EA009107B1

EA009107B1 - Извлечение металлов из кермета

Info

Publication number: EA009107B1
Application number: EA200501459A
Authority: EA
Inventors: Питер Т. ХЭЛПИН; Ульрик Р. Шлегель; Кеннет Е. Ригель
Original assignee: Уорлд Ресорсиз Компани
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2007-10-26
Also published as: JP5265112B2; US20040177722A1; CA2519054A1; EP1618219A2; KR101110650B1; UA87105C2; IL170715A; JP2006520432A; EP1618219B1; BRPI0408361A; ATE532885T1; EP1618219A4; ZA200507173B; WO2004083467A2; EA200501459A1; IL170715A0; IS2852B; US6830605B2; AU2004221471B2; CA2519054C

Abstract

Керметный материал, полученный из неиспользованных инертных анодов, использованных инертных анодов и кермета, использованного в производстве инертных анодов, обогащают с получением композиции концентрата цветных металлов, из которой могут быть легко извлечены содержащиеся в этой композиции ценные металлы с использованием традиционного способа плавки. Изобретение относится также к применению указанной композиции в способе плавки для извлечения ценных металлов из композиции на основе кермета согласно изобретению.

Description

Настоящее изобретение относится к извлечению ценных металлов из керметного материала, в частности керметного материала, из которого состоят положительные и отрицательные электроды (аноды). Такие инертные керметные аноды включают в себя инертные или нерасходуемые электроды, используемые в производстве алюминия электролитическим восстановлением глинозема, растворенного в расплавленной солевой ванне. В частности, данное изобретение относится к композиции, содержащей обожженный и/или необожженный кермет в виде, подходящем для извлечения из него ценных металлов в плавильной печи, в частности в плавильной печи для выплавки никеля или меди, и к способу плавки, в котором данная композиция используется в качестве исходного сырья сама по себе или с рудой и/или рудным концентратом.

Уровень техники

Алюминий до настоящего времени получают с использованием хорошо известного электролизера Холла-Эру с тех пор, как Чарльз Мартин Холл изобрел способ восстановления алюминия из его фторидных солей электролизом, который является предметом патента США № 400664, выданного 2 апреля 1889г. В этом способе электролитического восстановления оксид алюминия (например, глинозем или А1₂О₃) растворяют в ванне расплавленной соли. Содержащийся в глиноземе алюминий восстанавливают до металлического или элементарного алюминия с помощью электролитического процесса, в ходе которого алюминий из оксида алюминия восстанавливается на аноде, вследствие чего образуется металлический или элементарный алюминий. В течение многих лет в данном способе использовались углеродные аноды. Углеродные аноды расходуются в ходе данного процесса, так как во время электролиза углерод взаимодействует с глиноземом с образованием элементарного алюминия и диоксида углерода.

С недавнего времени в электролитическом производстве алюминия стали использовать инертные аноды. Такие инертные аноды имеют преимущество, состоящее в том, что они не расходуются во время восстановления алюминия. Поэтому данные инертные аноды называют также нерасходуемыми анодами или стабильными по размерам анодами.

Инертные или нерасходуемые аноды должны быть способны противостоять жестким условиям, в которых они используются (то есть в расплавленной солевой ванне, которая содержит растворенный глинозем). Кроме того, поскольку упомянутые аноды не расходуются во время процесса получения алюминия, они должны противостоять таким крайне жестким условиям в течение значительного периода времени. В частности, инертный анодный материал должен удовлетворять ряду трудновыполнимых условий. Так, например, этот материал не должен реагировать с криолитным электролитом или растворяться в сколько-нибудь значительной степени в криолитном электролите, который обычно используется в способе Холла-Эру. Анодный материал не должен реагировать с кислородом или корродировать в кислородсодержащей атмосфере. Такой материал должен быть термостойким при температурах примерно 1000°С и должен иметь высокую механическую прочность. Анодный материал должен иметь электропроводность более 120 Ом^-1-см^-1 при рабочей температуре плавильного электролизера примерно 950970°С. Кроме того, полученный с использованием инертных анодов алюминий не должен быть в сколько-нибудь заметной степени загрязнен компонентами анодного материала.

Было обнаружено, что изготовленные из керметного материала инертные аноды удовлетворяют вышеуказанным требованиям, что делает их особенно подходящими для применения в способе Холла-Эру.

Керметы представляют собой композиционные материалы, которые имеют керамическую фазу и металлическую фазу. Они имеют уникальное свойство, которое объединяет в себе желательные свойства керамики и металлов, включая химическую инертность и электропроводность. Примеры инертных анодов, изготовленных из кермета, описаны в патентах США №№ 5865980 и 6030518, описания которых включены в данное описание посредством данной ссылки.

Вследствие необычайно жесткой рабочей среды в электролизере, с течением времени данные инертные аноды, изготовленные из кермета, необходимо заменять. Замена использованных анодов новыми создает проблему их утилизации, связанную с потерей содержащихся в них ценных металлических компонентов. Поскольку типичный инертный анод содержит комбинации металлов, которые могут включать в себя никель, серебро, медь и железо, направление таких анодов в отходы будет представлять значительную потерю для алюминиевой промышленности, если упомянутые металлы не будут извлечены и либо проданы, либо рециркулированы. Инертный анод, описанный в патенте США № 5865980, содержит 14 мас.% меди, 7 мас.% серебра, 40 мас.% оксида никеля, 38 мас.% железа и следы других металлов. Поэтому направление упомянутых анодов в отходы без извлечения из них ценных металлов будет расточительным и экономически невыгодным.

В некоторых инертных анодных материалах найдены также оксиды олова (ЮМ ЫдЬ1 Ме1а1к 1996, «1пег1 Аиобек Гог 1Ье Рпшагу А1ит1пит 1ибик!гу» Ьу Вибо1Г Ра\\1ек. апб ЮМ ЫдЫ Ме1а1к, Мау 2001, «Се11 ОрегаНоик аиб Ме!а1 Ригйу СЬа11еидек Гог 1Ье ике оГ 1пег1 Апобек» Ьу ТЬоик!аб аиб Океи).

Состав и свойства инертных анодов, которые используются в промышленности по производству алюминия, представлены в статье Джозефа Бенедика (1окерЬ Веиебук) в ЮМ ЫдЫ Ме!а1 Аде, ЕеЬгиагу 2001. В указанной статье отмечается, что кермет состоит из керамической фазы и металлической фазы, причем керамическая фаза может представлять собой матрицу из феррита никеля с диспергированной в

- 1 009107 ней металлической фазой, которая может представлять собой, например, сплав цветных металлов, таких как медь или серебро.

Кроме использованных керметных анодов, имеются также бракованные керметные аноды вследствие разламывания, материалы-ингредиенты кермета и остатки, полученные во время процесса производства таких инертных анодов, а также инертные аноды, которые не удовлетворяют стандартам контроля качества. Такие же проблемы, указанные выше в отношении использованных анодов, относятся также к отходам кермета, связанным с указанными выше материалами. Таким образом, вышеуказанные проблемы относятся к использованным и неиспользованным инертным анодам и остаткам от производства.

Хотя является весьма желательным извлечение ценных металлов из вышеуказанных анодных материалов, до сих пор не был предложен какой-либо экономичным образом осуществимый способ их извлечения, несмотря на имеющуюся в промышленности необходимость решения данной проблемы. Предполагается, что это является результатом того, что свойство инертности и другие свойства, которые делают данные аноды устойчивыми в жестких условиях, имеющихся в электролизере для электролитического восстановления алюминия, делают извлечение ценных металлов из этих анодов чрезвычайно трудным и требующим множества усилий. До появления данного изобретения не было известно экономически жизнеспособных способов извлечения ценных металлов из таких инертных анодов. В настоящее время авторами данного изобретения было обнаружено, что ценные металлы могут быть экономичным образом извлечены из данных инертных анодов и анодных материалов с помощью плавки, в частности в обычной плавильной печи для выплавки никеля или меди, при превращении кермета из инертных анодов в композицию, которая может быть подвергнута плавке в плавильной печи.

