Utvinning av volfram från avfall från bearbetningsanläggningar. Utvinning av svagt magnetiska mineraler på en högintensiv magnetisk separator från malmer av icke-järnhaltiga, sällsynta jordartsmetaller och ädelmetaller enligt exemplet Irgiredmet OJSC, Kovdorsky GOK. Världsmarknaden för volfram

Magnetiska metoder används i stor utsträckning vid anrikning av malmer av järnhaltiga, icke-järnhaltiga och sällsynta metaller och inom andra industriområden, inklusive livsmedel. De används för förädling av järn-, mangan-, koppar-nickel-volframmalmer, samt för bearbetning av koncentrat av sällsynta metallmalmer, regenerering av ferromagnetiska viktmedel i separationsanläggningar i tunga suspensioner, för att avlägsna järnföroreningar från kvartssand, kis från kol , etc.

Alla mineraler har olika specifik magnetisk känslighet, och för att utvinna svagt magnetiska mineraler krävs fält med höga magnetiska egenskaper i separatorns arbetszon.

I malmer av sällsynta metaller, i synnerhet volfram och niob och tantal, har huvudmineralerna i form av wolframit och columbite-tantalit magnetiska egenskaper och det är möjligt att använda höggradient magnetisk separation med extraktion av malmmineral i den magnetiska fraktionen.

I laboratoriet för magnetiska anrikningsmetoder NPO ERGA utfördes tester på volfram och niob-tantalmalm från Spoykoininsky- och Orlovsky-avlagringarna. För torr magnetisk separering användes en rullseparator SMVI tillverkad av NPO ERGA.

Separationen av volfram och niob-tantalmalm utfördes enligt schema nr 1. Resultaten presenteras i tabellen.

Baserat på resultatet av arbetet kan följande slutsatser dras:

Innehållet av användbara komponenter i separationsändarna är: WO3 enligt det första separationsschemat - 0,031±0,011%, enligt det andra - 0,048±0,013%; Ta2O5 och Nb2O5 -0,005±0,003%. Detta tyder på att induktionen i separatorns arbetszon är tillräcklig för att extrahera svagt magnetiska mineraler i den magnetiska fraktionen, och den magnetiska separatorn av SMVI-typ är lämplig för att erhålla avfall.

Tester av den magnetiska separatorn SMVI utfördes också på baddeleyitmalm för att extrahera svagt magnetiska järnmineraler (hematit) i anrikningsavfall och rena zirkoniumkoncentrat.

Separationen resulterade i en minskning av järnhalten i den icke-magnetiska produkten från 5,39 % till 0,63 % med en återvinning på 93 %. Halten zirkonium i koncentratet ökade med 12 %.

Separatorns driftschema visas i fig. ett

Användningen av den magnetiska separatorn SMVI har fått bred tillämpning vid anrikning av olika malmer. SMVI kan fungera både som den huvudsakliga anrikningsutrustningen och som en förädling av koncentrat. Detta bekräftas av framgångsrika semi-industriella tester av denna utrustning.

Det kemiska elementet är volfram.

Innan man beskriver produktionen av volfram är det nödvändigt att göra en kort avvikelse i historien. Namnet på denna metall är översatt från tyska som "vargkräm", ursprunget till termen går tillbaka till senmedeltiden.

När man skaffade tenn från olika malmer, märktes det att det i vissa fall gick förlorat och övergick till en skummande slagg, "som en varg som slukar sitt byte".

Metaforen slog rot och gav namnet till den senare mottagna metallen, den används för närvarande på många språk i världen. Men på engelska, franska och vissa andra språk heter volfram annorlunda, från metaforen "tung sten" (volfram på svenska). Ordets svenska ursprung är förknippat med experimenten från den berömde svenske kemisten Scheele, som först erhöll volframoxid från en malm som senare uppkallades efter honom (scheelit).

Svenska kemisten Scheele, som upptäckte volfram.

Den industriella produktionen av volframmetall kan delas in i tre steg:

• malmförädling och produktion av volframanhydrit;
• reduktion till pulvermetall;
• erhålla en monolitisk metall.

Malmberikning

Volfram finns inte i fritt tillstånd i naturen, det finns endast i sammansättningen av olika föreningar.

• wolframiter
• scheelites

Dessa malmer innehåller ofta små mängder av andra ämnen (guld, silver, tenn, kvicksilver, etc.), trots det mycket låga innehållet av ytterligare mineraler, ibland är deras utvinning under anrikning ekonomiskt genomförbar.

1. Anrikning börjar med krossning och malning av sten. Därefter går materialet till vidare bearbetning, vars metoder beror på typen av malm. Anrikning av wolframitmalmer utförs vanligtvis med gravitationsmetoden, vars essens är användningen av de kombinerade krafterna av jordens gravitation och centrifugalkraft, mineralerna separeras av kemiska och fysikaliska egenskaper - densitet, partikelstorlek, vätbarhet. Det är så gråberg separeras och koncentratet bringas till önskad renhet med hjälp av magnetisk separation. Innehållet av wolframit i det resulterande koncentratet varierar från 52 till 85 %.
2. Scheelit, till skillnad från wolframit, är inte ett magnetiskt mineral, så magnetisk separation tillämpas inte på det. För scheelitemalmer är anrikningsalgoritmen annorlunda. Huvudmetoden är flotation (processen att separera partiklar i en vattenhaltig suspension) följt av användning av elektrostatisk separation. Koncentrationen av scheelite kan vara upp till 90 % vid utloppet. Malmer är också komplexa och innehåller wolframiter och scheeliter samtidigt. För deras anrikning används metoder som kombinerar gravitations- och flotationsscheman.
   
   Om ytterligare rening av koncentratet till etablerade standarder krävs, används olika procedurer beroende på typen av föroreningar. För att minska fosforföroreningar behandlas scheelitkoncentrat i kylan med saltsyra, medan kalcit och dolomit avlägsnas. För att ta bort koppar, arsenik, vismut, används rostning, följt av behandling med syror. Det finns andra rengöringsmetoder också.

För att omvandla volfram från ett koncentrat till en löslig förening används flera olika metoder.

1. Till exempel sintras ett koncentrat med ett överskott av soda och erhåller sålunda natriumwolframit.
2. En annan metod kan också användas - urlakning: volfram extraheras med en sodalösning under tryck vid hög temperatur, följt av neutralisering och utfällning.
3. Ett annat sätt är att behandla koncentratet med gasformigt klor. I denna process bildas volframklorid, som sedan separeras från kloriderna av andra metaller genom sublimering. Den resulterande produkten kan omvandlas till volframoxid eller direkt bearbetas till elementär metall.

