SE444184B - Forfarande for utvinning av bly ur sulfidiska material blyramaterial innehallande fororeningar av vismut, arsenik, antimon eller tenn - Google Patents

Description

r 1:a; *å ~ f* fg-ea-iw. write: »skyr maa-ga; .wmwwyw - ,. aooa42s-4 Direktsmältningsförfaranden för bly kan principiellt indelas i tvâ grupper; nämligen de som ger en slagg med lig blyhalt som kan deponeras, dock på bekostnad av ett högsvavel- haltigt råbly, som ofta måste undergà särskild behandling, exempelvis genom konvertering, och de som ger ett lagsvavel- haltigt râbly och en slagg med hög blyhalt, vilken måste raffineras i ett särskilt steg. Till den sistnämnda gruppen hör Outokumpu-förfarandet (se exempelvis DE,C, 1179004), Comincoförfarandet (US,A, 3847595), St. Joseph Lead-förfaran- det, J. Metals, gg (12), 26-30 (1968) ), Horcra-förfarandet (US,A, 3326671), Kivcet-förfarandet (US,A, 3555164) samt Û-S-förfaràndet (US,Å, 3941587). Till den förgta gruppgn hör processer som Boliden-processen (US,A, 3563726), Noranda- processen (US,A, 3542352 och 3663207) och Mitsubishi-proces- sen (US,A, 3890139).

Blysulfidsliger innehåller vanligen betydliga mängder av element, såsom Cu, As, Sb, Sn, Bi, Ag och Au, som av olika an- ledningar önskas avseparerade från blyet under blyframställ- ningen. Huvuddelen av dessa element kommer att återfinnas i smältan, dvs. i råblyet och slaggen, vid framställning av bly enligt ovan angivna metoder. Fördelningen av elementen mellan ràbly och slagg kan i vissa fall pâverkas av systemets oxidationspotential, varvid exempelvis upplösningen av bly, koppar, tenn, arsenik och antimon i slaggen ökar med ökande oxidationspotential, medan fördelningen av vismut och silver mellan rábly och slagg inte pâverkas av syrepartialtrycket, varför dessa element till stor del kommer att återfinnas i râblyet, från vilket de måste separeras med särskilda raffi- neringsmetoder som, åtminstone 1 fallet vismut, medför mycket stora kemikaliekostnader samt dyrbar och omständlig hantering.

För silver kan hanterinqskostnaderna kanske i sig uppvägas av mervärdet, även om hanteringen är besvärlig. Även om fördel- ningen av arsenik och antimon mellan rably och slagg som an- tytts kan pâverkas av syrepartialtrycket, kommer vid kända blyprocesser så mycket av dessa element att hamna i ráblyet, att en efterföljande raffinering i både ett och flera steg ändå blir nödvändig.

Det finns således trots det uppbåd av nya blyprocesser eee@&@mm@@ww§_ 'WR fsooaazs-4 «3 som föreslagits under senaste tiden, ett stort och alltmer accentuerat behov av en ny blyprocess för upparbetning av främst blysulfidkoncentrat, som är förhållandevis fattiga på bly men ändå kan innehålla väsentliga andra metallvärden, såsom ädelmetaller och zink. I denna blyprocess skall sulfi- diska ramaterial innehållande element av antytt slag kunna omhändertagas under utvinning av ett råbly med laga halter av nämnda föroreningar. Speciellt stort är behovet för ett för- farande, där vismutrika sulfidiska blymateriali ettsxeg kan upparbetas till ett praktiskt taget vismutfritt råbly.

Föreliggande uppfinning har till uppgift att anvisa ett förfarande för upparbetning av sulfidiska blymaterial, inne- hållande föroreningar av inledningsvis nämnd art under ut- vinning av bly praktiskt taget fritt från föroreningarna.

De kännetecknande dragen av uppfinningen framgår at åtföljan- de patentkrav.