Рат в патенте США № 4119454 раскрывает способ извлечения ценного черного металла из стального скрапа. В этом способе используется стадия плавки, на которой стальной скрап подают в плавильную печь, в результате чего вверху образуется слой шлака и расплавленный слой под этим слоем шлака. В данном способе предусмотрено раздельное извлечение слоев шлака и металла. В патенте Рата не раскрыто или не предложено извлечение ценных металлов ни из керметного материала вообще, ни, в частности, из инертных анодов, которые содержат кермет. Более того, в патенте Рата не раскрыта или не предложена керметная композиция в виде, в котором она может быть легко подвергнута плавке в обычной плавильной печи. Кроме того, патент Рата никаким образом не касается решения технических проблем, связанных с извлечением ценных металлов из чрезвычайно инертной композиции, которая предназначена противостоять жестким условиям, используемым при выплавке алюминия.

Капанен с соавторами (Карапеп с1 а1.) в патенте США № 4029494 раскрывают способ и устройство для извлечения ценных благородных металлов из анодного шлама, полученного в процессе электролиза меди. Анодный шлам, содержащий извлекаемые благородные металлы, подвергают процессу плавки. В патенте Капанена с соавторами не раскрыто или не предложено использование их способа для извлечения ценных металлов из анодов, которые содержат кермет. Кроме того, Капанен с соавторами никаким образом не касаются решения технических проблем, указанных выше в отношении извлечения ценных металлов из инертного керметного материала, который предназначен противостоять жестким условиям при выплавке алюминия.

Сансинелли (8апсшеШ) в патенте США № 5186740 раскрывает способ предварительной обработки скрапа перед процессом плавки, в котором из этого скрапа извлекают ценные металлы. Предварительная обработка включает в себя уменьшение размера частиц скрапа перед его введением в плавильную печь и отделение компонентов, таких как органические материалы, от скрапа перед процессом плавки. В патенте Сансинелли не раскрыт или не предложен какой-либо способ извлечения ценных металлов из инертных анодов, которые содержат кермет. Более того, поскольку Сансинелли не касается извлечения ценных металлов из кермета, он не решает какую-либо из уникальных проблем, связанных с извлечением ценных металлов из инертного кермета, который специально предназначен противостоять жестким условиям при выплавке алюминия.

Элмор с соавторами (Е1тоге е1 а1.) в патенте США № 4118219 раскрывают способ, в котором компоненты свинцовых аккумуляторных батарей подвергают процессу плавки для извлечения из них ценных металлов. В данном способе выделяют твердую металлическую фракцию и направляют ее на рафинирование, где ее сушат, плавят и/или подвергают плавке и рафинируют с получением свинцовых сплавов, которые могут быть повторно использованы в новых батареях. Элмор с соавторами раскрывают использование флюса в процессе плавки и дополнительно раскрывают использование углеродной добавки в качестве восстановителя в процессе плавки. Однако Элмор с соавторами не раскрывают или не предлагают извлечение ценных металлов из инертных анодов, которые содержат кермет, и они никаким образом не касаются решения вышеуказанных технических проблем, связанных с извлечением ценных металлов из такого инертного материала, как кермет.

Огава с соавторами (Ода\\'а е1 а1.) в патенте США № 4274785 раскрывают введение анодного скрапа в конвертерную печь. Анодный скрап при введении его в печь действует в качестве охлаждающего материала. Огава с соавторами не раскрывают или не предлагают извлечение ценных металлов из инертных анодов, которые содержат кермет, и они не решают какую-либо из вышеуказанных технических проблем, связанных с извлечением ценных металлов из такого инертного материала.

- 2 009107

Патенты США №№ 3393876 и 3689253 представляют дополнительный интерес, поскольку в них раскрыт способ плавки для извлечения свинца из батарей.

Ни один из вышеуказанных документов не направлен на решение уникальных проблем, связанных с извлечением ценных металлов из керметного материала, который предназначен противостоять жестким условиям в электролизере для выплавки алюминия, и при этом ни в одном из данных документов не раскрыто или не предлагается образование керметного материала в виде, из которого ценные металлы могут быть извлечены при условиях извлечения металлов в плавильной печи.

Является возможным отделение элементарного металла от других компонентов, но такие методики разделения не подходят для извлечения ценных металлов из кермета, и, более того, такие методики не обеспечивают извлечение ценных металлов из соединений металлов, найденных в кермете.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в получении композиции, которая содержит керметный материал, в частности использованный и неиспользованный, в виде, который является подходящим для плавки, с тем, чтобы в процессе плавки из кермета могли быть извлечены ценные металлы.

Цель настоящего изобретения состоит также в извлечении ценных металлов из композиции, которая содержит керметный материал, с использованием плавильной печи, в частности плавильной печи для выплавки никеля или меди.

Указанные и другие цели достигаются получением сначала керметного материала, из которого следует извлечь ценные металлы. Подходящие источники такого кермета включают в себя, но без ограничения ими, использованные и неиспользованные инертные аноды, которые содержат кермет, и кермет, использованный в производстве инертных анодов и/или от производства инертных анодов. Кермет, использованный в производстве инертных анодов, включает в себя остаток от производства инертных анодов и инертный неиспользованный анод из производственного оборудования. В качестве источника кермета могут быть использованы другие керметсодержащие материалы или изделия.

Любой из вышеуказанных источников кермета, включая любую комбинацию данных источников (с этого места и далее называемые в данном описании «инертным анодным материалом»), сначала оценивают и охарактеризовывают с использованием физической/аналитической характеризации для определения пригодности инертного анодного материала к переработке для вторичного использования (рециркуляции).

Физическую характеризацию осуществляют для определения способности крошиться (хрупкости) материала и для определения того, будет ли этот материал достаточно свободен от обломков и безопасен при манипуляциях с ним в случае рециркулирования. Аналитическую характеризацию осуществляют для определения минеральных и металлических составляющих и их содержания и для определения того, является ли этот инертный анодный материал подходящим для получения исходного материала (сырья) в виде концентрата для плавильной печи, основываясь на конкретных технических требованиях к подаваемому в виде концентрата в плавильную печь исходному сырью. Аналитическую характеризацию проводят также для определения ценности извлекаемого металла, содержания минеральных веществ, уровней содержания примесей и уровней содержания тех составляющих, которые могут быть вредными для процесса плавки и которые будут использоваться при извлечении желательных ценных металлов.

Затем этот инертный анодный материал обогащают с получением концентрата согласно данному изобретению с использованием методов обогащения, которые хорошо известны специалистам в области горного дела и металлургической технологии. Такие способы обогащения включают в себя любую традиционную сортировку и уменьшение размера частиц до достижения требуемых характеристик по текучести и крупности частиц материала, подаваемого в процесс плавки. Такие характеристики определенным образом связаны с параметрами процесса плавки и выбранным типом получаемого продукта в виде металлического концентрата, технически приемлемого для процесса плавки. Если источник кермета включает в себя некерметные компоненты, такие компоненты желательным образом отделяют от кермета в виде части процесса обогащения. Так, например, в случае, когда в качестве источника кермета используют инертные аноды, имеющие никелевые или хромоникелевые стержни (ЮМ Ыд111 Ме1а1 Аде 2001, «1пег1 Апобек £ог 1йе На11-Негои11 Се11: ТНе иШта!е Ма1епа1 СНа11епде» Ьу 1о5ер11 С. Вепебук. Мау 2001), некерметные компоненты, такие как эти стержни или другие металлические составляющие, желательным образом удаляют в виде части процесса обогащения.

