771. Кл. С 22 В 23/04. Опубл. в Б.И. № 21, 1982.
  32. Авторское свидетельство СССР № 1 323 598. Кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 26, 1987.
  33. В.Э., Рашковский Г. Б., Михнев А. Д. О выделении металлов из растворов, получаемых при гидрометаллургической переработке пирротиновых концентратов НГМК. Цветные металлы. № 1, 1980.
  34. В.Э., Рашковский Г. Б., Михнев А. Д. и др. Использование известково-серного отвара для выделения цветных металлов из пульп автоклавного вы-щелачивания//Автоклавная переработка медно-никелевого сырья. М.: Металлургия, 1981. — Вып. 46, с.26−29
  35. Авторское свидетельство СССР № 1 193 173. Кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 43, 1985.
  36. В.Ф., Воронов А. Б. Автоклавно-окислительное выщелачивание ни-кель-пирротиновых концентратов, М.: Металлургия, 1980, с. 135
  37. Авторское свидетельство СССР № 836 176. Кл. С 22 В 23/04. Опубл. в Б.И. № 21, 1981.
  38. Авторское свидетельство СССР № 1 154 351. Кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 17, 1985.
  39. Авторское свидетельство СССР № 1 379 331. Кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 9, 1988.
  40. Авторское свидетельство СССР № 1 444 376. Кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 46, 1988.
  41. А.Л., Лаптев Ю. В., Мальцев H.A., Розенберг Ж. И. Изучение механизма действия и результаты внедрения известняка для осаждения сульфидов цветных металлов из окисленных пульп. Цветные металлы, 1985, № 8, с 38−42.
  42. Авторское свидетельство СССР № 306 739. Не публикуемое.
  43. Заявка № 1 378 053 (Великобритания). Кл. COI G 3/12, опубл. 18.12.1974
  44. Заявка 48−38 268 (Япония). Кл. COI G 1/12. Опубл. 12.04.1970.
  45. М.Ю., Сиркис А. Л., Худяков И. Ф. Изучение гидротермального взаимодействия сульфидов меди, никеля и железа с раствором сульфата меди. Цветные металлы, 1984, № 6, с 15−18.
  46. Авторское свидетельство СССР № 1 289 901 кл. С 22 В 3/00. Опубл. в Б.И. № 6, 1987.
  47. Авторское свидетельство СССР № 1 439 140 кл. с22 в 3/00. Опубл. в Б.И. № 43, 1988.
  48. Авторское свидетельство СССР № 1 280 895. Не публикуемое.
  49. Авторское свидетельство СССР № 1 349 273. Не публикуемое.
  50. Авторское свидетельство СССР № 1 254 745. Не публикуемое.
  51. А.Д. Исследование физико-химических закономерностей осаждения сульфида никеля из кислых сульфатных растворов сероводородом с применением в качестве реагента осадителя сернистого железа. Автореферат диссертации канд. техн. наук, Иркутск, 1972.
  52. М. Буссел, В. Е. Эверс, М. Р. Торнбер, Н. Ф. Дайсон, Т. Р. Скотт. Применение пирротина для извлечения никеля и кобальта из кислых растворов после выщелачивания.// Гидрометаллургия, Пер. с англ. Под ред. Б. Н. Ласкорина. -М., Металлургия, 1978. 464 с.
  53. М.Ю. Осаждение цветных металлов сульфидами. Автореферат диссертации канд. техн. наук, Свердловск, 1989.
  54. И.И., Шиврин Г. Н., Сиркис А. Л. Автоклавная технология переработки пирротинового концентрата. Красноярск: Издательство Красноярского университета, 1986.
  55. В.Ф. Борбат, А. Б. Воронов. Автоклавная технология переработки никель-пирротиновых концентратов. М., Металлургия, 1980
  56. М.И. Исследование и разработка усовершенствованной технологии сернокислотного выщелачивания штейнов медно-никелевого производства. Автореферат диссертации канд. техн. наук. СПб., 1994.
  57. А.Б., Зайцев В. Н. Теория пирометаллургических процессов. М., Металлургия, 1973, с. 504.
  58. А.Г. Взаимосвязь химического состояния железа в минералах и полупродуктах переработки медно-никелевых руд с его поведением на головных стадиях металлургического передела. Автореферат диссертации канд. техн. наук. Л., 1983.
  59. И.Г., Вигдорчик Е. М., Андреев Ю. В., Грейвер Т. Н., Ковтун С. П. Изучение кинетики процесса двухстадийного сернокислотного выщелачивания штейнов медно-никелевого производства. Изв. ВУЗов, цветная металлургия, 1990, № 1.
  60. А.Н., Вольдман Г. М., Беляевская Л. В. Теория гидрометаллургических процессов. М., Металлургия, 1975. -504 с.
  61. Е.М., Шейнин А. Б. Математическое моделирование непрерывных процессов растворения. М.: Химия, 1971.
  62. ТЭО по выбору оптимального варианта концепции развития предприятий АО «Норильский комбинат» на период до 2005 года. АО «Институт Гипроникель», СПб, 1999 г.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!