Förfarandet enligt uppfinningen kan genomföras på ett flertal sätt inom ramen för huvudkravet, varvid det föredrag- na sättet väljes med hänsyn till dels den ugnspark man har tillgång till, dels de material som skall upparbetas. Sålunda kan förfarandet med fördel genomföras med mycket enkel appara- tur i en konventionell flamugn eller roterkonverter med en oxidisk blysmälta, mot vilken riktas en lans med vilken bly- sulfidhaltigt material tillföres och flamsmältes under be- gränsad syretillförsel. Därvid möjliggöres för föroreningar som i sulfidform är flyktiga att i väsentlig utsträckning förflyktigas i samband med smältningen. Genom förfarandet kan sålunda väsentliga mängder föroreningar av typ vismut, arsenik och antimon avlägsnas. Vid de konventionella.blypro- cesserna, inklusive direktsmältningsprocesserna, där blysul- fidmaterial sintras eller smältesunder högt syrepartialtryck, kommer föroreningar av denna typ snabbt att oxideras till sitt högsta oxidationsstadium och därmed förbli i praktiken oflyktiga. De bildade oxiderna kommer därför att i stor ut- sträckning medfölja smältan och fördelas mellan slagg och ra- bly på sätt som inledningsvis diskuterats.

Genom föreliggande uppfinning vinnes emellertid den fördelen, att nämnda föroreningar bringas att förflyktigas 2 É * faooalzs-4 l och överföras till gasfasen i sulfidisk eller metallisk form, innan de utsätts för en så hög syrepotential att de stabila, icke-flyktiga oxiderna hinner bildas av dessa element. Vid kontakten mot blyoxid eller ett oxidiskt blybad -eventuellt silikathaltigt - kommer den kända rostreaktionen PbS + 2P,b0--93Pb + S02 att äga rum, varvid sålunda blysulfidsmälta reagerar med bly- oxid i badet under lansen under bildning av bly och svaveldi- oxid. Den oxidiska smältan åstadkommes och upprätthålles där- vid lämpligen genom att med i en andra lans flamsmälta från nämnda föroreningar väsentligen fritt blysulfidmaterial med ett överskott av syre. Den sistnämnda lansen bör lämpligen vara nedsänkt i viss grad i den blyoxidhaltiga smältan. Det genom rostreaktionen bildade blyet kommer att bilda ett skikt under blyoxidbadet och kan avtappas intermittent eller konti- nuerligt. Blyet kommer att hålla låga svavelhalter och endast smärre halter av föroreningar som vismut, arsenik, antimon, tenn, kadmium, kvicksilver och zink. Raffinering av ett sådant bly är väsentligt mindre komplicerat än för de blykvaliteter som kan framställas med hittills kända direktsmältninsförfaran- den.

Förfarandet enligt uppfinningen kan även genomföras i en ugn försedd med två separata flamsmältningsschakt, varvid liknande reaktioner kan genomföras och med i princip samma processföring som i fallet med flamsmältning medelst lansar.

Vid ett synnerligen föredraget sätt att genomföra förfa- randet enligt uppfinningen utnyttjas en ugnstyp som tidigare beskrivits i samband med reduktion av metalloxidhaltigt mate- rial, speciellt järnoxidhaltigt material, för utvinning av rå- järn därur, men som även föreslagtis för framställning av bly ur blysulfid. Ugnen beskrives närmare i vårt tidigare patent SE,B,77DD44D-6, där enligt figur 1 ugnen är försedd med ett schakt indelat i två zoner, varvid enligt beskrivningen i den tidigare patentskriften sulfidhaltigt blymaterial tillsättes den övre zonen i schaktet och där rostas under bildning av en oxidisk produkt, som smältes tillsammans med separat till- fört oxidiskt material i den undre zonen av schaktet med hjälp av underifrån kommande heta gaser. Därefter reduceras den oxi- -““-"-i*-"?"'!*u-'r<flfi~f:-~w:~.ee-nwc'=-wæa-w~ ~.,-,- - , 8008425-4 diska smältan från schaktet med hjälp av en koksbädd i en reaktor ansluten till den undre delen av schaktet. Enligt föreliggande uppfinning genomföres till skillnad från detta flamsmältning av blysulfidhaltigt material i båda zonerna av schaktet, varvid förorenade sliger tillföres schaktet med ett underskott av syrehaltig qas i den övre zonen, medan rena sulfidsliger tillföres schaktet med över- skott av syrehaltig gas i den undre zonen av detsamma.

Flamsmältningen sker här liksom i det nämnda, tidigare pa- tentet lämpligen med användning av fristående virvlar i var och en av zonerna i schaktet.-Virvlarna upprätthålles genom att den oxiderande gasen tillföres schaktet genom munstycken, vilka är riktade så, att de ger upphov till en virvelrörelse kring en väsentlig vertikal axel. Flamsmält- ningen kan på detta sätt genomföras såsom ett motströmsför- farande, vilket innebär att i schaktets övre zon förflykti- gade sulfider av föroreningar direkt kan uttagas ur schak- tet med den utgående gasen. Beroende bland annat oå de relativa mängderna material som smältesi den övre reso. undre zonen och oxidationsgraden i den övre zonen kommer slutprodukten att innehålla varierande mängder metalliskt bly och blyoxid.