В некоторых случаях источник кермета не будет содержать никакого некерметного компонента. В таких случаях кермет обогащают исключительно путем измельчения с получением концентрата согласно данному изобретению. Поскольку подлежащие удалению некерметные компоненты отсутствуют, то полученный обогащенный кермет является таким же, как и обогащенный инертный анодный материал, из которого были удалены некерметные компоненты в виде части процесса обогащения.

Перед введением в плавильную печь и перед последующим процессом плавки в концентрат согласно изобретению желательным образом вводят добавки (например, металлургические флюсующие реагенты, другие выгодные добавки-ингредиенты, включая другие металлсодержащие материалы, руды или рудные концентраты), которые необходимы или полезны для достижения желательных технических требований к металлургическому качеству образующегося в результате концентрата, полученного из обогащенного инертного анодного материала. Указанные добавки-ингредиенты выгодным образом смеши

- 3 009107 вают с обогащенным инертным анодным материалом (то есть концентратом) для составления (т.е. получения необходимой рецептуры) композиции концентрата, содержащей добавки, которые могут быть поданы в плавильную печь для извлечения из нее ценных металлов. К такому концентрату на основе обогащенного инертного анодного материала желательным образом добавляют связующие и/или добавки, подавляющие образование пыли, с тем, чтобы его можно было агломерировать и/или гранулировать с образованием тем самым подходящего концентрата согласно данному изобретению, из которого в процессе плавки могут быть извлечены ценные металлы.

Использованный в данном описании термин «концентрат» относится к материалу, имеющему достаточно высокий уровень содержания (то есть концентрацию) металла, подлежащего извлечению в процессе плавки, в котором используется первичная плавильная печь, независимо от того, были ли предприняты какие-либо шаги (проводились ли стадии) концентрирования для получения такого концентрата. Для получения необходимой концентрации подлежащего извлечению металла обычные руды требуют длительного удаления землистых и не имеющих ценности компонентов во время обогащения таких руд. Обогащение инертного анодного материала не требует длительных стадий концентрирования.

Этот концентрат, который включает в себя такие добавки и обогащенный инертный анодный материал или другой обогащенный кермет, составляет один аспект данного изобретения. Такой концентрат с содержащимися в нем добавками, такими как флюсующий реагент, может быть направлен в традиционную плавильную печь с содержащимися в ней добавками, такими как флюсующий реагент, для извлечения содержащихся в нем ценных металлов.

Альтернативно, флюсующие добавки могут быть введены в плавильную печь в так называемом процессе шихтования (наслаивания шихты). В процессе шихтования обогащенный инертный анодный материал (т.е. концентрат согласно данному изобретению) шихтуют с желательными долями необходимых флюсов с тем, чтобы, когда шихтованный материал перемещают в плавильную печь, концентрат перемещался уже с соответствующим количеством флюса.

Материал концентрата, который предпочтительно включает в себя добавки и предпочтительно находится в агломерированном виде, может быть обожжен в окислительных условиях перед введением концентрата в плавильную печь для начала процесса удаления примесей и окисления некоторых соединений-компонентов.

Вышеуказанный концентрат представляет собой один аспект данного изобретения, который относится к композиции, состоящей, по существу, из отделенного керметного материала в виде, подходящем для традиционной выплавки никеля и/или меди, с тем, чтобы в процессе такой выплавки из кермета могли быть извлечены ценные металлы.

Данное изобретение относится также к применению вышеуказанного концентрата в плавильной печи для извлечения ценных металлов из инертного анодного материала. Таким образом, в соответствии с другим аспектом данное изобретение относится к способу плавки, в котором подаваемое в плавильную печь исходное сырье включает в себя вышеуказанный концентрат, который содержит инертный анодный материал в виде, подходящем для плавки.

Используемая в способе согласно данному изобретению плавильная печь представляет собой первичную плавильную печь, которая является печью, которая была сконструирована для извлечения никеля или меди вместе с другими сопутствующими им ценными металлами из руды. Термин «первичная» означает, главным образом, что металлы извлекают из руды (то есть в первичной плавильной печи), а не из источника, который обычно представляет собой металлические скрапы (вторичная плавильная печь). Первичные плавильные печи являются предпочтительными для использования в способе плавки согласно данному изобретению, поскольку они обладают способностью к эффективному и экономичному выделению и извлечению ценных металлов из концентрата согласно данному изобретению. Кроме этого, в результате проведения металлургического процесса в первичной плавильной печи концентрат согласно данному изобретению с выгодой объединяют с рудными концентратами в процессе плавки, вследствие чего обеспечиваются эффективность и благоприятная экономика, связанные с первичной плавкой. Процесс первичной плавки имеет следующие характеристики, которые отличают этот процесс от вторичной плавки.

Важно, что основная функция процесса первичной плавки состоит в извлечении ценных металлов из концентратов. Она выполняется в результате химического восстановления расплавленной фазы во время данного процесса, в котором расплавленные примеси руды и концентрата переходят в шлак, который состоит из флюсующих реагентов, которые способствуют контролю как вязкости общей расплавленной массы, так и плотности образовавшегося легкоплавкого шлака. Полученный расплавленный шлак низкой плотности гравиметрически (т.е. под действием силы тяжести) отделяется от этой массы и всплывает на поверхность, откуда его затем извлекают либо для направления в отходы, либо для переработки путем его повторного введения в плавильную печь для извлечения любых оставшихся ценных компонентов. Подаваемые на переработку шлаки называют оборотными шлаками (оборотами).

Вторичная плавка, хотя в ней и может быть использован флюсующий реагент, направлена на переплавку имеющих ценность металлов, содержащихся в металлическом скрапе, а не в руде и концентрате.

- 4 009107

Переплавка способствует образованию и формованию металла для изготовления изделий, а не отделению металла от землистых компонентов или других примесей.

Используемый в настоящем изобретении инертный анодный материал содержит следующий металл или металлы, которые могут быть извлечены в совокупности с помощью данного изобретения:

Никель	Палладий	Кобальт
Медь	Родий	Осмий
Олово	Золото	Иридий
Серебро	Платина	Рутений

Хотя согласно изобретению могут быть использованы различные типы способов плавки и соответствующих устройств, два из наиболее общепринятых способов плавки включают в себя так называемые технологии непрерывной плавки и взвешенной плавки, предназначенные для сульфидных медных и/или никелевых концентратов. Поэтому плавильные печи для выплавки меди и никеля являются наиболее предпочтительными для использования в данном изобретении. Процессы выплавки меди и никеля и соответствующие таким процессам устройства являются особенно применимыми в тех случаях, когда инертный анодный материал содержит драгоценные металлы (ДМ), такие как серебро и золото, или металлы платиновой группы (МПГ).

Термины «плавка» и «выплавка» хорошо известны специалистам в данной области и представляют собой общее описание химического восстановления металла из содержащей его руды или концентрата с помощью способа, обычно включающего в себя плавление, с тем, чтобы землистые и другие примеси, отделяющиеся в виде более легких и более легкоплавких шлаков, могли быть легко удалены из восстановленного металла. Обычно под терминами «плавка» и «выплавка» специалистами в данной области понимается процесс, который является отличающимся от обжига, спекания, огневого рафинирования и других пирометаллургических операций. Однако в более современных технологиях взвешенной или непрерывной плавки некоторые из указанных стадий объединены.

