Способ переработки металлургического шлака

Название	Способ переработки металлургического шлака
Разработчик (Авторы)	Касиков А.Г., Щелокова Е.А., Тимощик О.А., Будникова Н.Н.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2765974
Дата регистрации	07.02.2022
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН)
Область применения (класс МПК)	C22B 7/04 (2006.01) C22B 3/08 (2006.01) C01B 33/12 (2006.01)

Описание изобретения

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам гидрометаллургической переработки шлаков, содержащих тяжелые цветные металлы, железо, кремний и серу.

При пирометаллургической переработке сульфидного медно-никелевого сырья образуется большое количество шлаков. В связи с тем, что шлаки характеризуются невысоким содержанием цветных металлов, но содержат значительное количество железа и диоксида кремния, то при организации рациональной переработки шлаков необходимым условием является не только извлечение цветных металлов, но и выделение основных макрокомпонентов - железа и диоксида кремния. Однако разделение компонентов шлака возможно только после предварительного его выщелачивания с использованием растворов минеральных кислот, что сопровождается образованием токсичного сероводорода, а получаемый диоксид кремния содержит избыточное количество примесей.

Известен способ переработки металлургического шлака (см. пат. 2568796 РФ, МПК С22В 7/04, 3/10, 15/00 (2006.01), 2015), включающий измельчение шлака, содержащего соединения железа, цветные металлы, кремний, серу, и его равномерную загрузку в течение 1 -3 часов в раствор соляной кислоты с концентрацией 15-30%. Выщелачивание ведут при температуре 60-85°С в присутствии окислителя и величине окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) 350-450 мВ с получением в жидкой фазе хлоридов цветных металлов и железа, а в твердой фазе - диоксида кремния. Жидкую и твердую фазы разделяют. После отделения твердой фазы осуществляют ее промывку при Т:Ж=1:5-30 водой или соляной кислотой и водой и последующую сушку. Способ обеспечивает получение диоксида кремния, содержащего не более 2,9% суммы металлов и не более 0,6% хлора.

Недостатком указанного способа является необходимость использования при вскрытии шлака концентрированной соляной кислоты, применение которой требует специального герметичного и коррозионностойкого оборудования. Способ предполагает длительную загрузку шлака в кислоту и при некоторых режимах имеет место выделение сероводорода в атмосферу рабочей зоны. Все это снижает технологичность способа. Получаемый диоксид кремния содержит повышенное количество примесных металлов.

Известен также принятый в качестве прототипа способ переработки металлургического шлака (см. Тимощик О.А., Щелокова Е.А., Черноусенко Е.В., Касиков А.Г. Комбинированный способ комплексной переработки отвального шлака комбината "Печенганикель" // Вестник Кольского научного центра РАН. 2019. №4, С. 69-74), согласно которому шлак, содержащий силикаты железа и примеси сульфидов металлов, измельчают до крупности менее 80 мкм и разлагают 10% раствором серной кислоты при Т:Ж=1:10 и температуре 20°С в течение 1 часа с образованием сероводорода и переводом основной части железа(II) и диоксида кремния в раствор выщелачивания, а в нерастворимый остаток - основной части меди и никеля. Раствор выщелачивания с рН=2 отделяют и подвергают дегидратации путем сушки на воздухе при температуре 40-50°С или в сушильном шкафу при температуре 100-250°C с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Диоксид кремния подвергают водной отмывке от сульфата железа, при этом образовавшуюся суспензию разделяют, осадок диоксида кремния промывают и сушат. Из нерастворимого остатка посредством флотации извлекают сульфиды цветных металлов. Для очистки диоксида кремния от Fe(III) и Са его дополнительно обрабатывают 20% раствором соляной кислоты при соотношении Т:Ж=1:3 и температуре 60°С в течение 15 минут. Полученный порошок диоксида кремния содержал до 93 мас. % SiO₂.

Недостатком известного способа является выделение высокотоксичного сероводорода на стадии сернокислотного разложения шлака. Получаемый диоксид кремния содержит повышенное количество примесных компонентов, что требует его дополнительной отмывки раствором соляной кислоты. Способ не предусматривает использование некондиционных сернокислых растворов, подлежащих нейтрализации. Все это снижает технологичность и экологичность способа.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности и экологичности способа за счет исключения выделения сероводорода в атмосферу, а также повышения качества диоксида кремния при обеспечении высокой степени его извлечения из металлургического шлака.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки металлургического шлака, включающем разложение шлака, содержащего силикаты железа и примеси сульфидов металлов, серной кислотой с образованием сероводорода и переводом основной части железа(II) и диоксида кремния в раствор выщелачивания, а в нерастворимый остаток - основной части меди и никеля, отделение нерастворимого остатка от раствора выщелачивания, дегидратацию раствора с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II), водную отмывку диоксида кремния от сульфата железа(Н) и сушку диоксида кремния, согласно изобретению, разложение шлака ведут 7-12% серной кислотой при Т:Ж=1:7-10 в присутствии ионов меди, взятых в стехиометрическом или избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду, и величине окислительно-восстановительного потенциала 250-350 мВ, а полученный нерастворимый остаток шлака подвергают водной промывке.