Förfarandet kan beroende på önskemål styras så, att enbart blyoxid erhålles eller väsentligen endast metalliskt bly.

Beroende på den smälta produktens sammansättning och typ väljes fortsatt behandling. Om en relativt ren råblyprodukt åstadkommes, kan denna uttagas direkt genom kontinuerlig urtappning ur en till schaktet ansluten, underliggande sepa- rationszon. Samma resonemang.gäller oberoende av vilken ut- föringsform av uppfinningen som används vid flamsmältningen till råblyprodukt.

I de fall flamsmältningen resulterar i total eller par- tiell bildning av en oxidisk blyprodukt, kan denna oxidiska produkt slutreduceras till metalliskt bly på flera sätt.

Ett föredraget sätt är att överföra blyoxidsmältan till en annan ugn, i vilken reduktion kan genomföras under stark turbulens av smältan, exempelvis i en Kaldokonverter. Ett sådant förfarande beskrivs i våra tidigare svenska patent- -L_=;.-- cr n 1a11917-2 nnh 7317218-1. Den oxidiska smältan nlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII1lII------------F .is .r ,a;*.oz'»ïuÄï§f-E'^-'“É w? :q ' fïiwí* * 511%: qa-»wf-ffwwfw , Mean. _ - -f-»-,~.-»,~.~.- . .fl-eiw *æsïfw X I 1"' ”f” Wtfiïåøwß' l 80Û842S-4 i s kan emellertid med fördel, i de fall ffamsmältningen skett nå i virvel såsom tidigare beskrivits, även behandlas på sätt É som beskrivas 1 sc,ß, 7700440-6, avs. genom att biyoxia- i; smältan bringas i kontakt med en koksbädd, varvid koksen É reagerar med smält blyoxid under bildning av metalliskt bly så och koloxid. å I de fall till processen ingående råmaterial innehåller större mängder av sådana metaller som kommer att följa bly och därmed ingå i den bildade smältan, kan med fördel sura slagg- bildare, som kvarts, tillsättas samtidigt med smältmaterialet, varvid förfarandet genomföres på ett sådant sätt att metall- Å oxidsilikatsmälta bildas vid flamsmältningen, ur vilken me- talli ett efterföljande steg selektivt kan utvinnas genom reduktion. För utvinning av metallerna i metalloxidsilikat- smältan krävs starka reduktionsmedel, i allmänhet kol eller koks, och därjämte fordras för att öka reaktiviteten och se- lektiviteten eventuellt även tillförsel av kompletterande slaggbildare, i allmänhet med Ca0. Denna metallutvinning ur metalloxidsilikatsmältan kan ske kontinuerligt eller diskonti- É nuerligt i ett eller flera processteg. Sålunda kan i ett i första reduktionssteg utvinnas en ädemetallhaltig kopparsmäl- Å ta och i nästa steg huvuddelen av blyinnehållet. Selektiv metallutvinning ur metalloxidsilikatslaggen kan även ske ge- nom injektion av kol och slaggbildare direkt i metalloxidsi- likatsmältan. Vid reduktionen kommer silikatsmältans samman- sättning i viss utsträckning att kunna påverka fördelningen av metaller mellan metallsmälta och slagg. Om silikatsmäl- tans basicitet höjes genom tillsats av Ca0, kommer låga sva- velhalter att kunna uppnås i metallsmältan. Om metalloxid- silikatsmältan håller höga blyhalter, exempelvis 15-45%, och har ett högt Ca0/Si02-förhållande, möjliggörs en effektiv ut- vinning av koppar, nickel, bly och/eller ädelmetall till en metallsmälta med låg svavelhalt, nämligen 0,1-0,51.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i några av de föredragna utföringsformerna av densamma med hänvisning till bifogade ritning, där figur l visar en föredragen utföringsform av uppfin- ningen, varvid flamsmältningen sker med hjälp av lansar mot . A -ß-u-p-q- w-wgnmgy-vf-vnmqv-yf-fi¿ïagv~;¶ff,fïyk» ,,,,¿;,._~;.-»§._ »_¿..,.«, _.. » . (p. -.~.«.,,-_-.-_-,,-.,._._~,, ïwksarywïpï., .4;.._...,.,.,. , ..._ _. .m 81108425-4 J, ffiwnmø. *fakir å: ett oxidiskt bad med den ena lansen neddoppad i det oxi- diska badet, och figur 2 visar en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, varvid flamsmältningen sker i tvâ ovanför var- andra liggande zoner i ett schakt och varvid gas samt fast och flytande material föres i motström mot varandra.

