СПОСОБ ОБЖИГА МОЛИБДЕНИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

УДК 66.046.4.094.3 (Окислительный обжиг)
СПОСОБ ОБЖИГА МОЛИБДЕНИТОВЫХ
КОНЦЕНТРАТОВ
© 2008 г. Д.В. Овцын1, В.В. Костюнин, В.Н. Потапов, Г.Н.
Кожевников1
Институт металлургии1 УрО РАН, г. Екатеринбург
ООО «Турбопоток», г. Екатеринбург
Молибденитовые
концентраты
являются
исходным сырьем для
производства ферромолибдена и химических соединений, в том числе
триоксида молибдена. Последний получают из огарка – продукта
окислительного обжига концентрата, используя метод возгонки или
гидрометаллургическую переработку. Важное значение имеет процесс
окислительного обжига.
Известны следующие способы обжига.
В
многоподовых
печах.
Для
данного
способа
характерны
относительно низкая производительность (70-80 кг/м2 пода печи в сутки),
пылевынос до 10-15% и низкое извлечение рения (не более 60%).
Содержание серы в огарке не превышает 0,2%, что позволяет использовать
его для производства ферромолибдена [1].
В
печах
кипящего
слоя.
Способ
обеспечивает
высокую
производительность 1200-1300 кг/м2 пода печи в сутки. Извлечение рения
достигает 85%. Однако при обжиге пылевынос составляет около 40%.
1
620016, Россия, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, 101. Тел.: (343) 267-89-22. E-mail: [email protected].
Уловленную пыль возвращают на повторный обжиг. Содержание серы
в
огарке
2,0-2,5%.
Такой
огарок
не
пригоден
для
выплавки
ферромолибдена [1].
Во вращающихся трубных печах. Производительность при данном
способе обжига близка к производительности многоподовых печей. В
огарке остается 1,0-1,5% общей серы. Способ не обеспечивает возгонки
рения более 50% [2].
В
циклонных
камерах.
Данный
способ
отличается
высокой
температурой обжига 1350-1600оС. В указанном диапазоне температур в
газовую фазу переходит 50-90% МоО3, что недопустимо [3].
Из изложенного видно, что каждый из способов имеет существенные
недостатки. Поэтому актуальной задачей является разработка
способа
обжига,
обеспечивающего
малый
пылевынос,
нового
высокую
производительность и качество огарка.
Эта задача может быть решена при использовании потенциала
аэродинамических
вихрей,
которые
позволяют
улучшить
контакт
материала с окислителем и удержать обрабатываемый материал во
взвешенном состоянии в процессе обжига в специальном вихревом
устройстве необходимое время.
Вихревое обжиговое устройство (ВОУ), выполнено с соответствующей
геометрией,
со
смотровым
окном
для
наблюдений
аэродинамического процесса в вихревой камере (рисунок 1).
за
ходом
Рисунок 1. –Вихревое обжиговое устройства (ВОУ)
Схема установки для обжига показана на рисунке 2.
Рисунок 2. –Схема установки для обжига
В установку воздух подается дутьевым вентилятором (ДВ) с расходом
3000м3/ч. С помощью сбросного клапана (СК) регулируется его расход до
заданных параметров. Воздуховод разделяется на первичный и вторичный
тракты. В первичном тракте помещен ротаметр (Р) с пределом шкалы
измерений
100
м3/ч.
Во
вторичном
тракте
установлено
сопло
Виташинского (СВ) с пределом шкалы измерений 140 м3/ч. После Р и СВ
расположены регулирующие клапаны (РК), при помощи которых
контролируется расход воздуха. Избыточное давление воздуха измеряется
манометрами (м) с пределом измерений  2,45 кПа.
После РК воздух через электрические воздухоподогреватели (ВП1,
ВП2) направляется в ВОУ. По ходу эксперимента снимаются показания
давления манометрами (м) и
регистрируется температура воздуха при
помощи термопар (т). Загрузка материала осуществляется в первичный
тракт эжекционно, где твердые частицы подхватываются потоком воздуха
и поступают в нижнюю часть ВОУ. С помощью улитки создается вихревой
поток, который поднимает материал вверх.
Воздух во вторичном тракте попадает в ВОУ через перфорированный
цилиндр,
который
обеспечивает
тангенциальную
крутку
потока.