Huvudresultatet av olika anrikningsmetoder är produktionen av volframtrioxid. Vidare är det han som går till produktionen av metallisk volfram. Volframkarbid erhålls också från det, som är huvudkomponenten i många hårda legeringar. Det finns en annan produkt av direkt bearbetning av volframmalmkoncentrat - ferrotolfram. Det smälts vanligtvis för behoven av järnmetallurgi.

Återvinning av volfram

Den resulterande volframtrioxiden (volframanhydrit) i nästa steg måste reduceras till metallens tillstånd. Restaurering utförs oftast med den allmänt använda vätemetoden. En rörlig behållare (båt) med volframtrioxid matas in i ugnen, temperaturen stiger längs vägen, väte tillförs mot den. När metallen reduceras ökar materialets bulkdensitet, volymen av behållarladdningen minskar med mer än hälften, därför används i praktiken en körning i 2 steg, genom olika typer av ugnar.

1. I det första steget bildas dioxid av volframtrioxid, i det andra steget erhålls rent volframpulver från dioxid.
2. Därefter siktas pulvret genom ett nät, stora partiklar mals dessutom för att få ett pulver med en given kornstorlek.

Ibland används kol för att reducera volfram. Denna metod förenklar produktionen något, men kräver högre temperaturer. Dessutom reagerar kol och dess föroreningar med volfram och bildar olika föreningar som leder till metallförorening. Det finns en rad andra metoder som används i produktionen runt om i världen, men sett till parametrar har vätgasreduktion den högsta tillämpbarheten.

Erhålla monolitisk metall

Om de två första stegen av industriell produktion av volfram är välkända för metallurger och har använts under mycket lång tid, krävdes utvecklingen av en speciell teknik för att få en monolit från pulver. De flesta metaller erhålls genom enkel smältning och gjuts sedan i formar, med volfram på grund av dess huvudsakliga egenskap - osmältbarhet - en sådan procedur är omöjlig. Metoden för att erhålla kompakt volfram från pulver, som föreslogs i början av 1900-talet av amerikanen Coolidge, används fortfarande med olika variationer i vår tid. Kärnan i metoden är att pulvret förvandlas till en monolitisk metall under påverkan av en elektrisk ström. Istället för den vanliga smältningen, för att erhålla metallisk volfram, måste flera steg passeras. Vid den första av dem pressas pulvret till speciella stänger. Sedan utsätts dessa stavar för en sintringsprocedur, och detta görs i två steg:

1. 1. Först, vid temperaturer upp till 1300ºС, är staven försintrad för att öka dess styrka. Förfarandet utförs i en speciell förseglad ugn med kontinuerlig tillförsel av väte. Väte används för ytterligare reduktion, det tränger in i materialets porösa struktur, och med ytterligare exponering för hög temperatur skapas en ren metallisk kontakt mellan den sintrade stångens kristaller. Shtabiken efter detta steg är avsevärt härdad och tappar upp till 5% i storlek.
   2. Fortsätt sedan till huvudstadiet - svetsning. Denna process utförs vid temperaturer upp till 3 tusenºC. Stolpen är fixerad med klämkontakter och en elektrisk ström passerar genom den. Väte används också i detta skede - det behövs för att förhindra oxidation. Den använda strömmen är mycket hög, för stavar med ett tvärsnitt på 10x10 mm krävs en ström på ca 2500 A, och för ett tvärsnitt på 25x25 mm - ca 9000 A. Spänningen som används är relativt liten, från 10 till 20 V. För varje sats av monolitisk metall svetsas först en teststav, den används för att kalibrera svetsläget. Svetslängden beror på stavens storlek och varierar vanligtvis från 15 minuter till en timme. Detta steg, liksom det första, leder också till en minskning av spöets storlek.

Densiteten och kornstorleken för den resulterande metallen beror på stavens initiala kornstorlek och på den maximala svetstemperaturen. Förlusten av dimensioner efter två sintringssteg är upp till 18 % i längd. Den slutliga densiteten är 17–18,5 g/cm².

För att få högrent volfram används olika tillsatser som avdunstar vid svetsning, till exempel oxider av kisel och alkalimetaller. När de värms upp avdunstar dessa tillsatser och tar med sig andra föroreningar. Denna process bidrar till ytterligare rening. När man använder rätt temperaturregim och frånvaron av spår av fukt i väteatmosfären under sintring, med hjälp av sådana tillsatser, kan reningsgraden av volfram ökas till 99,995%.

Tillverkning av produkter från volfram

Erhållen från den ursprungliga malmen efter de tre beskrivna produktionsstegen har monolitisk volfram en unik uppsättning egenskaper. Förutom eldfasthet har den en mycket hög dimensionell stabilitet, hållfasthet vid höga temperaturer och frånvaro av inre spänningar. Volfram har också god duktilitet och duktilitet. Ytterligare produktion består oftast i att dra tråden. Dessa är tekniskt relativt enkla processer.

1. Ämnena kommer in i den roterande smidesmaskinen, där materialet reduceras.
2. Sedan, genom att dra, erhålls en tråd med olika diametrar (dragning är att dra en stång på specialutrustning genom avsmalnande hål). Så du kan få den tunnaste volframtråden med en total deformationsgrad på 99,9995%, medan dess styrka kan nå 600 kg / mm².

Volfram började användas för glödtrådar i elektriska lampor redan innan utvecklingen av en metod för framställning av formbar volfram. Den ryske vetenskapsmannen Lodygin, som tidigare hade patenterat principen att använda en glödtråd för en lampa, föreslog på 1890-talet att använda en volframtråd tvinnad till en spiral som en sådan glödtråd. Hur erhölls volfram för sådana ledningar? Först framställdes en blandning av volframpulver med något mjukningsmedel (till exempel paraffin), sedan pressades en tunn tråd ut ur denna blandning genom ett hål med en given diameter, torkades och kalcinerades i väte. En ganska ömtålig tråd erhölls, vars rätlinjiga segment var fästa vid lampelektroderna. Det gjordes försök att erhålla en kompakt metall med andra metoder, men i alla fall förblev trådarnas bräcklighet kritiskt hög. Efter arbetet med Coolidge och Fink fick tillverkningen av volframtråd en solid teknisk bas, och den industriella användningen av volfram började växa snabbt.

En glödlampa uppfunnen av den ryske vetenskapsmannen Lodygin.