Технический результат достигается также тем, что сернокислотное разложение шлака ведут при температуре 30-60°С в течение 0,5-2,0 часов до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 0,5-3,0.

Технический результат достигается и тем, что для сернокислотного разложения шлака используют раствор промывной серной кислоты, образующийся в медно-никелевом производстве.

Технический результат достигается также и тем, что нерастворимый остаток шлака подвергают водной промывке до остаточного содержания сульфата железа(II) менее 0,1%, а полученный промывной раствор используют при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака.

Технический результат достигается и тем, что после водной промывки нерастворимый остаток шлака обрабатывают 9-13% раствором серной кислоты с получением сернокислого железо-кремниевого раствора, который используют для сернокислотного разложения шлака.

Достижению технического результата способствует то, что водную отмывку диоксида кремния от сульфата железа(II) проводят путем репульпации при температуре 40-80°С и Т:Ж=1:2-10 на 1-3 ступенях.

Сущность изобретения заключается в том, что при сернокислотном разложении шлака, содержащего остатки штейна на основе сульфида железа, протекает реакция:

В присутствии ионов меди происходит взаимодействие ионов меди с выделяющимся сероводородом с образованием нерастворимых сульфидов меди с низким произведением растворимости (ПР) по реакциям:

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.

Проведение разложения шлака серной кислотой с концентрацией 7-12% при Т:Ж=1:7-10 в присутствии ионов меди, взятых в стехиометрическом или избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду, и величине окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) 250-350 мВ позволяет исключить выделение в атмосферу сероводорода, который образуется при разложении основной части шлака серной кислотой и связывается в нерастворимый сульфид меди.

Проведение разложения шлака 7-12% серной кислотой при Т:Ж=1:7-10 обеспечивает достаточно высокую степень разложения шлака при минимальном расходе кислоты с получением концентрированных железо-кремниевых растворов. Разложение шлака серной кислотой с концентрацией менее 7% не обеспечивает высокую степень разложения шлака, а с концентрацией более 12% - затрудняет последующее отделение нерастворимого остатка вследствие преждевременной полимеризации кремниевой кислоты. При содержании жидкой фазы менее 7 в заявленном соотношении наблюдается недостаточно высокое вскрытие шлака и получение очень концентрированных по кремниевой кислоте растворов, что может привести к ее преждевременной коагуляции и затруднить отделение раствора от нерастворимого остатка. При содержании жидкой фазы более 10 получаются излишне разбавленные по диоксиду кремния растворы, что затрудняет их последующую переработку и не позволяет получить железо-кремниевый раствор с рН=0,5-3,0.

При величине ОВП менее 250 мВ возможно неполное связывание сероводорода и поступление его в атмосферу, а при величине ОВП более 350 мВ медь не полностью связывается в сульфид меди и остается в железо-кремниевом растворе.

Водная промывка нерастворимого остатка шлака позволяет повысить извлечение компонентов шлака в раствор выщелачивания и удалить кислоту из нерастворимого остатка.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении технологичности и экологичности способа за счет исключения выделения сероводорода в атмосферу, а также повышения качества диоксида кремния при обеспечении высокой степени его извлечения из металлургического шлака.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.

Проведение сернокислотного разложения шлака при температуре 30-60°С в течение в течение 0,5-2,0 часов до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 0,5-3,0 обеспечивает достаточно высокую степень вскрытия шлака с получением растворов с невысокой остаточной кислотностью, что облегчает их последующую переработку.

Разложение шлака при температуре ниже 30°С и времени менее 0,5 часа снижает степень вскрытия шлака, а температура разложения выше 60°С и время более 2 часов требует повышенных затрат на нагрев раствора без существенного повышения степени вскрытия шлака.

При сернокислотном разложении шлака до рН раствора выщелачивания менее 0,5 получаются растворы с высокой остаточной кислотностью, а при разложении до рН раствора выщелачивания более 3,0 возможна преждевременная полимеризация кремниевой кислоты, что осложняет отделение раствора от нерастворимого остатка.