I figur 1 betecknar 1 en ugn, där ett blyoxidhaltigt smältbad 2 upprätthålles. Mot badet riktas en lans 3, till vilken föres föroreningshaltig blysulfidslig, som antydes av pilen 4, samt syrehaltig bärgas, som antydes av pilen 5, för partiell oxidation och flamsmältning av sligen. Från lansens a i- .i»w-afiwwsmflaßšamssff.. e.m_-s«.;..» 3 mynning 6 kommer en flamsmält blyprodukt med ett väsent- ligt kvarvarande sulfidinneháll. När detta träffar den bly- oxidhaltiga smältan 7, antytt vid 8, bildas blymetall genom rostreaktion. Blyet kommer att ansamlas i nedre delen av smäl- tan 2 såsom antydes vid 9. Från lansen 3 utströmmande gas kommer att såsom antydes av pilen 10 strömma mot gasuttaget 11 från vilket gasen föres till icke visade gasreningsanord- ningar för utvinning av föroreningsinnehállet innan gasen an- vändes för utvinning av svaveldioxidinnehållet. Till ugnen 1 föres även genom lansen 12 en oxidisk flamsmältningsprodukt såsom antydes av pilar 13 under badets 2 yta. Gasen från lansen 12 passerar genom blyoxidbadet 7 och upp genom ugns- rummet 14 mot gasuttaget 11 såsom antydes av pilar vid 15.

Bildat råbly uttages vid 16 för vidare behandling till raf- finerat bly.

I figur 2 betecknar 21 ett schakt,i vilket flamsmältning av sulfidslig sker. Schaktets 21 understa del övergår direkt i en separationszon 22, i vilken den smälta produkten i schaktet 21 separeras i råbly och slagg, vilka separat kan Ä uttagas från denna zon.

I schaktets 21 tak är anordnad en första krans av mun- stycken 23, genom vilka tillföres finfördelad förorenings- haltig sulfidslig, finfördelad kvarts och/eller andra slagg- bildare eller flussmedel, returstoft samt syrgas eller annan flamsmältningen underhållande gas, såsom luft eller syrean- rikad luft. I det visade exemplet tillföres munstyckena 23 det fasta materialet genom ledningar 24, 25 samt luft. even- .. ,,xa.¿.,..,flm.fi_a., r ~rm:<,.frv~.v-nrm;;1_,_'-.;g «~..f»-1-vy7f-.~n>-f.~nl l 1, 8008425-4 * P -Qjfwfiw _; -:~ tuellt syrgasanrikad, genom en ledning 26 och fran denna avgrenade ledningar 27 och 28. Munstyckena 23, av vilka endast tvâ är visade på ritningen, är riktade snett nedåt och tangentiellt till en tänkt cirkel understigande schak- tets minsta tvärdimension, så att det erhålles en virvel- rörelse i schaktet. Luft tillföresschaktet 21 även genom horisontella munstycken 29, vilka matas från ledningar 27 via från dessa avgrenade ledningar 30, som är riktade i viss »w 'a :Ä ' z a vä _ t. :ïš vi utsträckning tangentiellt för understödjande av den av mun- styckena 23 ástadkomna virvelrörelsen. Ytterligare munstyc- ken för tillförsel av gas till önskade nivåer av övre zonen 35 kan vara anordnade, såsom antydes vid 29a, vilka munstyc- ken visas matade från ledningarna 27. Genom munstyckena 31, vilka är arrangerade på väsentligen samma sätt som munstyc- kena 23 tillföras schaktet väsentligen rena blysulfidsliger, varvid munstyckena 31 matas från ledningar 32 och 33. Som bärargas för sligen användes i det visade exemplet syrgas. som tillföres munstyckena 31 genom ledningar 34, vilka ma- tas från ledningen 36. För att ombesörja hög oxidatirnspoten- tial i denna undre virvel, samtidigt som virvelrörelsen under- stödes, tillföres syrgas även genom horisontella munstycken 38 som matas via ledningar 36 och 39.