Две наиболее важные стадии процесса первичной выплавки меди и/или никеля представляют собой восстановительную плавку, в результате которой образуется расплавленный штейн и расплавленный шлак, и плавку штейна, в результате которой образуется расплавленный «блистер» (смесь черновых металлов) и расплавленный шлак. Плавка с получением штейна может быть проведена в отражательной печи, электрической печи, печи непрерывного действия или шахтной печи, тогда как следующую стадию, на которой образуется блистер, обычно осуществляют в печи, называемой конвертером, но в каждом случае имеются исключения.

Обычно композицию концентрата согласно данному изобретению используют в процессах восстановительной плавки, в которых образуются расплавленный штейн и расплавленный шлак.

В таком способе восстановительной плавки драгоценные металлы и металлы платиновой группы вместе с цветными металлами, такими как кобальт, никель и медь, во время процесса плавки переходят скорее в штейн, чем в шлак, вследствие чего они накапливаются и после конвертирования остаются в блистере. Является относительно стандартной процедурой в дальнейшем извлекать индивидуальные ценные металлы стандартными металлургическими способами, такими как электрохимическое извлечение. Поэтому в результате рафинирования металла из блистера получают извлеченные драгоценные металлы, металлы платиновой группы и цветные металлы, такие как никель, кобальт и медь, первоначально содержавшиеся в кермете.

В некоторых случаях может оказаться желательным извлечение цветных сплавов (сплавов цветных металлов) непосредственно из блистера без промежуточной процедуры рафинирования металлов. Однако обычно это бывает в тех случаях, когда в блистере не присутствуют драгоценные металлы и/или металлы платиновой группы, а содержание металлов в блистере является таким, что в виде сплава он может быть непосредственно сформован и использован для изготовления изделий.

Полученный с помощью процесса плавки шлак может быть извлечен и использован в строительной промышленности в соответствии с известными методами. Так, например, шлак может быть использован в виде дорожного заполнителя, железнодорожного щебеночного балласта, среды для струйной очистки или в качестве ингредиента в портландцементе. Альтернативно, он может быть направлен в отходы или на утилизацию в соответствии с методиками переработки отходов, известными для безопасного удаления шлака.

В процессе плавки является также обычной рециркуляция шлака или некоторой его части в качестве оборотов обратно в плавильную печь для извлечения из него оставшихся ценных металлов.

Настоящее изобретение является выгодным, поскольку обогащенный инертный анодный материал может быть возвращен в оборудование для производства инертных анодов и включен в состав вновь изготовленных инертных анодов. При использовании обогащенного инертного анодного материала в производстве новых инертных анодов такой обогащенный материал должен быть оценен с тем, чтобы он удовлетворял техническим условиям по тем ингредиентам, которые используются в процессе производства инертных анодов. Альтернативно, обогащенный инертный анодный материал может быть направлен в оборудование для производства инертных анодов для включения его в состав вновь изготавливаемых инертных анодов без предварительной оценки (физической и/или аналитической), и в таком случае опе

- 5 009107 ратор оборудования по производству инертных анодов будет испытывать материал и смотреть, удовлетворяет ли он стандартам контроля качества. Является экономичным, чтобы срок службы продукта мог быть увеличен за счет повторного использования в производстве, однако, только выбранная фракция обогащенного материала может оцениваться как возможная для рециркуляции в производственный процесс, тогда как при использовании способа плавки согласно настоящему изобретению может быть переработано все количество обогащенного материала для экономичного извлечения из него ценных металлов. Кроме того, продукт в виде концентрата согласно данному изобретению, находящийся в виде, который может быть подвергнут плавке для извлечения из него ценных металлов, является ценным товаром, который может быть продан заводам по первичной плавке для использования в качестве источника металлического исходного сырья для плавки, сам по себе или в комбинации с исходным сырьем для плавки на основе руды. Данный аспект изобретения является особенно выгодным вследствие того, что он обеспечивает получение ценного, чрезвычайно ликвидного товарного продукта, который в ином случае должен быть направлен в отходы со значительными расходами и потерями содержащихся ценных металлов.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является технологической схемой, которая представляет предпочтительный вариант осуществления переработки и извлечения ценных металлов из инертных анодных материалов в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 является технологической схемой, которая иллюстрирует схему плавки медных и/или никелевых концентратов, имеющих достаточное содержание сульфидных соединений с тем, чтобы процесс был почти или полностью автотермическим.

Фиг. 3 является технологической схемой, которая иллюстрирует различные типы схем плавки, которые могут быть использованы в данном изобретении.

Подробное описание изобретения и предпочтительных вариантов его воплощения

Теперь будет представлено подробное описание изобретения со ссылкой на фиг. 1.

Использованный в настоящем изобретении инертный анодный материал происходит и получен из оборудования 16 для производства инертных анодов, как показано на фиг. 1. Кроме того, в качестве инертного анодного материала может быть использован инертный анодный материал от использованных инертных анодов, полученных из оборудования для производства алюминия. Инертный анодный материал, полученный из оборудования для производства инертных анодов, включает в себя остаток от производства инертных анодов и неиспользованные инертные аноды. Три этих выявленных источника инертного анодного материала могут быть использованы в отдельности или в виде любой их комбинации или подкомбинации. Кроме того, хотя данное изобретение направлено, главным образом, на извлечение ценных металлов из инертного анодного материала, при практической реализации данного изобретения могут быть использованы другие керметные материалы. Таким образом, следует понять, что инертный анодный материал при практической реализации данного изобретения может быть заменен на любой керметный материал.

Данное изобретение является особенно полезным для извлечения ценных металлов из инертных анодов, описанных в патентах США №№ 6030918 и 5865980. Таким образом, ценные металлы могут быть извлечены из использованных инертных анодов, неиспользованных инертных анодов и соответствующих неспеченных неиспользованных инертных анодов, которые описаны в патентах США №№ 6030918 и 5865980. Помимо этого, в данном изобретении также применимы остатки от производства инертных анодов в сочетании с инертными анодами, изготавливаемыми согласно двум вышеуказанным патентам.

В соответствии с одним аспектом данного изобретения инертный анодный материал может быть возвращен в технологический цикл (рециркулирован) путем повторного использования в оборудовании для производства инертных анодов после обогащения этого инертного анодного материала. Перед обогащением инертного анодного материала его направляют на процедуру физической/аналитической характеризации, причем его характеризацию предпочтительным образом проводят для определения пригодности такого инертного анодного материала к рециркуляции. Процедура физической характеризации включает в себя осмотр и оценку типичного образца инертного анодного материала для выяснения текстуры, цвета и гранулометрического состава, геометрии и рисунков излома, содержания пластичных (ковких) некерметных металлических компонентов и посторонних материалов и обломков, а также для определения плотности, твердости и хрупкости. Физическая характеризация является, как известно специалистам в данной области техники, основой для выбора соответствующих устройств обогащения сортировкой, дроблением, мелким помолом и/или измельчением. Кроме того, приемлемость качества инертного анодного материала для рециркуляции основана на элементном анализе. Вредные примеси и/или опасные компоненты могут, в зависимости от их содержания, послужить причиной того, что материал будет признан неприемлемым. Аналитические определения осуществляют с использованием традиционных металлургических методик проведения испытаний, стандартных в данной промышленности.

Инертный анодный материал, который был определен как приемлемый, может потребовать демонтажа (разборки) в установке 15 демонтажа анодов. Если демонтаж не требуется, его обогащают в установке 2 обогащения и затем рециркулируют путем повторного использования в качестве ингредиента в оборудовании 16 для производства инертных анодов.