Världsmarknaden för volfram

Volframproduktionsvolymerna är cirka 50 tusen ton per år. Ledaren inom produktion, såväl som i konsumtion, är Kina, detta land producerar cirka 41 tusen ton per år (Ryssland, som jämförelse, producerar 3,5 tusen ton). En viktig faktor för närvarande är bearbetningen av sekundära råvaror, vanligtvis skrot volframkarbid, spån, sågspån och pulveriserade volframrester, sådan bearbetning ger cirka 30% av världens konsumtion av volfram.

Filament från utbrända glödlampor återvinns praktiskt taget inte.

Den globala volframmarknaden har nyligen visat en nedgång i efterfrågan på volframfilament. Detta beror på utvecklingen av alternativa tekniker inom belysningsområdet - lysrör och LED-lampor ersätter aggressivt konventionella glödlampor både i vardagen och i industrin. Experter förutspår att användningen av volfram i denna sektor kommer att minska med 5% per år under de kommande åren. Efterfrågan på volfram som helhet minskar inte, minskningen av användbarhet i en sektor kompenseras av tillväxt i andra, inklusive innovativa industrier.

Volframmineraler, malmer och koncentrat

Volfram är ett sällsynt grundämne, dess genomsnittliga innehåll i jordskorpan är Yu-4% (i massa). Ett 15-tal mineraler av volfram är kända, men endast mineraler från wolframitgruppen och scheelite är av praktisk betydelse.

Wolframite (Fe, Mn)WO4 är en isomorf blandning (fast lösning) av järn- och manganvolframater. Om det finns mer än 80% järnvolframat i mineralet kallas mineralet ferberit, i fallet med övervägande manganvolframat (mer än 80%) - hübnerit. Blandningar som ligger i sammansättning mellan dessa gränser kallas wolframiter. Mineraler från wolframitgruppen är färgade svarta eller bruna och har en hög densitet (7D-7,9 g/cm3) och en hårdhet på 5-5,5 på den mineralogiska skalan. Mineralet innehåller 76,3-76,8% W03. Wolframite är svagt magnetisk.

Scheelit CaWOA är kalciumvolframat. Färgen på mineralet är vit, grå, gul, brun. Densitet 5,9-6,1 g/cm3, hårdhet enligt den mineralogiska skalan 4,5-5. Scheelit innehåller ofta en isomorf blandning av powellite, CaMo04. När den bestrålas med ultravioletta strålar fluorescerar scheelite blått - blått ljus. Vid en molybdenhalt på mer än 1 % blir fluorescensen gul. Scheelit är icke-magnetisk.

Volframmalmer är vanligtvis fattiga på volfram. Minimihalten av W03 i malmer, där deras exploatering är lönsam, är för närvarande 0,14-0,15% för stora och 0,4-0,5% för små fyndigheter.

Tillsammans med volframmineraler finns molybdenit, kassiterit, pyrit, arsenopyrit, karbonat, tantalit eller columbit etc. i malmer.

Enligt den mineralogiska sammansättningen särskiljs två typer av avlagringar - wolframit och scheelite, och enligt formen på malmformationer - ven- och kontakttyper.

I venavlagringar förekommer volframmineraler mest i kvartsvener med liten tjocklek (0,3-1 m). Kontakttypen av avlagringar är förknippad med kontaktzoner mellan granitbergarter och kalksten. De kännetecknas av avlagringar av scheelitbärande skarn (skarn är kiselbelagda kalkstenar). Malmerna av skarntyp inkluderar Tyrny-Auzskoye-fyndigheten, den största i Sovjetunionen, i norra Kaukasus. Under vittringen av venavlagringar ackumuleras wolframit och scheelite och bildar placers. I den senare kombineras ofta wolframit med kassiterit.

Volframmalmer anrikas för att erhålla standardkoncentrat innehållande 55-65 % W03. En hög grad av anrikning av wolframitmalmer uppnås med olika metoder: gravitation, flotation, magnetisk och elektrostatisk separation.

Vid anrikning av scheelitemalmer används gravitationsflotation eller rent flotationssystem.

Utvinningen av volfram till konditionerade koncentrat under anrikningen av volframmalmer varierar från 65-70% till 85-90%.

Vid anrikning av malmer med komplex sammansättning eller svår att anrika är det ibland ekonomiskt fördelaktigt att ta bort mellanprodukter med en halt av 10–20 % W03 från anrikningscykeln för kemisk (hydrometallurgisk) bearbetning, vilket leder till att "konstgjord scheelite" eller teknisk volframtrioxid erhålls. Sådana kombinerade scheman ger en hög utvinning av volfram från malmer.

Den statliga standarden (GOST 213-73) föreskriver innehållet av W03 i volframkoncentrat av 1:a klass inte mindre än 65%, 2: a klass - inte mindre än 60%. De begränsar innehållet av föroreningar P, S, As, Sn, Cu, Pb, Sb, Bi i intervallet från hundradelar av en procent till 1,0 %, beroende på koncentratets kvalitet och syfte.

De utforskade reserverna av volfram från 1981 uppskattas till 2903 tusen ton, varav 1360 tusen ton finns i Kina. Sovjetunionen, Kanada, Australien, USA, Syd- och Nordkorea, Bolivia, Brasilien och Portugal har betydande reserver. Produktion av volframkoncentrat i kapitalistiska länder och utvecklingsländer under perioden 1971 - 1985 fluktuerade inom 20 - 25 tusen ton (när det gäller metallinnehåll).

Metoder för bearbetning av volframkoncentrat

Huvudprodukten för direkt bearbetning av volframkoncentrat (förutom ferrotolfram, smält för järnmetallurgins behov) är volframtrioxid. Det fungerar som utgångsmaterial för volfram och volframkarbid, huvudbeståndsdelen i hårda legeringar.

Produktionsscheman för bearbetning av volframkoncentrat är indelade i två grupper beroende på den accepterade nedbrytningsmetoden:

Volframkoncentrat sintras med soda eller behandlas med vattenhaltiga sodalösningar i autoklaver. Volframkoncentrat sönderdelas ibland med vattenlösningar av natriumhydroxid.

Koncentrat bryts ned av syror.

I fall där alkaliska reagens används för sönderdelning erhålls lösningar av natriumvolframat, från vilka slutprodukter efter rening från föroreningar produceras - ammoniumparawolframat (PVA) eller volframsyra. 24

När koncentratet sönderdelas av syror, erhålls utfällning av teknisk volframsyra, som renas från föroreningar i efterföljande operationer.