Under passagen från munstycket 23 ned genom zonen 35 av schaktet 21 smältes och rostas den förorenade sligen par- tiellt samt avrykes flyktiga sulfidiska och metalliska föro- reningar, såsom Hg, As, Sb, Bi och Sn. Under den fortsatta passagen ned mot zonen 37 av schaktet 21 rostas sligen yt- terligare. När det flamsmälta och partiellt avsvavlade mate- rialet från zonen 35 möter den oxidiska reaktionsprodukten i zoner 37. kommer genom rostreaktion att bildas en viss mängd metalliskt bly i beroende av de stökiometriska proportionerna mellan de båda flamsmältningsprodukterna i övre respektive undre virveln. Den slutligt bildade produkten, vilken nedan- för den undre virveln kommer att uppsamlas i separationszonen 22, varvid en räblymetallfas kommer att ansamlas på botten av densamma. såsom antydes vid 40, och en oxidisk fas, even- tuellt silikatbunden som slagg, kommer att täcka den metal- ' "' ”Y \ o annans-a liska fasen. Metaïlfasen kan som antydes vid 42 uttaqas kontinuerligt. Den oxidiska fasen eïler sïaggfasen uttages vid behov, såsom antydes vid 43, för vidare behandling och utvinning av eventueïïa metalïvärden därur.

Claims (6)

-'- isoos42s-4i 10 PATENTKRAV

1. Förfarande för utvinning av biy ur suifiaiska aiy- råmaterial innehållande föroreningar av typ vismut, arsenik, antimon och tenn genom flamsmältning med syre innehållande gas, k ä n n e t e c k n a t av att syrepotentialen och temperaturen vid flamsmältningen avpassas så, att den därvid bildade produkten kommer att väsentligen utgöras av en från flyktiga, sulfidiska och metalliska föroreningar av nämnda typ väsentligen befriad blysulfidsmälta. att blysulfidsmältan bringas i kontakt med från föroreningar av nämnda typ väsent- ligen fritt oxidiskt blymaterial under oxidering av dess sul- fidsvavelinnehâll och bildning av en från svavel väsentligen fri smälta, ur vilken bly utvinnes genom separation, even- tuellt efter reducerande behandling av denna smälta eller del av densamma.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det oxidiska blymaterialet utgöres av en produkt er- hållen genom flamsmältning med syre av en från föroreningar av den nämnda typen väsentligen fri blysulfidslig.

3. Förfarande enligt krav 1 och 2, varvid flamsmältning genomföres med hjälp av minst en första och minst en andra lans, k ä n n e t e c k n a t av att den första lansen ~ matas med den väsentligen föroreningsfria blysulfidsligen samt överskott av syre, varvid denna första lans mynnar under ytan i det smältbad som bildas vid flamsmältningen, och att den andra lansen matas med det sulfidiska, förorenings- haltiga blyråmaterialet och en bärgas med underskott av syre, varvid denna andra lans riktas mot och mynnar ovanför smält- badets yta.

4. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k - n a t av att flamsmältningen genomföres i en med två separa- ta flamsmältschakt försedd ugn.

5. Förfarande enligt krav 1 och 2, k ä n n e t e c k - n a t av att flamsmältningen genomföres i ett motströms- förfarande i ett schakt indelat i två zoner,varvflidet mflfidifla_ föroreningshaltiga blyràmaterialet tillföres en övre zon i schaktet tillsammans med en förhållandevis syrefattig bärgas, mej. t. » . _. g ' r- f; -,,-§-<-_».i*.§.fra« -Yr-.r 1.;«:~^«:a:=.~f'_w=.:i >.,«.;f »f t- .av Emira. ' . g O x Waooa42S¥4" '11 att den väsentïigen föroreningsfria blysuïfidsligen tilïfö- res en under den övre schaktzonen beïägen undre zon tiïï- sammans med en bärgas med överskott av syre, samt att fïam- smäïtninqsprodukten från den övre zonen bringas i kontakt med fïamsmäïtningsprodukten från den undre zonen under biïd- ning av en väsentligen svavelfri smäïta, innehåïlande bly och/e11er bïyoxid, och bly utvinnes ur nämnda smälta.

6. Förfarande enligt något av krav 1 - 5, k ä n n e- t e c k n a t av att fïamsmäïtninqen genomföres i virvel.