Использование для сернокислотного разложения шлака раствора промывной серной кислоты, образующегося в медно-никелевом производстве, позволяет утилизировать отход производства и исключить использование при разложении шлака только чистых реагентов.

Водная промывка нерастворимого остатка до остаточного содержания сульфата железа(II) менее 0,1% обеспечивает глубокое отделение растворимых компонентов шлака от остатка. При промывке остатка до остаточного содержания сульфата железа(II) 0,1% и более увеличиваются потери растворимых компонентов в остатке.

Использование полученного промывного раствора при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака способствует увеличению извлечения диоксида кремния и железа и практически исключает их потери с нерастворимым остатком.

Обработка нерастворимого остатка шлака раствором серной кислоты после водной промывки с получением сернокислого железо-кремниевого раствора и последующим использованием его для сернокислотной обработки шлака, позволяет повысить степень вскрытия шлака.

Обработка нерастворимого остатка шлака предпочтительна раствором серной кислоты с концентрацией 9-13%. Концентрация раствора серной кислоты менее 9% не обеспечивает существенного доизвлечения диоксида кремния из остатка. Концентрация раствора серной кислоты более 13% приводит к получению слишком кислых и неустойчивых растворов, склонных к быстрой полимеризации.

Водная отмывка диоксида кремния от сульфата железа(II) путем репульпации при температуре 40-80°С и Т:Ж=1:2-10 на 1-3 ступенях обеспечивает высокую степень очистки диоксида кремния от сульфатов железа при минимальном расходе воды и получение концентрированных растворов сульфата железа(II). Проведение водной отмывки при температуре ниже 40°С снижает эффективность очистки диоксида кремния. Отмывка диоксида кремния при температуре выше 80°С не приводит к существенному удалению сульфата железа(II), но ведет к дополнительным энергозатратам на нагрев воды. Отмывка диоксида кремния при содержании жидкой фазы в заявленном соотношении менее 2 не обеспечивает достаточно высокую степень отмывки диоксида кремния от сульфата железа(II). Отмывка диоксида кремния при содержании жидкой фазы более 10 ведет к получению слишком больших объемов разбавленных растворов, что сопряжено с повышенным расходом воды и затрудняет последующую утилизацию промывных вод. Число ступеней отмывки более 3 усложняет технологическую схему без существенного улучшения степени отмывки от сульфата железа(II).

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения исключения выделения сероводорода в атмосферу, а также повышения качества диоксида кремния при обеспечении высокой степени его извлечения из металлургического шлака.

Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими Примерами.