Nedbrytning av volframkoncentrat. alkaliska reagens Sintring med Na2C03

Sintring av wolframit med Na2C03. Interaktionen mellan wolframit och soda i närvaro av syre fortskrider aktivt vid 800-900 C och beskrivs av följande reaktioner: 2FeW04 + 2Na2C03 + l/202 = 2Na2W04 + Fe203 + 2C02; (l) 3MnW04 + 3Na2C03 + l/202 = 3Na2W04 + Mn304 + 3C02. (2)

Dessa reaktioner fortskrider med en stor förlust av Gibbs energi och är praktiskt taget irreversibla. Med förhållandet i wolframit FeO:MnO = i:i AG ° 1001C = -260 kJ / mol. Med ett överskott av Na2C03 i laddningen på 10-15% över den stökiometriska mängden uppnås fullständig sönderdelning av koncentratet. För att påskynda oxidationen av järn och mangan tillsätts ibland 1-4% nitrat till laddningen.

Sintring av wolframit med Na2C03 på inhemska företag utförs i rörformade roterande ugnar fodrade med tegelstenar av lera. För att undvika smältning av laddningen och bildandet av avlagringar (tillväxter) i ugnens zoner med lägre temperatur, tillsätts avfall från urlakning av kakor (innehållande järn- och manganoxider) till laddningen, vilket minskar innehållet av W03 i det till 20-22%.

Ugnen, 20 m lång och med en ytterdiameter på 2,2 m, med en rotationshastighet på 0,4 rpm och en lutning på 3, har en kapacitet på 25 t/dygn laddningsmässigt.

Komponenterna i satsen (krossat koncentrat, Na2C03, salpeter) matas från magasinen till skruvblandaren med hjälp av automatiska vågar. Blandningen kommer in i ugnstratten, från vilken den matas in i ugnen. Efter att ha lämnat ugnen passerar sinterbitarna genom krossvalsarna och våtmalningskvarnen, varifrån massan skickas till den övre polermaskinen (fig. 1).

Scheelitsintring med Na2C03. Vid temperaturer på 800-900 C kan interaktionen av scheelite med Na2C03 fortgå enligt två reaktioner:

CaW04 + Na2CQ3 Na2W04 + CaCO3; (1.3)

CaW04 + Na2C03 *=*■ Na2W04 + CaO + C02. (1,4)

Båda reaktionerna fortsätter med en relativt liten förändring i Gibbs-energin.

Reaktion (1.4) fortskrider i märkbar utsträckning över 850 C, när sönderdelning av CaCO3 observeras. Närvaron av kalciumoxid i sintern leder, när sintern urlakas med vatten, till bildningen av en svårlöslig kalciumvolframat, vilket minskar utvinningen av volfram till lösning:

Na2W04 + Ca(OH)2 = CaW04 + 2NaOH. (1,5)

Med ett stort överskott av Na2CO3 i laddningen undertrycks denna reaktion till stor del genom interaktionen av Na2CO4 med Ca(OH)2 för att bilda CaCO3.

För att minska förbrukningen av Na2C03 och förhindra bildandet av fri kalciumoxid tillsätts kvartssand till blandningen för att binda kalciumoxid till olösliga silikater:

2CaW04 + 2Na2C03 + Si02 = 2Na2W04 + Ca2Si04 + 2C02; (1,6) AG°100IC = -106,5 kJ.

Men även i detta fall måste ett betydande överskott av Na2CO3 (50–100 % av den stökiometriska mängden) införas i laddningen för att säkerställa en hög grad av volframåtervinning i lösningen.

Sintringen av scheelitkoncentratladdningen med Na2C03 och kvartssand utförs i trumugnar, som beskrivits ovan för wolframit vid 850–900°C. För att förhindra smältning tillsätts urlakningsdeponier (innehållande huvudsakligen kalciumsilikat) till satsen i en hastighet som minskar halten W03 till 20-22%.

Lakning av läskfläckar. När kakor urlakas med vatten passerar natriumvolframat och lösliga salter av föroreningar (Na2Si03, Na2HP04, Na2HAs04, Na2Mo04, Na2S04), såväl som ett överskott av Na2C03, in i lösningen. Lakning utförs vid 80-90 ° C i stålreaktorer med mekanisk omrörning, som arbetar i hierio-

Koncentrater med läsk:

Hiss som matar koncentratet till kvarnen; 2 - kulkvarn som arbetar i en sluten cykel med en luftseparator; 3 - skruv; 4 - luftavskiljare; 5 - påsfilter; 6 - automatiska viktautomater; 7 - transportskruv; 8 - skruvblandare; 9 - laddningsbehållare; 10 - matare;

Trumugn; 12 - rullkross; 13 - stångkvarn-läkare; 14 - reaktor med omrörare

Wild mode, eller kontinuerliga trumroterande lixiviatorer. De senare är fyllda med krossstänger för att krossa tårtbitar.

Extraktionen av volfram från sintern in i lösningen är 98-99%. Starka lösningar innehåller 150-200 g/l W03.

Autoklav o-c En metod för nedbrytning av volframkoncentrat

Autoklav-sodametoden föreslogs och utvecklades i USSR1 i relation till bearbetning av scheelitekoncentrat och mellanprodukter. För närvarande används metoden i ett antal inhemska fabriker och i utlandet.

Nedbrytningen av scheelite med Na2C03-lösningar baseras på utbytesreaktionen

CaW04CrB)+Na2C03(pacTB)^Na2W04(pacTB)+CaC03(TB). (1,7)

Vid 200-225 °C och motsvarande överskott av Na2C03, beroende på koncentratets sammansättning, fortskrider nedbrytningen med tillräcklig hastighet och fullständighet. Koncentrationens jämviktskonstanter för reaktionen (1.7) är små, ökar med temperaturen och beror på sodaekvivalenten (dvs antalet mol Na2C03 per 1 mol CaW04).

Med en sodaekvivalent på 1 och 2 vid 225 C är jämviktskonstanten (Kc = C / C cq) 1,56 och

0,99 respektive. Det följer av detta att vid 225 C är den minsta erforderliga sodaekvivalenten 2 (dvs överskottet av Na2C03 är 100%). Det faktiska överskottet av Na2C03 är högre, eftersom processens hastighet saktar ner när jämvikten närmar sig. För scheelitekoncentrat med en halt av 45-55 % W03 vid 225 C krävs en sodaekvivalent på 2,6-3. För medel som innehåller 15-20 % W03 krävs 4-4,5 mol Na2C03 per 1 mol CaW04.

