книги из ГПНТБ / Шишкин Н.Н. Кобальт в рудах месторождений СССР

технологических

схем, которые

можно подразделить на две группы

в зависимости от того, в каком

виде должна

быть извлечена

сера.

Первая группа

схем

имеет

в

качестве

головного процесса

сульфитизирующий

обжиг

(рис. 64),

цель которого окислять

основ­

ное количество

серы до

SO2

с одновременным переводом

меди,

Пирит

сулыратизирующий

обжиг

огарок

Soda

газы

I

в ы щелачивание

на извлечениесерп

fi а стоoft

кек

очистка раствора

на извлечение железа

пиритных концентратов

[42]. Этот процесс успешно внедрен

на

заводе в г. Коккела в Финляндии1 , где используют пиритный

кон­

центрат, не содержащий кобальт, и намечен к внедрению на

за­

воде в г. Белледуне ( К а н а д а ) — и з пиритного концентрата, содер­

жащего кобальт. Кобальт

концентрируется (рис. 65) в полученном

\

моносульерид

газ

железа

H 2 S O ,

на получение

элементар­

гидрометаллургическоА

ной серы

разложение

сероводород

рас môop

остаток

О,

•

і _

на изолечение

I г идролиз

I

кобальта

железный

кек

рас môop HtSû\

Извлечение

кобальта при

переработке

пиритных

огарков

Методы извлечения кобальта при переработке пиритных огар­

ков представляют большой

интерес в

связи

с существованием

в СССР действующих сернокислотных заводов,

перерабатывающих

подавляющую

часть

пиритных концентратов.

Технологические

схемы этих заводов

предусматривают

обжиг

пиритного сырья

серную кислоту.

Отходами обжига

являются

так называемые

пирнтные огарки,

представляющие

собой смесь

окислов железа:

Т а б л и ц а 45

Содержание

в огарке,

іsec. %

Предприятия

Zn

Co

As

Fe

Cu

Pb

Уральские

(СССР),

перерабатывающие

57

0,39

0,65

0,04

0,31

Нет

серноколчеданную

руду

сведе­

ний

Уральские

(СССР),

перерабатывающие

пиритный флотоконцентрат: полученный

49,5

0,35

0,39

0,05

0,13

То же

без перефлотации

с перефлотацией

58,4

0,47

0,60

0,33

0,20

»

Алтайские

(СССР)

45,6

1,35

2,70

1,40

0,09

»

Мегген (ФРГ)

41,5

0,07

9,45

0,47

0,005

0,08

Бавария (ФРГ)

51,0

1,13

5,35

0,35

0,26

0,03

Рио Тинто

(Испания)

56,3

1,63

2,86

1,01

0,17

0,10

Гарсис (Испания)

59,3

1,03

2,29

0,45

0,07

0,07

Республика

Кипр

58,3

3,43

0,85

0,03

0,51

0,02

Оркла (Норвегия)

48,4

2,52

3,03

0,05

0,09

0,01

Оутокумпу

(Финляндия)

56,2

1,51

2,24

0,13

0,16

0,02

Эльбингероде (ГДР)

51,5

0,21

0,93

0,06

0,19

0,02

Кассандра

(Греция)

54,3

0,21

0,85

0,59

0,10

0,07

Поморан (Португалия)

59,2

0,45

1,18

0,48

0,43

0,08

Основной

ценный

компонент

пиритных

огарков — железо.

В ФРГ, Японии, Испании

пиритные огарки являются существенной

статьей в железорудном

балансе. В 1960—1965

гг. в этих

странах

из пиритных

огарков

производилось

около 3—4 млн. т

железа

В год1 . В СССР

количество перерабатываемых огарков составляло

в 1955—1957 гг.

около 1,5

млн. т в год2 . Однако

непосредственное

использование

пиритных

огарков в качестве

доменного сырья

выпуска

качественного

железного

сырья,

достигается

попутное

извлечение

ценных составляющих.

Так,

завод

в г.

Дуйсбурге

(ФРГ) при переработке пиритных огарков

наряду

с железом

(око­

ло

1 млн. т)

производит

в

год 21 тыс. т меди; 36,5 тыс. т

цинка;

42,9

т

серебра и 1478

т

кобальта

[17].

Кроме

того,

пиритные

дах ФРГ,

Японии,

Испании,

СРР

и других

стран.