Пример 1. 100 г конвертерного шлака никелевого производства, содержащего, мас. %: Fe 42,1, Cu 0,05, Ni 0,98, SiO₂ 26,7, S 2,4, измельченного до крупности менее 80 мкм загружают при перемешивании в 0,8 л 12% раствора H₂SO₄. Разложение ведут при Т:Ж=1:7 и температуре 30°С в присутствии 1,0 г/л ионов меди, взятых в стехиометрическом количестве по отношению к образующемуся сероводороду, и величине ОВП относительно хлор-серебряного электрода 350 мВ течение 2 часов до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 1,5. Пульпу фильтруют, остаток промывают на фильтре 500 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,09%. Полученный промывной раствор может быть использован при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 126,2 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 40°С и Т:Ж=1:3 на 2 ступенях. Диоксид кремния сушат при температуре 190°С до постоянной массы. Получают 19,2 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ - 98,7, примеси - 0,3, вода - 1,0. Величина удельной поверхности S_yд=820 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 48,2, SiO₂ 71, а в остаток - Cu 99,5, Ni 83,9. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Пример 2. 100 г отвального шлака медно-никелевого производства, содержащего, мас. %: Fe 29,8, Cu 0,18, Ni 0,24, SiO₂ 37,5, S 1,3, измельченного до крупности частиц менее 80 мкм загружают при перемешивании в 1 л 7% раствора H₂SO₄. Разложение ведут при Т:Ж=1:10 и температуре 30°С в присутствии 0,55 г/л ионов меди, взятых в избыточном 10% количестве по отношению к образующемуся сероводороду и величине ОВП 280 мВ в течение 1 часа до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 3,0. Пульпу фильтруют, остаток промывают на фильтре 300 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,05%. Полученный промывной раствор может быть использован при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 145 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 50°С и Т:Ж=1:5 на 2 ступенях. Диоксид кремния сушат при температуре 180°С до постоянной массы. Получают 31,5 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ - 96,5, примеси - 0,5, вода - 3,0. Величина удельной поверхности S_yд=770 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 60,4, SiO₂ 81,0%, а в остаток - Cu 100, Ni 71. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Пример 3. 100 г шлака по Примеру 2 загружают при перемешивании в 1 л 12% раствора H₂SO₄, полученного путем смешения 300 мл промывного раствора по Примеру 2 с 700 мл 14% серной кислоты. Разложение ведут при Т:Ж=1:8 и температуре 40°С в присутствии 0,6 г/л ионов меди, взятых в 20% избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду и величине ОВП 250 мВ в течение 1,5 часов до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 0,5. Пульпу фильтруют, остаток промывают на фильтре 250 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,07%. Полученный промывной раствор может быть использован при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 175 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 50°С и Т:Ж=1:4 на 2 ступенях. Диоксид кремния сушат при температуре 180°С до постоянной массы. Получают 31,9 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ - 97,6, примеси - 0,4, вода - 2,0. Величина удельной поверхности S_yд=780 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 62,4, SiO₂ 83,0%, а в остаток - Cu 100, Ni 69. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Пример 4. 100 г шлака по Примеру 2 загружают при перемешивании в 1 л 7,6% раствора H₂SO₄, полученного путем разбавления водой промывной серной кислоты, образующейся в медно-никелевом производстве, состава г/л: 3,3 Ni, 1,7 Cu, 205,36 H₂SO₄. Разложение ведут при Т:Ж=1:10 и температуре 60°С в присутствии 0,71 г/л ионов меди, взятых в 25% избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду при величине ОВП 350 мВ в течение 0,5 часа до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 2. Пульпу фильтруют, остаток промывают на фильтре 350 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,04%. Полученный промывной раствор может быть использован при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 152 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 70°С и Т:Ж=1:2 на 3 ступенях. Диоксид кремния сушат при температуре 190°С до постоянной массы. Получают 30,6 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ 98,8, примеси 0,2, вода 1,0. Величина удельной поверхности S_yд=810 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 60,4, SiO₂ 81,4%, а в остаток - Cu 100, Ni 79,1. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Пример 5. 100 г отвального шлака медно-никелевого производства, содержащего, мас. %: Fe 29,8, Cu 0,18, Ni 0,24, SiO₂ 37,5, S 1,3, измельченного до крупности частиц менее 80 мкм загружают при перемешивании в 1 л 7% раствора H2SO4. Разложение ведут при Т:Ж=1:10 и температуре 30°С в присутствии 0,55 г/л ионов меди, взятых в избыточном 10% количестве по отношению к образующемуся сероводороду и величине ОВП 280 мВ в течение 1 часа до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 3,0. Пульпу фильтруют, нерастворимый остаток промывают на фильтре 300 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,05%. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 145 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 50°С и Т:Ж=1:5 на 2 ступенях. Диоксид кремния сушат при температуре 180°С до постоянной массы. Получают 31,5 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ - 96,5, примеси - 0,5, вода - 3,0. Величина удельной поверхности S_yд=770 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 60,4, SiO₂ 81,0%, а в остаток - Cu 100, Ni 71. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Остаток шлака после водной промывки обрабатывают 13% раствором H₂SO₄ в течение 1 часа при Т:Ж=1:10 и температуре 80°C с получением 0,9 л сернокислого железо-кремниевого раствора с содержанием, г/л: 5 Si, 13,4 Fe, 0,11 Ni, 0.46 Cu, 129,6 H₂SO₄ (12% H₂SO₄), который может быть использован для разложения шлака.

Пример 6. 100 г шлака по Примеру 2 разлагают при перемешивании 0,9 л сернокислого железо-кремниевого раствора, полученного по Примеру 5 и содержащего, г/л: 5,0 Si, 13,4 Fe, 0,11 Ni, 0,46 Cu, 129,6 H₂SO₄ (12% H₂SO₄). Разложение ведут при Т:Ж=1:9 и температуре 30°С в присутствии 0,46 г/л ионов меди, взятых в 5% избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду при величине ОВП 350 мВ в течение 1 часа до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 0,5. Пульпу фильтруют, остаток промывают на фильтре 200 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,09%. Полученный промывной раствор может быть использован для сернокислотного разложения шлака. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 135 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 60°С и Т:Ж=1:5 на 3 ступенях. Диоксид кремния сушат при температуре 200°С до постоянной массы. Получают 27,4 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ 98,8, примеси 0,2, вода 1,0. Величина удельной поверхности S_yд=780 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 56,1, SiO₂ 72,2%, а в остаток - Cu 100, Ni 83,9. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Пример 7. 100 г печного шлака никелевого производства, содержащего мас. %: Fe 16,1, Cu 0,01, Ni 0,28, SiO₂ 44,26, S 0,32, измельченного до крупности менее 80 мкм загружают непрерывно при перемешивании в 1 л 7,6% раствора H₂SO₄. Разложение ведут при Т:Ж=1:10 и температуре 30°С в присутствии 0,15 г/л ионов меди, взятых в 10% избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду, и величине ОВП 260 мВ в течение 1 часа до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 1,5. Пульпу фильтруют, остаток промывают на фильтре 450 мл воды, что обеспечивает остаточное содержание сульфата железа(II) в остатке 0,03%. Полученный промывной раствор может быть использован для сернокислотного разложения шлака. Раствор выщелачивания дегидратируют с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 134,0 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 80°С и Т:Ж=1:10 на 1 ступени. Диоксид кремния сушат при температуре 200°С до постоянной массы. Получают 36,1 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiO₂ 99,4, примеси 0,1, вода 0,5. Величина удельной поверхности S_yд=699 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe 50,8, SiO₂ 81,0%, а в остаток - Cu 100, Ni 76,5. В атмосфере рабочей зоны присутствия сероводорода не зафиксировано.