CaCO3-filmer som bildas på scheelitpartiklar är porösa och upp till en tjocklek av 0,1-0,13 mm kunde inte deras inverkan på hastigheten för scheelitnedbrytning av Na2CO3-lösningar hittas. Vid intensiv omrörning bestäms processens hastighet av det kemiska stegets hastighet, vilket bekräftas av det höga värdet av den skenbara aktiveringsenergin E = 75+84 kJ/mol. Men vid otillräcklig omrörningshastighet (som

Förekommer i horisontella roterande autoklaver), realiseras en mellanliggande regim: processens hastighet bestäms både av hastigheten för tillförseln av reagenset till ytan och hastigheten för kemisk interaktion.

0,2 0,3 0, det 0,5 0,5 0,7 0,8

Som framgår av fig. 2 minskar den specifika reaktionshastigheten ungefär i omvänd proportion till ökningen av förhållandet mellan molära koncentrationer av Na2W04:Na2C03 i lösning. Detta är

Ryas. Fig. 2. Beroende av den specifika nedbrytningshastigheten för scheelite av en sodalösning i en autoklav j på molförhållandet av Na2W04/Na2C03-koncentrationer i lösningen vid

Orsakar behovet av ett betydande överskott av Na2C03 mot det minimum som krävs, bestämt av värdet på jämviktskonstanten. För att minska förbrukningen av Na2C03 genomförs en tvåstegs motströmsurlakning. I det här fallet behandlas avfallet efter den första urlakningen, där det finns lite volfram (15-20% av originalet), med en färsk lösning som innehåller ett stort överskott av Na2C03. Den resulterande lösningen, som cirkulerar, går in i det första steget av urlakning.

Nedbrytning med Na2C03-lösningar i autoklaver används också för wolframitkoncentrat, men reaktionen i detta fall är mer komplicerad, eftersom den åtföljs av hydrolytisk nedbrytning av järnkarbonat (mangankarbonat hydrolyseras endast delvis). Nedbrytningen av wolframit vid 200-225 °C kan representeras av följande reaktioner:

MnW04(TB)+Na2C03(paCT)^MiiC03(TB)+Na2W04(paCTB); (1,8)

FeW04(TB)+NaC03(pacT)*=iFeC03(TB)+Na2W04(paCTB); (1,9)

FeC03 + HjO^FeO + H2CO3; (1,10)

Na2C03 + H2C03 = 2NaHC03. (l. ll)

Den resulterande järnoxiden FeO vid 200-225 ° C genomgår en omvandling enligt reaktionen:

3FeO + H20 = Fe304 + H2.

Bildandet av natriumbikarbonat leder till en minskning av koncentrationen av Na2CO3 i lösningen och kräver ett stort överskott av reagenset.

För att uppnå tillfredsställande sönderdelning av wolframitkoncentrat är det nödvändigt att mala dem fint och öka förbrukningen av Na2C03 till 3,5-4,5 g-eq, beroende på koncentratets sammansättning. Wolframiter med hög manganhalt är svårare att bryta ner.

Tillsatsen av NaOH eller CaO till den autoklaverade slurryn (vilket leder till kaustisering av Na2C03) förbättrar nedbrytningsgraden.

Nedbrytningshastigheten för wolframit kan ökas genom att införa syre (luft) i autoklavmassan, vilket oxiderar Fe (II) och Mil (II), vilket leder till att mineralens kristallgitter förstörs på den reagerande ytan.

sekundär ånga

Ryas. 3. Autoklavenhet med en horisontellt roterande autoklav: 1 - autoklav; 2 - laddningsrör för massan (ånga införs genom den); 3 - massapump; 4 - tryckmätare; 5 - massareaktor-värmare; 6 - självförångare; 7 - droppavskiljare; 8 - massainmatning i självförångaren; 9 - flishugg gjord av pansarstål; 10 - rör för borttagning av massa; 11 - massauppsamlare

Lakning utförs i horisontella roterande stålautoklaver uppvärmda med levande ånga (fig. 3) och vertikala kontinuerliga autoklaver med omrörning av massan med bubblande ånga. Ungefärligt processläge: temperatur 225 tryck i autoklaven ~2,5 MPa, förhållande T:W=1:(3,5*4), varaktighet vid varje steg 2-4 timmar.

Figur 4 visar ett diagram över ett autoklavbatteri. Den initiala autoklavmassan, uppvärmd med ånga till 80-100 °C, pumpas in i autoklaver, där den värms till

sekundär ånga

Dike. Fig. 4. Schema för en kontinuerlig autoklavanläggning: 1 - reaktor för uppvärmning av den initiala massan; 2 - kolvpump; 3 - autoklav; 4 - gasreglage; 5 - självförångare; 6 - massauppsamlare

200-225 °C levande ånga. Vid kontinuerlig drift upprätthålls trycket i autoklaven genom att tömma slammet genom en gasspjäll (kalibrerad hårdmetallbricka). Massan kommer in i självförångaren - ett kärl under tryck på 0,15-0,2 MPa, där massan snabbt kyls av på grund av intensiv avdunstning. Fördelarna med autoklav-soda-nedbrytning av scheelitkoncentrat före sintring är uteslutningen av ugnsprocessen och en något lägre halt av föroreningar i volframlösningar (särskilt fosfor och arsenik).

Nackdelarna med metoden inkluderar en stor förbrukning av Na2C03. En hög koncentration av överskott av Na2C03 (80-120 g/l) medför en ökad förbrukning av syror för neutralisering av lösningar och följaktligen höga kostnader för bortskaffande av avfallslösningar.

Nedbrytning av volframat konc.

Natriumhydroxidlösningar bryter ner wolframit enligt utbytesreaktionen:

Me WC>4 + 2Na0Hi=tNa2W04 + Me(OH)2, (1,13)

Där Me är järn, mangan.

Värdet på koncentrationskonstanten för denna reaktion Kc = 2 vid temperaturer på 90, 120 och 150 °C är lika med 0,68 respektive; 2,23 och 2,27.

Fullständig sönderdelning (98-99%) uppnås genom att behandla det finfördelade koncentratet med 25-40% natriumhydroxidlösning vid 110-120°C. Det nödvändiga överskottet av alkali är 50 % eller mer. Nedbrytningen utförs i ståltäta reaktorer utrustade med omrörare. Luftens passage in i lösningen påskyndar processen på grund av oxidationen av järn(II)hydroxid Fe (OH) 2 till hydratiserad järn(III)oxid Fe203-«H20 och mangan(II)hydroxid Mn (OH) 2 till hydratiserad mangan (IV) oxid Mn02-1H20.