Вторичный подвод воздуха позволяет удерживать твердую взвесь в ВОУ в
течение необходимого времени и исключает ее налипание на внутренние
стенки при обжиге.
Уходящие газы из ВОУ направляются для очистки от пыли на тканевые
фильтры (Ф), изготовленные из диоксида кремния.
На установке были проведены опыты с различными скоростями подачи
воздуха, фракционным составом и продолжительностью удержания
твердой взвеси в потоке воздуха.
Первоначально
в
качестве
рабочего
материала
использовали
просушенный кварцевый песок. Песок массой 0,64 кг имел следующий
фракционный состав (таблица 1):
Таблица 1. - Фракционный состав кварцевого песка
Фракция, мм
Х>0,63
0.63>X>0,4
0,4>X>0,315
0,315>X>0,2
0,2>X>0,1
0,1>X>0,063
0,063>X>0,05
0,05>X
Масса, кг
0,08
0,08
0,08
0.08
0,08
0,08
0,08
0,08
Опыты проводились без нагрева воздуха. Кварцевый песок непрерывно
подавался в тракт первичного воздуха для доставки его в ВОУ. По
окончании опытов подачу воздуха в ВОУ прекращали, определяли массу
песка и уловленной пыли. Установлено, что для удержания твердой взвеси
в вихревом потоке в ВОУ в течение 0,5 часа необходимо иметь расход
воздуха в первичном тракте 60м3/ч, во вторичном 50м3/ч и избыточное
давление 1,96 кПа.
На фильтре обнаружено 0,02 кг пыли с размером частиц менее 40 мкм.
Пылевынос составил 3%. При указанных параметрах вынос более крупных
частиц материала практически не происходит.
В последующих опытах в качестве рабочего материала был
использован
молибденитовый
концентрат
Алмалыкского
ГОКа,
содержащий (%): 38,81 Mo; 31,5 S; 7,5 Feоб.; 2,5 CaO; 1,05 Al2O3; 3,5 Cu;
5,45 С; 0,27 Pb; 7,5 SiO2; 0,07 Re; 2,6 ППП.
Основные составляющие концентрата: молибденит (более 64%),
сульфиды железа, меди, свинца и рения. Обжиг такого материала ведут
при температуре 550-600оС в течение 3х-4х часов. В качестве окислителя
используют воздух, в ряде случаев применяют кислород. Цель обжига
разрушить сульфиды и получить в огарке высшие оксиды молибдена и
рения, растворимые в растворах карбоната калия и натрия.
При обжиге протекают реакции с выделением тепла:
MoS2+3,5O2=MoO3+2SO2
(1)
2ReS2+7,5О2=Re2O7+4SO2
(2)
Воздух, подаваемый в ВОУ предварительно нагревается в ВП1 и ВП2
для получения в вихревом устройстве оптимальной температуры обжига
600оС с учетом выделяемого тепла от экзотермических реакций.
Скорость подачи и фракционный состав концентрата соответствовал
опытам, проведенным с кварцевым песком.
Экспериментально установлено, что расход первичного воздуха должен
быть 100, а вторичного 120 м3/ч. Эти параметры позволяют удерживать 0,8
кг полифракционной массы молибденового промпродукта в вихревом
потоке в течение достаточного времени и обеспечить пылевынос менее
3%.
Химический анализ образцов огарка показал, что при выдержке
молибденового промпродукта в течение 1 часа в потоке окислителя при
температуре 600оС, реакция превращения MoS2 в MoO3 проходит на
98,7%, а рений перешел в газовую фазу в виде высшего оксида на 94%.
Содержание общей серы (сульфидной и сульфатной) в огарке оказалось
менее 0,3%.
При выщелачивании огарка раствором карбоната калия в течение часа
при температуре 90оС извлечение молибдена в раствор составило 96,5%.
Такой показатель свидетельствует о высоком качестве огарка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зеликман А.Н. Молибден. М.: Металлургия, 1970. С. 37-39.
2. Основы металлургии. Редкие металлы / под ред. Н.С. Грейвера и др. М.:
Металлургия, 1967. Т. 4. С. 26.
3. Пат. 3843172 (ФРГ), опубл. 5.07.90г., МКИ C 01.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: концентрат; молибденит; обжиг; огарок; триоксид
молибдена; вихревое устройство.