Огарок

Шіили СаСІ,

При этом особое внимание об­

ращают на извлечение кобальта

[62].

обжиг втрубчатой

Таким

образом,

переработка

пи­

печи

ритных

огарков определяется преж­

бы

щелачибание

де всего

необходимостью

получения

качественного

железного

сырья.

р а отбор

кек

Извлекается

кобальт при

этом

по­

путно;

это

обеспечивает

экономиче­

извлечение

скую

эффективность его

получения,

на получение идет-

железа

несмотря на

низкое

содержание.

ных металлов

В связи с тем что большое коли­

чество

пиритных

огарков

накопи­

Рис. 66.

Принципиальная

схема

лось на предприятиях СССР, пере­

извлечения кобальта

из пиритных

рабатывающих

серноколчеданную

огарков

методом

хлорирующего

руду и пиритный концентрат, а так­

обжига

же учитывая

ежегодное

получение

их в большом

количестве,

следует считать пиритные огарки

одним

Низкотемпературный

хлорирующий

обжиг

Этот метод, с успехом применяемый за

рубежом, сводится к

осаждают газообразным

хлором. Кадмий,

индий

и

галлий

полу­

чают амальгамным

методом.

По этой схеме

(рис. 66) работает

ряд

заводов

в

Западной

Европе, в том числе в гг. Дуйсбурге,

Гамбурге

(ФРГ),

а

также

завод в г. Уилмингтоне

(США). Извлечение отдельных

полезных

Метод

возгонки

Метод

основан

на отгонке

хлоридов

цветных и

благо­

родных

металлов

в процессе

обжига

при высоких

темпе­

(8—10%) и обжигается при

1000° С в течение

1,5—2

ч в муфель­

ной печи. При этом

кобальт,

цинк и другие металлы

возгоняются

в виде хлоридов.

Остаток

после

возгонки

можно

использо­

вать только после

удаления

из

него

выщелачиванием

щелочных

металлов, так как

в противном

случае образуются

соединения,

тельно дорог (в связи

с высоким

расходом топлива) и эффективен

лишь при сравнительно

богатых

материалах.

Метод непосредственного

выщелачивания

нялся

на ряде заводов, но в настоящее время не используется

ввиду

недостаточной эффективности. Извлечение кобальта по

этому

методу не превышает 20—25% (меди 60—70%), поэтому он

Руды медные

и

медно-цинковые

постмагматических

медно-

и

серноколчеданных

и

колчеданно-

полиметаллических

месторождений

сторождения

на

Урале

[119].

Кобальт

извлекают

здесь

как из

медных (существенно

халькопиритовых)

руд, так

и из сернокол­

чеданных руд. За рубежом

кобальт

получают

из руд

крупного

месторождения

меди Оутокумпу

в

Восточной

Финляндии

[265].

Вместе с тем в СССР кобальт

содержится в медных рудах ря­

да

крупных

медноколчеданных

месторождений

(Гайское

на

Юж­

ном

Урале,

Худесское

на

Северном

Кавказе [99] и др.)

и

цинк-

рокого

вовлечения

их в попутное с медью

производство кобальта.

Характерные

особенности руд

По содержанию

основного

компонента — меди — выделяются

богатая

и рядовая

руда.

Богатая

первичная

руда

представлена

двумя

разновидно­

стями— медной и цинк-медной.

Для

обеих

разновидностей ха­

рактерны

массивная,

вкрапленно-прожилковая и вкрапленная

текстуры. Руда плотная, тонко- и неравномернозернистая.

Наи­

более распространены

структуры

руды—• аллотриоморфно-

и ги-

пидиоморфно-зернистая,

встречаются

пойкилитовая,

порфировид-

ная и др. Количество

рудных

минералов

в

первичной

медной

руде изменяется от 60 до 100%, составляя

в среднем

около

80%.

В верхних

горизонтах

некоторых

месторождений

(Гайское)

разви­

ты окисленные руды. В цинк-медной

руде

количество

рудных

минералов,

на примере

Орловского

месторождения,

изменяется

от 45 до 90%, составляя

в среднем

70%.

Минеральный состав богатой медной и цинк-медной руды не­

сколько

различен

(табл. 46).

В

медной

руде

главные

рудные

минералы — пирит

и

халькопирит,

нерудные — кварц.

В

цинк-

медной

руде главные

рудные

минералы — пирит, халькопирит и

сфалерит,

второстепенный — галенит.

Нерудные

минералы

пред­

ставлены

преимущественно хлоритом,

баритом

и

кварцем.

16 Зак . 1380

241

ляет в

среднем

0,05—0,1%. Изредка встречаются линнеит, кото­

рый в руде отдельных месторождений

(Оутокумпу) является

рас­

пространенным

минералом-примесью,

и кобальтсодержащий

пент­

ландит.

Присутствие кобальта в богатой цинк-медной руде связано с

кобальтсодержащим пиритом, но содержание

кобальта

в нем еще

более низкое (0,016—0,023%;

среднее

по

четырем

анализам

0,019%), чем в

богатой

медной

руде,

что характерно

для колче-

данно-полиметаллических руд (см. часть

I и I I ) . В качестве

ред­

ких минералов присутствуют линнеит и кобальтин.

Химический

состав

медной

и цинк-медной

руды

приведен в

табл. 47.

В рядовой

медной

руде

(1 —1,5%)

прожилково-вкраплен-

ной текстуры (Пышминско-Ключевское месторождение)

увеличи­

вается

количество нерудных металлов

(до 70%; главные — кварц,

хлорит,

карбонаты) и уменьшается

количество

пирита

(20—30%)

и халькопирита

(5—10%); в руде

массивной

текстуры

(Худес-

кобальта в

руде

(до 0,01—0,02%)

связано

главным

образом

с

кобальтистый пиритом

(от следов до 0,3% кобальта).

Т а б л и ц а 47

Химический

состав

разновидностей

кобальтсодержащей богатой

медной

руды

(вес. % )

Руда

Компонентомпоненты

медная

цинк-медная

Si02

10—15

10—15

Ті0 2

0,0—0,1

0,0-0,1

А1,0,

1,5

4—6

CaO

Следы — 2

Следы — 2

MgO

Следы — 1

Следы — 4

Ва

Следы — 1

7—10

Си

3—4

~4

Zn

0,1—0,5

~ з

Pb

0,0—0,1

~1

Fe

25—30

25—30

Со

0,1—0,02

-0,01

Ni

Следы — 0,1

0,0 — следы

S

30—35

30—35

П р и м е ч а н и я :

1. В р у д е отдельных м е с т о р о ж д е н и й

с р е д н е е

с о д е р ж а н и е

кобальта

выше (например,

в Оутокумпу,

Финляндия — 0,2%).

2. В

о б е и х

разновидностях

руды

в

незначительном

количестве

присутствуют

мышьяк,

марганец,

м о л и б д е н ,

кадмий, серебро,

золото,

олово, а

в цинк - медной руде — сурьма,

вис­

мут, таллий, галлий,

германий,

индий,

ванадий .

окислительный

обжиг

В

увал

печах

КС

газы

S осстаноВитель-

СО,

на произдодстВо

серной

ный

обжиг

кислоты

NH.

аммиачное

Выщелачивание

Т

остаток

от

в доменное

раствор

выщелачивании

Производство

Фракционная

дистилляция

или Высаливание

pacmôop

на сброс

медный

кек

8 медное

кобальтовый

кек

npoujßodcmSo

S

кобальтовое

производство

Рис. 67.

Схема

аммиачного

процесса

для

кобальтсодержащего медного

концентрата

тов, в которых содержание меди низкое

(менее

5%),

приме­

няются те же способы, которые

используются

для

переработки

кобальтсодержащих

концентратов, выделенных

из

сульфидно-

магнетитовых

руд. Это — схемы

окислительного,

сульфатизирую-

щего или

сульфат-хлорирующего

обжига,

с последующим

выще­

Руда

плавка в

Зосстанодитем

улавливание

ной

атмосфере

сер ы

дробление,

измельчение

растворение

•\\Ь-

получение

5

реакторе

злементарной

серы

фильтрация

сульфидный

раствор

концентрат

кислород

ВыделениеI

цветных метил-

гидролиз

лоб и

платиноидов

железа

никель кобальт медь

платиноиды

сгущение,

Фильтрация

і

~ 1

Рис. 68.

Принципиальная

окись

раствор

технологическая

схема

железа

переработки сульфидных

руд и

концентратов

ме­

â чернул?

тодом

автоклавной

тех­

металлургию

нологии