Användning av nedbrytning med alkalilösningar rekommenderas endast för högvärdiga wolframitkoncentrat (65-70 % W02) med en liten mängd kiseldioxid och silikatföroreningar. Vid bearbetning av låggradigt koncentrat erhålls starkt förorenade lösningar och svårfiltrerade fällningar.

Bearbetning av natriumvolframatlösningar

Lösningar av natriumvolframat innehållande 80-150 g/l W03, för att erhålla volframtrioxid av erforderlig renhet, har hittills huvudsakligen bearbetats enligt det traditionella schemat, vilket inkluderar: rening från föreningar av föroreningselement (Si, P, As, F, Mo); nederbörd

Kalcium volfram mag (konstgjord scheelite) med dess efterföljande sönderdelning med syror och erhållande av teknisk volframsyra; upplösning av volframsyra i ammoniakvatten, följt av indunstning av lösningen och kristallisation av ammoniumparavolframat (PVA); kalcinering av PVA för att erhålla ren volframtrioxid.

Den största nackdelen med schemat är dess flerstegskaraktär, som utför de flesta av operationerna i ett periodiskt läge och varaktigheten av ett antal omfördelningar. En extraktions- och jonbytesteknik för att omvandla Na2W04-lösningar till (NH4)2W04-lösningar har utvecklats och används redan på vissa företag. De huvudsakliga omfördelningarna av det traditionella schemat och nya utvinnings- och jonbytesvarianter av tekniken behandlas kort nedan.

Rening av föroreningar

Silikonrengöring. När innehållet av Si02 i lösningar överstiger 0,1 % av innehållet av W03, är preliminär rening från kisel nödvändig. Rening baseras på hydrolytisk sönderdelning av Na2Si03 genom att koka en lösning neutraliserad till pH=8*9 med frisättning av kiselsyra.

Lösningarna neutraliseras med saltsyra, tillsätts i en tunn ström under omrörning (för att undvika lokal peroxidation) till en uppvärmd lösning av natriumvolframat.

Rening av fosfor och arsenik. För att avlägsna fosfat- och arsenatjoner används metoden för utfällning av ammonium-magnesiumsalter Mg (NH4) P04 6H20 och Mg (NH4) AsC) 4 6H20. Lösligheten av dessa salter i vatten vid 20 C är 0,058 respektive 0,038 %. I närvaro av ett överskott av Mg2+- och NH4-joner är lösligheten lägre.

Utfällningen av fosfor- och arsenikföroreningar utförs i kylan:

Na2HP04 + MgCl2 + NH4OH = Mg(NH4)P04 + 2NaCl +

Na2HAsQ4 + MgCl2 + NH4OH = Mg(NH4)AsQ4 + 2NaCl +

Efter lång stående (48 timmar) faller kristallina fällningar av ammonium-magnesiumsalter ut från lösningen.

Rening från fluoridjoner. Med en hög halt av fluorit i originalkoncentratet når halten av fluoridjoner 5 g/l. Lösningar renas från fluor-joner genom utfällning med magnesiumfluorid från en neutraliserad lösning, till vilken MgCl2 tillsätts. Rening av fluor kan kombineras med hydrolytisk isolering av kiselsyra.

Molybdenrengöring. Natriumvolframatlösningar "måste rengöras från molybden om dess innehåll överstiger 0,1 % av W03-innehållet (dvs. 0,1-0,2 t/l). Vid en molybdenkoncentration på 5-10 g/l (till exempel vid bearbetning av scheelite- powellite Tyrny-Auzsky-koncentrat), är isoleringen av molybden av särskild betydelse, eftersom den syftar till att erhålla ett kemiskt molybdenkoncentrat.

En vanlig metod är att fälla ut den svårlösliga molybdentrisulfiden MoS3 från en lösning.

Det är känt att när natriumsulfid tillsätts till lösningar av volframat eller natriummolybdat, bildas sulfosalter Na23S4 eller oxosulfosalter Na23Sx04_x (där E är Mo eller W):

Na2304 + 4NaHS = Na23S4 + 4NaOH. (1,16)

Jämviktskonstanten för denna reaktion för Na2Mo04 är mycket större än för Na2W04(^^0 » Kzr). Därför, om en mängd Na2S tillsätts till lösningen, tillräcklig endast för interaktion med Na2Mo04 (med ett litet överskott), bildas övervägande molybdensulfosalt. Med den efterföljande surgöringen av lösningen till pH = 2,5 * 3,0, förstörs sulfosaltet med frisättning av molybdentrisulfid:

Na2MoS4 + 2HC1 = MoS3 j + 2NaCl + H2S. (1,17)

Oxosulfosalter sönderdelas med frisättning av oxosulfider (till exempel MoSjO, etc.). Tillsammans med molybdentrisulfid samutfälls en viss mängd volframtrisulfid Genom att lösa upp sulfidfällningen i en sodalösning och återutfälla molybdentrisulfid erhålls ett molybdenkoncentrat med en W03-halt på högst 2 % med en förlust av volfram 0,3-0,5 % av den ursprungliga mängden.

Efter partiell oxidativ rostning av fällningen av molybdentrisulfid (vid 450-500 ° C) erhålls ett kemiskt molybdenkoncentrat med en halt av 50-52% molybden.

Nackdelen med metoden för utfällning av molybden i kompositionen av trisulfid är frisättningen av vätesulfid enligt reaktion (1.17), vilket kräver kostnader för neutralisering av gaser (de använder absorptionen av H2S i en skrubber som bevattnas med en natriumhydroxid lösning). Valet av molybdentrisulfid utförs från en lösning uppvärmd till 75-80 C. Operationen utförs i förseglade stålreaktorer, gummerade eller belagda med syrabeständig emalj. Trisulfidfällningarna separeras från lösningen genom filtrering på en filterpress.

Erhålla volframsyra från lösningar av natriumvolframat

Volframsyra kan isoleras direkt från en lösning av natriumvolframat med saltsyra eller salpetersyra. Denna metod används dock sällan på grund av svårigheten att tvätta fällningar från natriumjoner, vars innehåll i volframtrioxid är begränsat.