- 6 009107

Рециркуляция путем повторного использования обогащенного инертного анодного материала является необязательной. Вместо повторного использования обогащенного инертного анодного материала в оборудовании для производства анодов, обогащенный материал в виде композиции концентрата драгоценных и/или цветных металлов является подходящим для плавки при соответствующих условиях для извлечения из него ценных металлов в процессе плавки. Термин «цветной» определен в Словаре терминов горного дела (ИюНопату о£ Μίηίη§ Тсгпъ. Мас1еап Нип1ет РиЬйкЫид Со.) и относится к рудам, которые подвергают переработке, главным образом, не из-за содержания в них железа. Таким образом, выражение «концентрат цветных металлов» означает, что этот концентрат содержит достаточное количество драгоценных металлов, металлов платиновой группы или ценных цветных металлов, которые могут быть экономически выгодным образом извлечены в плавильной печи, но также и то, что он имеет качество, выгодное для плавки. Концентрат цветных металлов кроме цветных металлов может содержать железо. Термин «драгоценный металл» относится к золоту и серебру.

Инертные анодные материалы из установки 1 характеризации или из установки 15 демонтажа (как использованные, так и неиспользованные) обычно содержат некерметные компоненты, такие как металлические опоры, соединители или стержни, которые сортируют и удаляют в качестве части процесса обогащения инертного анодного материала в установке 2 обогащения. Некерметные компоненты, такие как соединители, которые могут быть утилизируемыми для повторного использования, перемещают в установку 18 извлечения соединителей. На стадии обогащения в установке 2 обогащения такие приспособления, как опоры и/или электрические соединители, удаляют с тем, чтобы оставшийся кермет мог быть легко измельчен в установке 2 обогащения без какого-либо отрицательного влияния со стороны некерметных материалов, которые нелегко дробятся или измельчаются. Сортировка и удаление этих некерметных компонентов гарантируют, что обогащенный кермет не будет содержать каких-либо материалов, которые могут мешать проведению стадий плавки или извлечения металла.

Кроме удаления некерметного материала процесс обогащения включает в себя также измельчение керметного материала дроблением, помолом и/или измельчением с получением таких размеров частиц, которые являются подходящими для плавки в плавильной печи. В некоторых случаях некерметные материалы могут по небрежности попасть в керметный материал, подвергаемый дроблению, помолу или измельчению. Такой материал обычно не будет измельчаться, поскольку ему не присуща хрупкость кермета. После завершения или во время процесса измельчения указанные материалы следует удалить с помощью любой традиционной процедуры сортировки или грохочения. Поэтому в некоторых случаях обогащение будет включать в себя дополнительную сортировку. После завершения этого процесса продукт обогащения представляет собой концентрат для плавки. Указанный процесс обогащения отличается от обогащения большинства руд, поскольку для большинства руд необходимы обычная сортировка, дробление и измельчение и, кроме того, дополнительно необходима стадия физического отделения и удаления из руды землистых компонентов, которые содержат ценные металлы в незначительном количестве или не содержат их вообще. Так, например, при обогащении руды, содержащей ценные металлы в незначительном количестве, необходимы технологические стадии концентрирования с использованием флотационных сепараторов для отделения имеющих ценность компонентов в виде соединений металлов от нежелательных землистых компонентов руды или компонентов руды, содержащих ценные металлы в незначительном количестве. Однако такая стадия концентрирования необходима, когда обогащение инертного анодного материала приводит к отделению и удалению из него некерметных компонентов, что дополнительно концентрирует уже достаточно высокое процентное содержание ценного металла, что позволяет оценивать его как концентрат после завершения процесса обогащения.

Во время процесса обогащения отсутствует экономическая или металлургическая необходимость в дальнейшем концентрировании металла, содержащегося в инертном анодном материале, помимо удаления некерметных материалов, поскольку сразу же после того, как керметный материал был выделен и раздроблен или измельчен, он имеет достаточное содержание ценного металла для того, чтобы его можно было экономически выгодно извлечь в ходе операции плавки. Иными словами, измельченный кермет имеет достаточно высокую концентрацию подлежащего извлечению в отдельной плавильной печи металла для того, чтобы оценивать и рассматривать его как концентрат, подходящий для использования в качестве исходного сырья для плавильной печи.

Поэтому, говоря вкратце, завершения процесса обогащения инертного анодного материала достигают после сортировки и удаления некерметных компонентов для выделения кермета и измельчения этого выделенного кермета с помощью любой методики измельчения, такой как дробление, помол, измельчение или любая комбинация указанных методик, с получением текучего порошка или гранулированного материала, причем без необходимости в проведении каких-либо дополнительных стадий. Однако конечный концентрат может быть улучшен добавлением к нему флюсующих агентов в установке 10.

Обогащенный инертный анодный материал (то есть измельченный керметный компонент инертного анода) представляет собой конечный металлический концентрат, который может быть непосредственно направлен в плавильную печь 4, как показано на фиг. 1. Однако может оказаться предпочтительным, чтобы обогащенный инертный анодный материал был объединен с другими композициями металлсуль

- 7 009107 фидных концентратов, которые содержат дополнительные металлы и флюсы, повышающие качество исходного сырья для плавильной печи.

Различные способы плавки, которые могут быть использованы в данном изобретении, показаны на фиг. 3. В зависимости от используемого способа плавки, концентрат или композицию концентрата согласно данному изобретению предпочтительно агломерируют и/или гранулируют в установке 3 агломерации/гранулирования. Для способствования агломерации и/или гранулированию концентрата к концентрату преимущественно добавляют связующие. Для данной цели применимы обычные связующие, такие как органические связующие. Кроме того, во время или после агломерации и/или гранулирования концентрата могут быть использованы традиционные добавки, подавляющие образование пыли.

К концентрату в качестве добавки для способствования плавке концентрата могут быть добавлены флюсующие реагенты. Примеры флюсующих реагентов, которые могут быть использованы в данном изобретении, включают в себя оксид алюминия (глинозем), известняк, кремнезем, магнезию, железо и некоторые другие соединения металлов, такие как гидроксиды металлов и оксиды меди, никеля, кобальта, драгоценного металла и/или металла платиновой группы.

Концентрат может быть использован в качестве исходного материала для плавильной печи сам по себе, или же он может быть введен в плавильную печь в комбинации с рудами и/или рудными концентратами цветных металлов. Таким образом, в одном варианте воплощения данного изобретения предусматривается добавление к концентрату на основе кермета в качестве добавки руды или рудных концентратов цветных металлов. Термин «руда и концентрат цветных металлов» означает, что основными представляющими интерес металлами в руде или концентрате являются цветные металлы, которые могут быть извлечены в плавильной печи. Руды и концентраты цветных металлов (далее в описании «рудный концентрат»), в дополнение к цветным металлам, могут содержать железо, но оно не является основным представляющим интерес металлом. Добавка рудного концентрата цветных металлов в комбинации с металлическими концентратами, полученными из инертных анодных материалов, может быть затем смешана или соединена с образованием исходного материала (сырья), который(ое) подают в плавильную печь. Различные добавки (такие, как, например, другой сульфидный рудный концентрат цветных металлов, связующие и флюсующие реагенты) показаны на технологической схеме фиг. 1 позицией 10.

Вышеуказанные руды, которые могут быть использованы в качестве добавки, представляют собой руды, которые уже имеют достаточную концентрацию металла, подлежащего извлечению в процессе плавки (ценного металла), при этом во время обогащения не требуются стадии концентрирования такого ценного металла. Вышеуказанные рудные концентраты, которые могут быть использованы в качестве добавки, представляют собой руды, в которых ценные металлы были обогащены или сконцентрированы удалением из руды землистых или нежелательных пустых пород (отходов), имеющих незначительное содержание ценного металла. И руды, которые не требуют стадий концентрирования для получения желательной концентрации ценного металла, и руды, в которых желательная концентрация ценного металла была получена с помощью стадии или стадий концентрирования во время процесса обогащения, могут быть классифицированы как «рудный концентрат». Соответственно, использованный в данном описании термин «руда или концентрат» подразумевается как охватывающий те вышеуказанные руды, которые были сконцентрированы в процессе обогащения, а также те руды, которые имеют желательную концентрацию ценного металла без необходимости проведения каких-либо стадий концентрирования во время обогащения.

В альтернативном варианте воплощения, вместо смешивания добавок с концентратом обогащенного инертного анодного материала, такие добавки добавляют в плавильную печь. Как указывалось выше, процесс плавки может включать в себя предварительную стадию 13 обжига. В данной ситуации, если обогащенный инертный анодный материал объединяют с технологическими добавками, такими как гидроксиды металлов или органические связующие, обжиг будет выгодно сушить, прокаливать эти гидроксиды и выжигать эти органические вещества и в то же время будет удалять часть серы, которая затем будет выгорать из других сопутствующих сульфидных руд, подвергаемых процессу обжига, как предполагается Хальпином (На1рт) в патенте США № 4356030.

Поскольку концентрат согласно данному изобретению выгодным образом объединяют с рудным концентратом в плавильной печи, выбор флюса или концентрата будет варьироваться в зависимости от конкретных рабочих параметров того плавильного оборудования, которое используется в каждом конкретном случае. Флюс для плавильного оборудования обычно выбирают на основе конкретных соединений в используемой руде и других факторов, которые хорошо известны специалистам в области плавки руд. Однако для способствования использованию концентрата согласно данному изобретению в качестве компонента исходного сырья, используемого в конкретном плавильном оборудовании, такой концентрат может быть предварительно офлюсован флюсующей добавкой, которая сочетается с тем флюсом, который используется в плавильном оборудовании, или усиливает действие этого флюса в плавильном оборудовании, в котором подлежит плавлению обогащенный инертный анодный материал.

Обычно флюсующие реагенты, используемые для выплавки никеля, являются такими же, как и те, которые используются для выплавки меди, однако, используемая при этом доля флюса может изменяться. Поэтому концентрат согласно данному изобретению может включать в себя любые из тех флюсов,

- 8 009107 использование которых хорошо известно при выплавке никеля и/или меди. Примеры и дополнительное обсуждение флюсов, которые применимы в данном изобретении, приведены ниже.

Составы флюсов

Химические составы десяти коммерческих насыпаемых на под флюсов показаны в табл. 1. Основными компонентами всех этих флюсов являются кремнезем и глинозем - образователи сетки из оксидного стекла (стеклообразователи). Эти флюсы также содержат ТеО, СаО, Να₂Ο и К₂О, которые являются разрушителями сетки (называемые также «флюсы сами по себе». Кроме того, эти флюсы имеют небольшие содержания 8, МпО, Сг₂О₃, Т1О₂, МдО, Р₂О₅ и ВаО.

Таблица 1

Химический состав коммерческих насыпаемых на под флюсов

Флюс	С	3	ЕеО	МпО	Сг₂0з	ТЮ₂	СаО	ЗЮ₂	МдО	р₂о₅	А1₂О₃	Ыа₂О	ВаО	х₂о	Е
А	0,30	0,10	1,49	0,17	0,11	0,18	7,50	66, 5	-	0,01	11,7	7,52	-	5,23	0,13
В	0,06	0,12	8,76	0,14	0,11	1,13	3,87	47,8	0,36	0,24	26, 0	6,23	0,08	5,29	0,10
В	0,03	0,07	9, 02	0,14	0,09	1,14	3,84	47,3	0,30	0,23	26, 0	5,84	0,08	5,19	НА
С	0,18	0,24	5,17	0,13	0,09	1,09	12,8	51, 6	0, 64	0,08	22,2	3,86	0,06	4,17	0,16
Ό	0,14	0,31	4,44	0,11	0,08	1,06	12,2	51,0	0,51	0,07	22,0	4,05	0,06	4,18	0,09
Е	0,33	0,06	3,81	0,16	0,05	0,94	11,2	54,1	0,33	0,15	20,7	4,07	0,09	2,25	2,02
Е	0,04	0,10	10,7	0,15	0,14	1,03	5,24	46, 8	0,05	0,23	23,9	7,50	0,12	4,27	0,08
Е	0,14	0,13	10,4	0,15	0,02	1,04	5,93	48,0	0,22	0,21	24,3	6, 97	0,11	4,36	НА
С	0,07	0,14	16, 1	0,22	0,17	1,18	4,07	48,0	0,80	0,32	25,1	6,22	0,21	3, 67	0,16
Н	0,08	0,12	16,5	0,23	0,11	1,20	3, 91	40,5	0,75	0,95	25,9	6, 58	0,21	4,42	0,07
I	0,19	0,17	3,78	0,16	0,13	1,12	12,4	47,8	0, 91	0,08	19,5	9, 97	0,05	2,50	0,84
σ	0,11	0,46	1,53	0,13	-	0,84	2,15	42,7	1,22	0,02	21,3	5,04	0,05	3,46	1,30
Мин.	0,03	0,06	1,49	0,11	0,02	0,18	3,84	40,5	0,05	0,01	11,7	3,86	0,05	2,25	0,08
Макс.	0,33	0,46	16, 5	0,23	0,17	1,20	21,5	66, 5	1,22	0, 95	26,0	9, 97	0,21	5,29	2,02

НА = Не анализировали.

Дополнительные составы флюсов, используемые на отдельных плавильных заводах по всему миру, показаны ниже в табл. 2.

Таблица 2

¹Аризона ²Япония ³Замбия ⁴Юта

Флюс обычно состоит из песка с высоким содержанием кремнезема и обычно известняка, что делает шлак более текучим. Иногда используется «руда прямой плавки», которая вводит как флюсующий материал, так и дополнительную медь.

- 9 009107

Си

Плавильная печь Процесс

Таблица 3

Составы промышленных концентратов, флюсов, штейнов

Концентрат

Флюс

Штейн

Си

Ее

5ίΟ₂

Другой

ЗЮ₂

А1₂

Ее₂О₃

Другой

Ге

Взвешенная (А1₂О₃плавка,

СаО 1

Мадта

СаО-МдО)₂ процесс «Оутокумпу»

СЫпо	1псо Е1азЬ Отражательная	25	29	36	5	А1₂0₃ 1	90	3	3	Си 1,7	58	18	23	2
Но	28	27	32	6	А1₂О₃ 3	90	2	3	СаО 1	35	34	24	3
печь Еигпасе Электрическая
МиЕиНга	39	16	21	12	А1₂О₃ 2	2	2		СаСО₃ 95	57	18	22	1
	печь					СаО 2				МдО 2
	Печь процесса					МдО
ЗоиЕЬегп	26	28	33	4	А1₂О₃ 1	96				70	6	21
	«Норанда»
Соррег	Печь
Са1с£опез	процесса	31	25	34	6	А1₂О₃ 1	91	5			75	4	21

«тепгепге»

Способ плавки, который особенно применим в настоящем изобретении, показан на фиг. 2. Как отмечалось выше, данный способ обеспечивает экономичное и эффективное извлечение ценных металлов из концентрата согласно настоящему изобретению, когда он объединен и перерабатывается с сульфидным рудным концентратом. Если делается именно так, то ниже раскрыт типичный использованный способ плавки.

Способ плавки

1. Назначение.

Плавка общепринято представляет собой пирометаллургический процесс, предназначенный для извлечения и отделения выбранных металлов от других металлов и/или минеральных примесей, с которыми они либо физически, либо химически связаны. Способ, направленный на получение ценных металлов, содержащихся в металлсодержащем концентрате согласно данному изобретению, предпочтительно осуществляют в комбинации с процессом плавки концентрата сульфида никеля и/или сульфида меди. Способы плавки сульфидного рудного концентрата многочисленны, как показано на фиг. 3, и любой из показанных способов может быть использован для извлечения желательного ценного металла. Способ плавки, который является наиболее привлекательным в промышленности по производству металлов, показан на схеме в виде взвешенной плавки.

Взвешенная плавка была разработана в 1949г. в Финляндии компанией «Оутокумпу» (Ои1окитри Сотрапу). Плавильные печи для взвешенной плавки компании «Оутокумпу» в настоящее время используются на более чем 40 заводах по всему миру, и при этом доказано, что они являются наиболее эффективными из всех первичных плавильных печей для выплавки меди и/или никеля как с экономической точки зрения, так и с точки зрения охраны окружающей среды. Производительность печи взвешенной плавки, используемой в данной технологии, обычно находится в диапазоне от 1500 до 3000 т концентрата в день.

Взвешенная плавка включает в себя вдувание воздуха, кислорода, концентратов и флюса в подовую печь при 1250°С. В горячей печи сульфидные минеральные частицы концентрата (например, N1, Те, 8₂или СиТе8₂ или смесь) сразу же быстро реагируют с О₂ дутья. Это приводит к (ΐ) регулируемому окислению Те и 8 концентрата, (ΐΐ) значительному выделению тепла и (ΐΐΐ) плавлению твердых частиц. Процесс является непрерывным. Когда практикуется интенсивное обогащение дутья кислородом, процесс является почти или полностью автотермическим (то есть в процессе выделяется достаточное количество тепла, в связи с чем отсутствует потребность в другом источнике тепла). Процесс идеально подходит для плавления измельченных частиц концентратов, которые имеют суммарное содержание серы 20-35 мас.% в перерасчете на сухое вещество.

Продукты взвешенной плавки представляют собой:

(a) расплавленный №/Си-Те-8 штейн, (b) расплавленный железосиликатный шлак и (c) горячий нагруженный пылью отходящий газ, содержащий 8О₂.

- 10 009107

Как показано на фиг. 2, расплавленный штейн направляют в конвертеры для окисления-конвертирования в расплавленную металлическую медь и/или никель, шлак обычно направляют на переработку шлака для дополнительного извлечения (доизвлечения) металлов, а отходящий газ направляют на извлечение тепла, пыли и 8О₂.

Задачи взвешенной плавки состоят в получении:

(a) расплавленного штейна постоянного состава и постоянной температуры, подаваемого в конвертеры;

(b) шлака, который содержит только очень маленькую фракцию тех Си или N1, которые поступают в печь взвешенной плавки;

(c) отходящего газа, достаточно богатого 8О₂ для его эффективного извлечения в виде Н₂8О₄; и (ά) в осуществлении (а), (Ь), (с) быстрым, энергетически эффективным образом.

В конструкции печи взвешенной плавки используется открытая область над подовой камерой (металлоприемником), которая представляет собой либо вертикальную камеру непосредственно над подиной, либо открытую горизонтальную камеру, объединенную в одно целое с подиной. При любой конструкции печи концентрат, флюс и обогащенный кислородом нагретый воздух вдувают в эти камеры, где протекает непрерывная, так называемая взвешенная реакция (то есть химическая реакция) с образованием расплавленного штейна, расплавленного шлака и содержащих 8О₂ отходящих газов. Смешанные расплавленный штейн и шлак падают и собираются на подине печи, тогда как газовая фракция, состоящая из 8О₂ и летучих компонентов, поступает в систему газоочистки. Две расплавленные фракции штейна и шлака являются несмешивающимися и вследствие разности в их удельном весе разделяются на два отдельных слоя. Шлак, являющийся менее вязкой жидкой фракцией, всплывает на поверхность штейна, откуда он может быть отдельно удален для доизвлечения металлов, направления в отходы или выгодного повторного использования.

Перемещаемый в конвертер слой расплавленного штейна состоит преимущественно из сульфидов железа и меди и/или никеля, которые являются взаимно растворимыми. Поскольку медь и никель имеют слабое химическое сродство к кислороду, то при введении кислорода в конвертер образуется очень малое количество оксида меди и/или никеля, и почти все количество Си и N1 в шихте аккумулируется в слое, называемом «блистером». С другой стороны, железо легко объединяется с кислородом с образованием оксидов железа, которые, в свою очередь, реагируют с кремнеземистым флюсом с образованием силиката железа. Указанные соединения, плюс оставшиеся кальциевый, магниевый и алюминиевый минеральные флюсы, которые присутствовали в концентрате, образуют шлак более низкой плотности, который гравиметрически отделяется от описанного выше блистера, тогда как дополнительный кислород объединяется с серой с образованием газообразного 8О₂, который собирают для получения серной кислоты.

Концентрат и флюс, первоначально вдутые в печь взвешенной плавки, дозируют таким образом, что образовавшийся штейн, который далее подают в конвертер, содержит обычно 40-45% меди и/или никеля и от 25 до 30% каждого из железа и серы. Штейн содержит большинство тяжелых элементов, присутствующих в шихте, практически все драгоценные металлы и металлы платиновой группы и часть мышьяка и сурьмы, если они присутствуют в концентрате. Содержащиеся металлы, такие как мышьяк, селен, и другие находящиеся в следовых количествах элементы образуют летучие соединения и уносятся в потоке газа.

2. Подаваемые материалы.

Первоначально подаваемый материал представляет собой обожженные сухие частицы концентрата или смеси высушенного концентрата. Дополнительно по всей площади плавильной печи могут быть добавлены переработанные шлаки (то есть обороты) из конвертера и анодной печи, а также колошниковые пыли из оборудования для сбора пыли. К подаваемому материалу могут быть дополнительно добавлены осадки из гидрометаллургических процессов или материалы из процессов рафинирования.

Примеры подаваемого флюса, как показано в табл. 4, обычно состоят из песка с высоким содержанием кремнезема, известняка и других реагентов, помогающих регулировать текучесть шлака для способствования его отделению. Используется предварительно офлюсованный концентрат, подобный концентрату, представленному в настоящем изобретении, который в дополнение к меди и/или никелю, драгоценным металлам и металлам платиновой группы содержит флюсующий материал.

Состав подаваемых материалов для одной из печей в Аризоне представлен в табл. 4.

Таблица 4 Композиция шихты, подаваемой в плавильную печь (1)

Концентраты	65%
Обороты	25%
Гидрометаллургический осадок	2%
Колошниковые пыли	1%
Кремнеземистый флюс	1%
Известняк	6%

- 11 009107

Эта подаваемая шихта давала штейн, 47% которого перед помещением в конвертер составлял штейн и 53% - шлак.

3. Производственные условия.

Процесс окисления в печи взвешенной плавки обеспечивал большую часть энергии или всю энергию, необходимую для нагрева и плавления. Процесс является крупномасштабным, автотермическим, протекает с образованием побочных продуктов, однако, для способствования регулированию температуры печи на уровне примерно 1250°С может быть использовано ископаемое топливо. §О₂ выходит из печи взвешенной плавки с отходящим газом при высокой концентрации (>10%). Затем газ охлаждают и очищают от пыли и §О₂ улавливают в виде продукта, представляющего собой серную кислоту.

Как показано на фиг. 1, процесс плавки происходит обычным образом, вследствие чего образуется штейн 7, отделяемый от шлака 5. Шлак скачивается и застывает, тогда как штейн отдельно извлекают из плавильной печи. Извлеченный штейн далее поступает в конвертер 19, в котором медь и/или никель и драгоценные металлы отделяются от железа и серы. Извлеченный металл, обозначенный как блистер 12, представляет собой или желательный сплав 9, или с использованием традиционных металлургических методов, таких как электрохимическое извлечение, блистер рафинируют для извлечения основного металла, а также драгоценных металлов. Извлечение основного металла или металлов и драгоценных металлов и металлов платиновой группы из блистера происходит в устройстве для рафинирования металлов 8. Рафинирование металлов приводит к получению цветных металлов 11 и драгоценных металлов 20. Для извлечения металла с использованием традиционных методов извлечения (например, процесса электрохимического извлечения) могут быть выбраны различные металлы, содержащиеся в штейне. В ходе процесса селективно и последовательно отделяют желательный целевой металл в зависимости от электродвижущей силы металла.

Шлак извлекают отдельно и ему дают возможность застыть. Обедненный извлекаемыми ценными металлами шлак преимущественно разрушают, придавая ему гранулированную форму, вследствие чего он может быть затем безопасно направлен в отходы, поскольку он является невыщелачиваемым в дождевой воде, как предполагается Хальпином в патенте США № 4356030. Удаление шлака показано на фиг. 1 позицией 14. Кроме этого, вместо удаления шлака, он может быть дополнительно подвергнут дроблению, гранулированию и/или измельчению и использован для различных применений в строительстве, таких как строительство дорог, в виде ингредиента цемента (например, портландцемента) или может быть использован в качестве наполнителя в любом процессе, в котором необходим наполнитель. Альтернативно, шлак 5 может быть рециркулирован обратно в плавильную печь для извлечения из него дополнительных количеств ценных металлов, если они в нем присутствуют. В данном случае шлак преимущественно гранулируют и возвращают в плавильную печь. Вторичный шлак, содержащий извлекаемые ценные металлы, отнесен к оборотам 6, показанным на фигуре.

Для повышения качества исходного сырья, подаваемого на плавку, используются добавки выгодных флюсующих реагентов, раскрытые в данном описании. Добавки могут включать в себя выбранные гидроксиды и оксиды цветных металлов и могут также включать в себя углеродистые восстановители для улучшения характеристик шлака в процессе плавки.

Как указывалось выше, шлак может быть направлен в отходы. Любые небольшие количества неизвлеченных металлов и/или металлических примесей, которые остаются в шлаке, заключены в стекловидную или стеклянную матрицу шлака, и поэтому шлак является подходящим для безопасного направления в отходы и является невыщелачиваемым в дождевой воде. Поэтому настоящее изобретение относится также к энергетически эффективному способу переработки отходов не имеющей ценности части инертного анодного материала с использованием вышеописанного способа извлечения, в то же время удовлетворяющему необходимым требованиям безопасного для окружающей среды направления в отходы.

Вариант воплощения изобретения, показанный на фиг. 1, обсуждается в данном описании со ссылкой на плавку, включающую в себя технологию плазменно-дугового пирометаллургического процесса разделения/извлечения металлов и более традиционные операции 4 плавки для извлечения меди и никеля из сульфидной или латеритовой руды, традиционный способ плавки, в который по вышеуказанным причинам добавлен концентрат на основе обогащенного инертного анода. Результатом указанных процессов является блистер, содержащий извлеченные выбранные ценные металлы 12, которые могут быть дополнительно рафинированы 8 или проданы на рынке в виде сплава 9.

Извлекаемые из инертного анодного материала металлы включают в себя медь, никель, кобальт, олово, золото, серебро, платину, родий и палладий, а также другие металлы, которые могут входить в состав инертного анодного материала. Все из вышеуказанных металлов могут быть извлечены из штейна, полученного во время процесса плавки.

В некоторых случаях может быть желательным выбор некоторых металлов для извлечения. В частности, желательно выбрать для извлечения данным способом медь, никель, кобальт, золото, серебро, платину, палладий и родий. Так, например, в плавильной печи для выплавки меди целевым металлом может быть медь, поскольку извлечение никеля будет менее эффективным.

Кроме выгодного извлечения ценных металлов из инертного анодного материала и других керметных материалов настоящее изобретение обеспечивает также дополнительные преимущества. В частно

- 12 009107 сти, полученный в первичной плавильной печи шлак заключает в себе (обволакивает) неизвлекаемые металлы, найденные в инертном анодном материале или другом керметном материале. Указанное обволакивание иммобилизует такие металлы как наилучшая демонстрационная технология (ВАТ), сводящая к минимуму выщелачивание, и, вследствие этого, делает указанные материалы достаточно устойчивыми для того, чтобы удовлетворять общепринятым стандартам Управления по охране окружающей среды США.

Другое преимущество относится к использованию в данном изобретении первичных плавильных печей. Что касается первичных плавильных печей, то они обладают способностью предотвращать или значительно снижать выделение токсических веществ в окружающую среду. Поэтому при использовании первичной плавильной печи для способа, в котором используется концентрат на основе кермета, любые токсические выделения, образующиеся в результате плавки кермета или инертного анодного материала, будут значительно минимизированы за счет улавливания находящихся в воздухе или газообразных вредных компонентов в систему 21 и 22 очистки отходящего газа.

Хотя настоящее изобретение было описано с точки зрения некоторых определенных вариантов его воплощения, специалисты в данной области техники легко признают, что без отклонения от его сущности могут быть сделаны различные модификации, изменения, упущения и замещения. Поэтому подразумевается, что настоящее изобретение ограничено только объемом нижеследующей формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сырьевая композиция для плавильной печи, предназначенная для получения ценных металлов и состоящая из агломерированного или гранулированного материала, вследствие чего она находится в виде гранул, или окатышей, и/или обожженной в окислительных условиях смеси измельченного кермета, выделенного из инертного использованного анода, или инертного неиспользованного анода, или остатка от производства инертных анодов или их комбинаций, и флюсующей добавки, способствующей плавке упомянутой композиции в плавильной печи.
2. Композиция по п.1, в которой упомянутая флюсующая добавка выбрана из группы, состоящей из глинозема, известняка, кремнезема, магнезии, железа, гидроксида металла и их смесей.
3. Композиция по п.2, в которой упомянутый гидроксид металла представляет собой по меньшей мере один гидроксид металла, выбранного из группы, состоящей из меди, никеля, кобальта, драгоценного металла и металла платиновой группы.
4. Композиция по п.1, которая дополнительно содержит рудный концентрат.
5. Способ извлечения ценных металлов из композиции по п.1, который включает в себя плавку упомянутой композиции в плавильной печи, в результате чего образуется первый компонент, содержащий ценные металлы, и второй компонент, который представляет собой шлак; и извлечение упомянутых ценных металлов из первого компонента.
6. Способ по п.5, в котором упомянутая флюсующая добавка выбрана из группы, состоящей из глинозема, известняка, кремнезема, магнезии, железа, гидроксида металла и их смесей.
7. Способ по п.6, в котором упомянутый гидроксид металла представляет собой по меньшей мере один гидроксид металла, выбранного из группы, состоящей из меди, никеля, кобальта, драгоценного металла, металла платиновой группы и их смесей.
8. Способ по п.5, в котором упомянутая композиция дополнительно содержит рудный концентрат.
9. Способ утилизации содержащих кермет инертных анодов, который включает в себя выделение кермета из упомянутых анодов, измельчение выделенного кермета и подачу его в качестве сырья в плавильную печь для извлечения из него ценных металлов, при этом вместе с керметом в плавильную печь дополнительно подают рудный концентрат.