Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12277
.pdf
цинковые сплавы или пириты, в частности, медно-пиритовые, с целью преобразования содержащихся в них
цветных металлов в сульфаты с последующим извлечением сульфатов из раствора или другими способами.
В спецификации № 359478 описан и заявлен способ обжига пирита или сульфида железа с помощью воздуха,
при котором температура зоны сгорания сульфида железа регулируется путем подачи в нее относительно
холодного газа, состоящего из диоксида серы и/или азота.
Мы обнаружили, что сульфидные руды, содержащие медь и/или цинк или другие цветные металлы, могут
быть выгодно обработаны для получения серы и/или диоксида серы вместе с оксидом железа одновременно с
превращением меди и/или цинка или других цветных металлов в сульфаты путем окислительного обжига
указанных руд в присутствии определенной концентрации диоксида серы, которая может быть получена путем
рециркуляции определенного количества газов, содержащих диоксид серы, выходящих из верхней части
горелки, после обогащения диоксидом серы любым желаемым способом. Мы обнаружили, что степень
превращения, например, цинка и меди в сульфаты быстро возрастает с увеличением количества диоксида
серы, подаваемого вместе с воздухом для сжигания, до тех пор, пока не будет достигнуто почти полное
превращение, когда содержание диоксида серы в газе превысит уровень, обычно достигаемый при сжигании
материала на воздухе. Для достижения этой благоприятной концентрации необходимо, чтобы содержащие
диоксид серы газы, выходящие из верхней части горелки, перед рециркуляцией были концентрированы, что
может быть сделано любым известным или подходящим способом.
55 Настоящее изобретение включает в себя процесс, в котором сульфидные руды подвергаются
окислительному обжигу, при этом часть или весь образующийся диоксид серы рециркулируется с
концентрированием, с предварительным нагревом или без него, в зону сгорания для поддержания такой
концентрации диоксида серы при используемой температуре, чтобы значительная часть цинка и меди, а
также других цветных металлов, содержащихся в руде, превращалась в сульфат, который впоследствии
может быть извлечен из обожженной руды, например, путем растворения в воде. 70 В случае, если руда
содержит значительные количества свинца, его также можно превратить в сульфат и извлечь из обожженной
руды путем выщелачивания рассолом известным способом или 75.
Отдельно извлекается из материала, оставшегося после растворения растворимых сульфатов в воде, с
помощью соответствующего процесса испарения.
В процессе разработки нашего изобретения важно тщательно регулировать как температуру сгорания, так и
концентрацию диоксида серы в продуктах сгорания. Так, например, когда зона максимальной температуры
находится на уровне 7100 °C и в воздух для сжигания не добавляется диоксид серы, извлечение меди и цинка
в виде водорастворимых сульфатов в конкретном эксперименте составило ноль и 35 90.
процентов соответственно. В тех же условиях, но с добавлением достаточного количества диоксида серы для
получения продуктов сгорания, содержащих 25 процентов диоксида серы, степень извлечения меди и цинка
составила 87 процентов и 81 процент соответственно.
Если концентрацию диоксида серы еще больше увеличить, полученные результаты окажутся не столь
хорошими. Так, например, при концентрации диоксида серы 35 процентов выход продукта составил 72
процента и 81 процент соответственно. Кроме того, в целом, использование более высоких температур
приводит к худшим результатам, вероятно, из-за повышенного давления диссоциации 105 сульфатов
металлов, а при более низких температурах4,650 3-94,0,50 скорость реакции резко падает, так что время,
необходимое для процесса, становится чрезмерным.
Дата: 15 декабря 1931 года.
Э. А. Бинген, адвокат заявителей.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ КОМПАНИИ.
Усовершенствования, касающиеся обжига сульфидных руд.
Мы, Уильям Йот-Нг, проживающий по адресу: С. Нортон Холл, Зе Грин, Нортон-он-Тис, графство Дарем,
подданный Великобритании, и компания Imperial Chemical Industries Limited, проживающая по адресу:
Империал Химик Хаус, Миллбанк, Лондон, С.В.1, британская компания, настоящим заявляем о характере
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении:
Данное изобретение относится к обжигу сульфидных руд, таких как цинковая обманка или пирит, в частности,
медно-пиритовый пирит, и других серосодержащих материалов с целью превращения содержащихся в них
цветных металлов в сульфаты с последующим извлечением сульфатов из раствора или иными способами.
Целью настоящего изобретения является повышение выхода сульфатов цветных металлов в процессах
указанного типа путем одновременного контроля температуры и концентрации диоксида серы в процессе
обжига. Следует понимать, что обжиг может проводиться в любом известном типе пиритовых печей, включая
вращающиеся печи, шахтные печи и различные типы механических печей. Поэтому для удобства в
дальнейшем термин «горелка» будет использоваться для обозначения любого подобного устройства, в
котором осуществляется операция обжаривания.
В спецификации № 359478 описан и заявлен способ обжига пирита или сульфида железа с помощью воздуха,
при котором температура зоны сгорания сульфида железа регулируется путем подачи в нее относительно
холодного газа, состоящего из диоксида серы и азота.
Мы обнаружили, что сульфидные руды, содержащие медь, а также цинк или другие цветные металлы, могут
быть выгодно обработаны для получения серы и/или диоксида серы вместе с оксидом железа одновременно с
превращением меди и/или цинка или другого цветного металла в сульфаты путем окислительного обжига
указанных руд при определенной температуре и в присутствии определенной концентрации диоксида серы,
которая может быть получена путем рециркуляции определенного количества газов, содержащих диоксид
серы, выходящих из верхней части горелки, после обогащения диоксидом серы любым желаемым способом.
Концентрация диоксида серы, контактирующего с материалами, подвергающимися сульфатированию, должна
составлять не менее 200%, а температура должна поддерживаться в диапазоне 600-800 °C, предпочтительно
около 700 °C. При более низких температурах, например, около 600 °C или ниже, скорость образования
сульфатов меди и цинка низка, и, кроме того, образуются значительные количества сульфата железа, что
приводит к осложнениям в процессе последующего извлечения сульфатов цветных металлов. С другой
стороны, при более высоких температурах порядка 500 °C и выше образование сульфатов как меди и цинка,
так и железа уменьшается. При оптимальной температуре 700 °C степень сульфатирования меди быстро
возрастает с увеличением концентрации диоксида серы примерно до 25%, а затем остается относительно
постоянной.
Таким образом, настоящее изобретение включает в себя процесс, в котором сульфидные руды, такие как
пирит, или частично обожженный пирит, или другие подходящие материалы, содержащие медь и цинк
полностью или частично в виде сульфидов, обрабатываются при температуре 9.
Температура от 600 до 800 °C и присутствие газа, содержащего свободный кислород, а также не менее 20%
диоксида серы, для превращения цветных металлов в сульфаты, при этом указанная концентрация диоксида
серы предпочтительно достигается путем концентрирования и рециркуляции части отходящих газов из
горелки или путем концентрирования любого другого удобного источника разбавленных газов диоксида серы.
Изобретение применимо только к обработке таких руд или материалов, которые содержат достаточное
количество серы или сульфида металла для поддержания необходимой температуры реакции, а также к
предварительному нагреву диоксида серы при необходимости.
При обработке сульфидных руд, таких как, например, пирит, процесс сульфатирования, описанный в данном
изобретении, может проводиться в той же печи или обжиговой камере, в которой осуществляется окисление
сульфида железа, присутствующего в рудах, но этот процесс также может проводиться в отдельном аппарате
и, при желании, может применяться к сульфидным или оксидно-сульфидным остаткам или концентратам,
полученным в результате других операций.
Далее изобретение будет описано и проиллюстрировано на примере обжига пирита в шахтной печи. Пирит
подается в верхнюю часть печи, а воздух для горения и соответствующие количества газов, богатых
диоксидом серы, подаются отдельно или вместе на одну или несколько глубин в печь. Первый этап процесса
происходит в верхней зоне печи, и на этом этапе начинается окисление пирита с образованием оксида железа
и диоксида серы, а также, возможно, некоторого количества свободной серы, при этом температура на этом
этапе предпочтительно контролируется способом, описанным в Спецификации № 359478. На этом этапе
цветные металлы, такие как медь и цинк, могут оставаться неокисленными в виде сульфидов или частично
превращаться в оксиды.
Второй этап процесса происходит в нижних частях печи, и на этом этапе происходит сульфатирование
цветных металлов, а также полное или почти полное окисление оставшихся сульфидов. Температура
поддерживается на уровне 600-800 °C, а концентрация диоксида серы — не менее 20 процентов. В случае,
когда температура на этом этапе поддерживается на уровне 7000 °C.
Максимальная температура на стадии окисления составляет 850 °C. В качестве подаваемых газов удобно
использовать смесь из 1 объема воздуха и 1/3 объема 100%-ного диоксида серы. Для поддержания
температуры реакции может потребоваться предварительный нагрев этой смеси воздуха и диоксида серы,
при этом степень предварительного нагрева будет варьироваться в зависимости от процентного содержания
серы в виде сульфидов в частично обожженной руде, поступающей на эту стадию.