För det mesta fälls kalciumvolframat initialt ut från lösningen, som sedan sönderdelas med syror. Kalciumvolframat fälls ut genom att tillsätta en CaCl2-lösning uppvärmd till 80-90 C till en natriumvolframatlösning med en kvarvarande alkalinitet av lösningen på 0,3-0,7%. I detta fall faller en vit finkristallin, lätt sedimenterad fällning ut, natriumjoner stannar kvar i moderluten, vilket säkerställer deras låga halt av volframsyra. 99-99,5% W faller ut från lösningen, moderlösningar innehåller 0,05-0,07 g/l W03. CaW04-fällningen tvättad med vatten i form av en pasta eller massa går in för sönderdelning med saltsyra när den värms upp till 90 °:

CaW04 + 2HC1 = H2W04i + CaCl2. (1,18)

Under sönderdelningen upprätthålls en hög slutlig surhet av massan (90–100 g/l HCl), vilket säkerställer separationen av volframsyra från föroreningar av fosfor, arsenik och delvis molybdenföreningar (molybdensyra löses i saltsyra). Utfällningar av volframsyra kräver noggrann tvättning från föroreningar (särskilt från kalciumsalter

och natrium). Under de senaste åren har kontinuerlig tvättning av volframsyra i pulserande kolonner bemästrats, vilket avsevärt förenklade operationen.

Vid ett av företagen i Sovjetunionen, vid bearbetning av natriumvolframatlösningar, istället för saltsyra, används salpetersyra för att neutralisera lösningarna och sönderdela CaW04-fällningar, och utfällningen av den senare utförs genom att införa Ca(N03)2 i lösningarna. I det här fallet kasseras moderluten med salpetersyra, vilket erhåller nitratsalter som används som gödningsmedel.

Rening av teknisk volframsyra och erhållande av W03

Teknisk volframsyra, erhållen med metoden som beskrivs ovan, innehåller 0,2-0,3% föroreningar. Som ett resultat av sur kalcinering vid 500-600 C erhålls volframtrioxid, lämplig för tillverkning av hårda legeringar baserade på volframkarbid. Framställningen av volfram kräver emellertid trioxid av högre renhet med en total föroreningshalt på högst 0,05 %.

Ammoniakmetoden för att rena volframsyra är allmänt accepterad. Det är lättlösligt i ammoniakvatten, medan de flesta av föroreningarna finns kvar i sedimentet: kiseldioxid, järn- och manganhydroxider och kalcium (i form av CaW04). Emellertid kan ammoniaklösningar innehålla en blandning av molybden, alkalimetallsalter.

Från ammoniaklösningen, som ett resultat av avdunstning och efterföljande kylning, isoleras en kristallin fällning av PVA:

avdunstning

12(NH4)2W04 * (NH4)10H2W12O42 4Н20 + 14NH3 +

I industriell praxis skrivs sammansättningen av PVA ofta i oxidform: 5(NH4)20-12W03-5H20, vilket inte återspeglar dess kemiska natur som ett isopolsyrasalt.

Indunstning utförs i satsvis eller kontinuerliga anordningar gjorda av rostfritt stål. Vanligtvis isoleras 75-80 % av volfram till kristaller. Djupare kristallisation är oönskad för att undvika kontaminering av kristallerna med föroreningar. Det är signifikant att det mesta av molybdenföroreningarna (70-80%) finns kvar i moderluten. Från moderluten berikad med föroreningar fälls volfram ut i form av CaW04 eller H2W04, som återförs till lämpliga stadier av produktionsschemat.

PVA-kristaller pressas ut på ett filter, sedan i en centrifug, tvättas med kallt vatten och torkas.

Volframtrioxid erhålls genom termisk nedbrytning av volframsyra eller PVA:

H2W04 \u003d "W03 + H20;

(NH4) 10H2W12O42 4H20 = 12W03 + 10NH3 + 10H20. (1,20)

Kalcinering utförs i roterande elektriska ugnar med ett rör av värmebeständigt stål 20X23H18. Kalcineringsläget beror på syftet med volframtrioxid, den erforderliga storleken på dess partiklar. Så för att erhålla volframtrådskvalitet VA (se nedan), kalcineras PVA vid 500-550 ° C, trådkvaliteter VCh och VT (volfram utan tillsatser) - vid 800-850 ° C.

Volframsyra kalcineras vid 750-850 °C. Volframtrioxid som härrör från PVA har större partiklar än trioxid som härrör från volframsyra. I volframtrioxid, avsedd för framställning av volfram, måste halten W03 vara minst 99,95 % för tillverkning av hårda legeringar – minst 99,9 %.

Extraktions- och jonbytesmetoder för bearbetning av lösningar av natriumvolframat

Bearbetningen av natriumvolframatlösningar förenklas avsevärt när volfram extraheras från lösningar genom extraktion med ett organiskt extraktionsmedel, följt av återextraktion från den organiska fasen med en ammoniaklösning med separation av PVA från en ammoniaklösning.

Eftersom volfram finns i ett brett område av pH=7,5+2,0 i lösningar i form av polymera anjoner, används anjonbytarextraktionsmedel för extraktion: salter av aminer eller kvartära ammoniumbaser. I synnerhet används sulfatsaltet av trioktylamin (i?3NH)HS04 (där R är С8Н17) i industriell praxis. De högsta hastigheterna för volframextraktion observeras vid pH=2*4.

Extraktion beskrivs med ekvationen:

4 (i? 3NH) HS04 (opr) + H2 \ U120 * "(aq) + 2H + (aq) ї \u003d ї

Ї \u003d ї (D3GSh) 4H4 \ U12O40 (org) + 4H80; (aq.). (l,2l)

Aminen löses i fotogen, till vilken en teknisk blandning av flervärda alkoholer (C7 - C9) tillsätts för att förhindra utfällning av en fast fas (på grund av den låga lösligheten av aminsalter i fotogen). Den ungefärliga sammansättningen av den organiska fasen: aminer 10%, alkoholer 15%, fotogen - resten.

Lösningar renade från mrlibden, samt föroreningar av fosfor, arsenik, kisel och fluor, skickas för extraktion.

Volfram återextraheras från den organiska fasen med ammoniakvatten (3-4% NH3), varvid man erhåller lösningar av ammoniumvolframat, från vilka PVA isoleras genom indunstning och kristallisation. Extraktionen utförs i apparater av blandar-settlertyp eller i pulserande kolonner med packning.

Fördelarna med extraktionsbearbetning av natriumvolframatlösningar är uppenbara: antalet operationer i det tekniska systemet reduceras, det är möjligt att genomföra en kontinuerlig process för att erhålla ammoniumvolframatlösningar från natriumvolframatlösningar och produktionsområdena minskas.

Avloppsvatten från extraktionsprocessen kan innehålla en inblandning av 80-100 mg/l aminer, samt föroreningar av högre alkoholer och fotogen. För att avlägsna dessa miljöskadliga föroreningar används skumflotation och adsorption på aktivt kol.