Пример 8 (по прототипу). 100 г шлака по Примеру 2 загружают при перемешивании в 1 л 10,0% раствора H₂SO₄. Разложение ведут при Т:Ж=1:10 и температуре 20°С при величине ОВП 110 мВ в течение 1 часа до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 2,0. Пульпу фильтруют с отделением раствора выщелачивания от нерастворимого остатка. Раствор дегидратируют с получением порошкообразной смеси диоксида кремния и сульфата железа(II). Из дегидратированной смеси в количестве 145 г отмывают диоксид кремния репульпацией при температуре 20°С и Т:Ж=1:1 на 1 ступени. Диоксид кремния сушат при температуре 100°С до постоянной массы. Получают 31,5 г диоксида кремния, который содержит, мас. %: SiC₂ - 74,0, примеси - 13,8, вода - 12,2. Величина удельной поверхности S_yд=530 м²/г. Степень извлечения из шлака в раствор выщелачивания составила, %: Fe - 60,4, SiO₂ - 78,2, а в нерастворимый остаток - Cu 90,7, Ni 76,5. В процессе выщелачивания шлака и выдержки пульпы наблюдалось активное выделение сероводорода в атмосферу рабочей зоны.

Из вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет при переработке металлургического шлака исключить выделение сероводорода в атмосферу, увеличить содержание диоксида кремния до 99,4 мас. %, повысить до 820 м²/г удельную поверхность получаемого диоксида кремния и снизить содержание примесей до 0,1 мас. % при обеспечении высокой степени извлечения диоксида кремния. Способ также обеспечивает снижение расхода реагентов и использование отходов сернокислотного производства. Все это повышает технологичность и экологичность способа.

Формула изобретения

1. Способ переработки металлургического шлака, содержащего силикаты железа и примеси сульфидов металлов, в том числе меди и никеля, включающий его сернокислотное разложение с образованием сероводорода и переводом основной части железа(II) и диоксида кремния в раствор выщелачивания, а в нерастворимый остаток - основной части меди и никеля, отделение нерастворимого остатка от раствора выщелачивания, дегидратацию раствора с получением смеси диоксида кремния и сульфата железа(II), водную отмывку диоксида кремния от сульфата железа(II) и сушку диоксида кремния, отличающийся тем, что разложение шлака ведут 7-12% серной кислотой при Т:Ж=1:7-10 в присутствии ионов меди, взятых в стехиометрическом или избыточном количестве по отношению к образующемуся сероводороду, и величине окислительно-восстановительного потенциала 250-350 мВ, при этом полученный нерастворимый остаток шлака подвергают водной промывке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сернокислотное разложение шлака ведут при температуре 30-60°С в течение 0,5-2,0 часов до обеспечения рН раствора выщелачивания, равного 0,5-3,0.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что для сернокислотного разложения шлака используют раствор промывной серной кислоты, образующийся в медно-никелевом производстве.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нерастворимый остаток шлака подвергают водной промывке до остаточного содержания сульфата железа(II) менее 0,1%, а полученный промывной раствор используют при приготовлении раствора серной кислоты для разложения шлака.

5. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что после водной промывки нерастворимый остаток шлака обрабатывают раствором серной кислоты с получением сернокислого железо-кремниевого раствора, который используют для сернокислотного разложения шлака.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водную отмывку диоксида кремния от сульфата железа(II) проводят путем репульпации при температуре 40-80°С и Т:Ж=1:2-10 на 1-3 ступенях.

Изобретение "Способ переработки металлургического шлака" (Касиков А.Г., Щелокова Е.А., Тимощик О.А., Будникова Н.Н.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога