Обогащение пирротинового концентрата Пирротиновый концентрат не пригоден

Обогащение пирротинового концентрата

Пирротиновый концентрат не пригоден к металлургической переработе из-за высокого содержания железа и серы и является пром. продуктом.

Технология гидрометаллургической переработки пирротинового концентрата является химическим обогащением, т. е. она сочетает металлургические процессы с обогатительными операциями.

Гидрометаллургическое производство НМЗ Технология гидрометаллургического производства включает следующие основные процессы: • автоклавно-окислительное выщелачивание пирротинового концентрата; • осаждение цветных металлов из жидкой фазы окисленной пульпы; • флотационное выделение сульфидов цветных металлов и элементарной серы в виде серосульфидного концентрата; • железоочистку и нейтрализацию железогидратных хвостов флотации; • разделение серосульфидного концентрата с получение сульфидного и серного концентратов; • автоклавную выплавку серы из серного концентрата;

Цех по производству элементарной серы № 1: - гидрометаллургический участок (ГМУ); - участка по производству элементарной серы № 1 (УПЭС№ 1) (участок флотации, сгущения и нейтрализации); - участка по производству элементарной серы № 2 (УПЭС № 2) (сероплавильный участок).

Принципиальная технологическая схема гидрометаллургического производства НМЗ Основным оборудованием гидрометаллургического производства являются автоклавы и реакторы различной конструкции, флотомашины, сгустители, насосы.

На гидрометаллургическом участке реализованы процессы: Ø сгущения пирротинового концентрата ТОФ (ПК); Ø приготовления пульпы сгущённого пирротинового концентра ПК; Ø растворения лигносульфоната технического (ЛСТ); Ø автоклавного окислительного выщелачивания (АОВ); Ø осаждения цветных металлов и охлаждения пульпы осаждения.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ГОЛОВНЫХ ПЕРЕДЕЛОВ ГМП НМЗ Никель-пирротиновый концентрат Сгущение Слив Кальциевый слив Приготовление пульпы ПАВ (лигносульфотнаты) Кислородо-воздушная смесь (80 об. % О 2) Автоклавно-окислительное выщелачивание Окисленная пульпа Металлизированные железные окатыши Осаждение сульфидов Ксантогенат, ДП-4 Серосульфидная флотация Серосульфидный концентрат Железогидратные хвосты

Рекомендуемые требования к пирротиновому концентрату: – массовая доля Ni – не менее 1, 5 %; – массовая доля Cu – не более 1, 2 %; – массовая доля S – не более 28 %; – содержание класса крупности минус 0, 044 мм – не менее 65 %; – плотность твёрдой фазы – (4, 0– 4, 35) т/м 3; - содержание твердого в водной пульпе до 40 % - р. Н пульпы концентрата – 7 -9

Основные минералы, входящие в состав пирротинового концентрата (ПК) Ni. Fe. S 2 – пентландит, Cu. Fe. S 2 – халькопирит, Fe. S ÷ Fe 7 S 8 – пирротин. Ni и Со изоморфно замещают Fe в кристаллической решетке пирротина. В ПК данный минерал представлен двумя структурными разновидностями: - гексагональной (Fe 11 S 12), - моноклинной (Fe 7 S 8), Со концентрируется исключительно в рудных минералах в виде примеси. В основном, этот компонент присутствует в пентландите.

Перерабатываемый в ГМП НМЗ пирротиновый концентрат представляет собой пульпу смеси: флотационного пирротинового концентрата ТОФ, Ø материала пруда-накопителя, Ø сливов гидроциклонирования породных хвостов и малоникелистого пирротинового продукта ТОФ. Ø Состав: 1, 5 – 2, 0 % Ni; 0, 4 – 1, 0 % Cu; 0, 07 – 0, 10 % Co; 25, 0 – 28, 0 % S. Ø Основная масса Fe и S в концентратах содержится в форме пирротина. Содержание пирротина в концентрате составляет (60, 0 – 76, 0) %. Ø

Сгущение пирротинового концентрата Наименование показателя Параметр Плотность пирротинового концентрата, т/м 3 1, 10 – 1, 60 7, 0 – 9, 0 р. Н пирротинового концентрата, ед Содержание органических примесей в питании: – в твердой фазе, г/т – в жидкой фазе, г/т Содержание класса минус 0, 044 мм в питании, % Допустимая нагрузка на сгуститель, т/ч Плотность разгрузки сгустителя, т/м 3 Содержание твердого в сливе сгустителя, мг/л Расход ПК с ТОФ, м 3/ч ≤ 400 ≤ 90 ≥ 85 130 1, 55 – 1, 90 ≤ 100, 0 ≤ 350

питание А Б слив Г Г сгущенный материал Ø Условное разделение пространства сгустителя на зоны по высоте: А - зона светленной воды; Б – зона подачи пульпы; В – зона осаждения или сгущения; Г – зона сжатия; Д – зона сгущенной пульпы

Сгустители П-50 с центральным приводом 1 - чан, 2 - ферма, 3, 6 - приводной и гребковый механизмы соответственно. 4 - питающая коробка, 5 - периферический сливной желоб, 7 - разгрузочная воронка

Факторы, влияющие на процесс сгущения: минералогический и гранулометрический состав ПК, Ø форма частиц, Ø содержание твердого в исходной пульпе, Ø плотность твердой и жидкой фаз, Ø вязкость жидкости, Ø температура пульпы, Ø р. Н среды, Ø наличие в пульпе реагентов и специально вводимых в нее добавок. Ø

С повышением температуры снижается вязкость жидкой фазы пульпы (для воды): Температура, 0 С; Ø Вязкость, г/см 2∙с. Ø 0 0, 018 30 0, 008 60 0, 0047 90 0, 0032 Слив сгущения пирротинового концентрата откачивается на хранилище пирротинового концентрата КУР– 1. Ø р. Н слива (6, 5 – 8, 0) ед. Ø Объемный расход откачиваемого слива (100 – 300) м 3/ч. Часть слива сгущения ПК используется в операции приготовления пульпы сгущённого ПК.

Приготовление пульпы пирротинового концентрата поступает пульпа ПК, сгущенная до Ж: Т = 0, 7 (65 % твердого). Приготовление пульпы заключается в ее разбавлении оборотными растворами из сгустителя до Ж: Т = 1, 1 – 1, 3 (43 – 48 % твердого). Операцию разбавления производят в 2 реакторах приготовления ёмкостью 80 м 3 каждый (рабочий объем 63 м 3). Реакторы оборудованы перемешивающими устройствами.

Автоклавное выщелачивание пирротинового концентрата

Автоклавное окислительное выщелачивание никель-пирротиновых материалов – трёхфазный гетерогенный процесс окисления сульфидов, преимущественно пирротина, в водной пульпе кислородом с переводом железа в гидратированные оксиды, а серы - в элементную и сульфатную.

Важнейшие стадии автоклавноокислительного выщелачивания: Ø абсорбция кислорода из газовой фазы в раствор (растворение кислорода); Ø химическое взаимодействие растворенного кислорода с сульфидами. С увеличением температуры со 110 до 130º С скорость абсорбции кислорода увеличивается в 1, 8 раз, а скорость выщелачивания - на 30÷ 40 %.

Режимы выщелачивания: Ø НТВ (низкотемпературное) проводится при температурах, не превышающих точку плавления серы – (112, 0 ÷ 119, 5) 0 С, как правило, в диапазоне температур (108 ÷ 112) 0 С. Ø ВТВ (высокотемпературное) реализуется при температурном режиме, превышающем точку плавления серы, и проводится в температурном интервале (130 ÷ 150) 0 С.

Преимущество режима ВТВ: Ø более высокая интенсивность процесса; Ø более медленное образование отложений на поверхности теплообменников; Ø более высокая текучесть пульпы (лучший массо- и теплообмен).

ВТВ может быть реализован только при наличии ПАВ, препятствующих: Ø смачиванию расплавленной серой поверхности сульфидов; Ø образованию серосульфидных гранул, нарушающих ход технологического процесса. В качестве ПАВ при ВТВ используют водный раствор лигносульфоната (отходы производства целлюлозы).

Основные реакции выщелачивания 1. Растворение рудных материалов: Ø раложение пирротина 5 Fe. S + 5 O 2 + 2 H 2 O = 4 Fe. OOH + Fe. SO 4 + 4 S˚ (пирротин) (гетит) Fe 7 S 8+35 O 2 +14 H 2 O = 28 Fe. OOH+7 Fe. SO 4+ 33 S˚ Железо, перешедшее в раствор окисляется до трёхвалентного и гидролизуется с образованием, в основном аморфного гидроксида Fe и, в меньшей степени, основного сульфата железа.

Окисление и гидролиз ферросульфата в ходе его накопления в жидкой фазе пульпы можно представить в виде следующих суммарных реакций: Fe. SO 4 + 0, 25 O 2 + 1, 5 H 2 O Fe. OOH + H 2 SO 4 4 Fe. SO 4 + O 2 + 5 H 2 O Fe 2 O 3 + 2 Fe. OOH + 4 H 2 SO 4 2 Fe. SO 4 + 0, 5 O 2 + 3 H 2 O Fe 2 O 3·H 2 O + 2 H 2 SO 4 Образующаяся свободная кислота снижает p. H пульпы и одновременно повышает её редокспотенциал, что способствует ускорению процесса окисления сульфидов.

3. Раложение сульфидов цветных металлов (после разложения не менее 50 % пирротина): Ø 9 Ni. Fe. S 2 + 30 O 2 + 4 H 2 SO 4 = 9 Ni. SO 4 + 9 Fe. SO 4 + 4 S˚ + 4 H 2 O Ø 5 Cu. Fe. S 2 + 9, 5 O 2 + 7 H 2 SO 4 = 5 Cu. SO 4 + 5 Fe. SO 4 + 7 S˚ + 7 H 2 O В раствор переходит до 70 % Ni и Со и около 50 % Cu.

Распределение серы никель-пирротинового концентрата по продуктам окисления сульфидов в : -элементную форму – 63 -68 %; - растворимые сульфаты – 12 -14 %; - нерастворимые сульфаты – 8 -10 %; - недоразложенных сульфидах – 11 -13 %.

Реакции разложения породообразующих компонентов: Ø Ø (гипс)