Таким образом, например, при 5% серы потребуется температура предварительного нагрева приблизительно
3100 °C, при 10% — приблизительно 1700 °C, а при 15% — приблизительно 350 °C. При желании можно
поддерживать третью стадию путем соответствующего контроля температуры и состава газа, и на этой стадии
возникают относительно интенсивные окислительные условия, так что окисление всех следов сульфида
завершается. Эта ступень будет расположена в горелке в зоне ниже зоны сульфатирования, и часть или весь
подаваемый воздух может подаваться на эту ступень.
Таким образом, температурные условия, а также концентрация диоксида серы и кислорода на каждом из этих
этапов контролируются путем соответствующего добавления воздуха для горения и концентрированного
газообразного диоксида серы на одной или нескольких глубинах в печи. В простейшем варианте работы
необходимое количество воздуха для горения и концентрированного диоксида серы подается в нижнюю часть
печи 70, где температура составляет порядка 400-600 °C. По мере того, как газы поднимаются вверх и
контактируют с пиритом, происходит непрерывное повышение температуры и увеличение концентрации
диоксида серы. 75 На промежуточной глубине температура поднимется до достаточной степени (т.е.
Для сульфатирования температура должна достигать 600-800 °C, а в верхней части печи она еще больше
повысится (до 80-800-1000 °C), и произойдет окисление свежедобавленного пирита.
Для предотвращения слишком сильного повышения температуры 85°C в верхней части печи необходимо
добавлять к воздуху для горения достаточное количество диоксида серы. Эта упрощенная форма процесса
имеет тот недостаток, что окислительные условия в нижней части шахты недостаточны для полного удаления
всех сульфидов, которые остаются в качестве примеси в обожженной руде.
Далее будут описаны предпочтительные варианты процесса со ссылкой на прилагаемые чертежи. На обоих
рисунках шахтная печь 1 (95 л.с.) загружается пиритом в точке 2 и подается воздухом для горения в точке 3.
Обгоревшие пиритовые окалины отводятся в точке 4, а отходящие газы из печи проходят через
пылеуловитель 5 и охладитель 6 в установку концентрирования диоксида серы 7. Концентрирование диоксида
серы может быть осуществлено любым известным или подходящим способом, например, путем сжижения или
промывки подходящим растворителем с последующим извлечением растворенного газа путем нагревания
и/или снижения давления. Часть газов может быть отведена в обход обогатительной установки, чтобы можно
было контролировать степень концентрации и отводить из циркуляционной системы необходимое количество
диоксида серы со скоростью, эквивалентной скорости подачи свежего пирита, и использовать его любым
подходящим способом, например, в производстве серной кислоты. На рисунке 1 концентрированный диоксид
серы разделен на две части. Одна часть, показанная на рисунке 8, вводится на промежуточную глубину в печь
120, а другая часть, показанная на рисунке 9, вводится в нижнюю часть печи вместе с воздухом для горения.
В верхней части печи начинается перегонка лабильной серы пирита 125 и окисление образующегося
сульфида железа, при этом температура окисления контролируется с помощью рециркулируемого диоксида
серы, подаваемого под давлением 8, способом, описанным в Спецификации № 359478. В нижней части печи
частично окисленная руда подвергается сульфатированию в условиях, контролируемых подачей воздуха для
сжигания и рециркуляцией диоксида серы под давлением 9. При желании эти газы можно предварительно
нагреть.
На рисунке 2 диоксид серы, рециркулируемый с целью контроля стадии сульфатирования, подается на
глубину 10, которая находится ниже точки 8, где подается газ для контроля температуры зоны окисления. В
точке 11 добавляется определенное количество воздуха для сгорания либо на той же глубине, что и газы
диоксида серы 10, либо между этой точкой и точкой ввода охлажденного газа в точке 8, а оставшаяся часть
воздуха для сгорания подается в точке 3. Таким образом, в печи создаются три отдельные зоны. В верхней
зоне поддерживается температура 800–1000 °C, что приводит к частичному окислению пирита. В
промежуточной зоне поддерживается температура 600–8005 °C, и в ней осуществляется сульфатирование
цветных металлов, таких как цинк и медь. В самой нижней зоне поддерживается температура около 400-700
Вт·ч при очень низкой концентрации диоксида серы в газе, а возникающие в результате интенсивные
окислительные условия приводят к удалению практически всех следов сульфидов из окисленных и
сульфатированных материалов.
Нам известно о спецификации №.
317,665 и мы не претендуем ни на что из описанного или заявленного в нем.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
при соблюдении следующих условий:
Соседние файлы в папке патенты