Utvinningsteknik används på utländska företag och implementeras även på inhemska anläggningar.

Användningen av jonbytarhartser är en riktning för schemat för bearbetning av natriumvolframatlösningar som konkurrerar med extraktion. För detta ändamål används lågbasiska anjonbytare innehållande amingrupper (ofta tertiära aminer) eller amfotera hartser (amfolyter) innehållande karboxyl- och amingrupper. Vid pH=2,5+3,5 sorberas volframpolyanjoner på hartser, och för vissa hartser är den totala kapaciteten 1700-1900 mg W03 per 1 g harts. I fallet med harts i formen 8C>5~ beskrivs sorption och eluering av respektive ekvationer:

2tf2S04 + H4W12044; 5^"4H4W12O40 + 2SOf; (1,22)

I-4H4WI2O40 + 24NH4OH = 12(NH4)2W04 + 4DON + 12H20. (l.23)

Jonbytesmetoden utvecklades och tillämpades på ett av företagen i Sovjetunionen. Den erforderliga kontakttiden för hartset med lösningen är 8-12 h. Processen utförs i en kaskad av jonbytarkolonner med en suspenderad hartsbädd i ett kontinuerligt läge. En komplicerande omständighet är den partiella isoleringen av PVA-kristaller vid elueringsstadiet, vilket kräver att de separeras från hartspartiklarna. Som ett resultat av eluering erhålls lösningar innehållande 150–170 g/l W03, vilka matas till avdunstning och kristallisation av PVA.

Nackdelen med jonbytesteknik jämfört med extraktion är den ogynnsamma kinetiken (kontakttid 8-12 timmar mot 5-10 minuter för extraktion). Samtidigt inkluderar fördelarna med jonbytare frånvaron av avfallslösningar som innehåller organiska föroreningar, såväl som brandsäkerhet och icke-toxicitet hos hartser.

Nedbrytning av scheelitkoncentrat med syror

I industriell praxis, främst vid bearbetning av högkvalitativa scheelitkoncentrat (70-75% W03), används direkt sönderdelning av scheelit med saltsyra.

Nedbrytningsreaktion:

CaW04 + 2HC1 = W03H20 + CoCl2 (1,24)

Nästan oåterkallelig. Syraförbrukningen är dock mycket högre än den stökiometriskt nödvändiga (250–300%) på grund av hämningen av processen av volframsyrafilmer på scheelitpartiklar.

Nedbrytningen utförs i slutna reaktorer med omrörare, fodrade med syrafast emalj och uppvärmda genom en ångmantel. Processen utförs vid 100-110 C. Nedbrytningens varaktighet varierar från 4-6 till 12 timmar, vilket beror på malningsgraden, såväl som koncentratets ursprung (scheeliter av olika avlagringar skiljer sig i reaktivitet).

En enstaka behandling leder inte alltid till en fullständig öppning. I detta fall, efter upplösning av volframsyra i ammoniakvatten, återbehandlas återstoden med saltsyra.

Under nedbrytningen av scheelite-powellitkoncentrat med en halt av 4-5 % molybden passerar det mesta av molybdenet in i saltsyralösningen, vilket förklaras av molybdensyrans höga löslighet i saltsyra. Så vid 20 C i 270 g/l HC1 är lösligheten för H2Mo04 och H2WO4 182 respektive 0,03 g/l. Trots detta uppnås inte fullständig separation av molybden. Utfällningar av volframsyra innehåller 0,2-0,3 % molybden, som inte kan extraheras genom ombehandling med saltsyra.

Syrametoden skiljer sig från de alkaliska metoderna för scheelitnedbrytning genom ett mindre antal operationer i det tekniska schemat. Men vid bearbetning av koncentrat med en relativt låg halt av W03 (50-55%) med en betydande halt av föroreningar, för att erhålla konditionerat ammoniumparavolframat, måste två eller tre ammoniakreningar av volframsyra utföras, vilket är oekonomiskt . Därför används sönderdelning med saltsyra mest vid bearbetning av rika och rena scheelitkoncentrat.

Nackdelarna med metoden för nedbrytning med saltsyra är den höga förbrukningen av syra, den stora volymen av avfallslösningar av kalciumklorid och komplexiteten i deras bortskaffande.

Mot bakgrund av uppgifterna att skapa avfallsfria tekniker är salpetersyrametoden för nedbrytning av scheelitekoncentrat av intresse. I det här fallet är moderlösningarna lätta att kassera och erhåller nitratsalter.

Sida 1 av 25

Statsbudgetproffs

utbildningsinstitution i Republiken Karelen

"Kostomuksha Polytechnic College"

Vice direktör för ML __________________ T.S. Kubar

"_____" ________________________________ 2019

SLUTKVALIFIKATIONSARBETE

Ämne: "Upprätthålla den huvudsakliga metoden för anrikning av volframmalmer och användningen av extra dehydreringsprocesser i det tekniska systemet för Primorsky GOK"

Elev i gruppen: Kuzich S.E.

4-rätters grupp OPI-15 (41С)

Specialitet 21.02.18

"Mineralberikning"

Chef för WRC: Volkovich O.V.

speciallärare discipliner

Kostomuksha

2019

Introduktion……………………………………………………………………………………………… 3

1. Teknologisk del…………………………………………………………………………6

1.1 Allmänna egenskaper hos volframmalmer………………………………….6

1.2 Ekonomisk utvärdering av volframmalmer…………………………………………………10

1. Teknologiskt schema för anrikning av volframmalmer på exemplet med Primorsky GOK………………………………………………………………..……11

2. Uttorkning av berikningsprodukter…………………………………………………17

2.1. Kärnan i uttorkningsprocesser…………………………………………..….17

2.2. Centrifugering………………………………………………………..…….24

3. Organisation av säkra arbetsförhållanden……………………………………………….30

3.1. Krav för att skapa säkra arbetsförhållanden på arbetsplatsen…………………………………………………………………………..…...30

3.2. Krav för att upprätthålla säkerheten på arbetsplatsen.…….…..32

3.3. Säkerhetskrav för anställda i företaget…………32

Slutsats……………………………………………………………………………….…..…..34

Lista över använda källor och litteratur………………………………………………36

Introduktion

Mineralberikning - är en industri som bearbetar fasta mineraler med avsikt att erhålla koncentrat, d.v.s. produkter vars kvalitet är högre än kvaliteten på råvarorna och uppfyller kraven för deras vidare användning i samhällsekonomin.Mineraler är grunden för den nationella ekonomin, och det finns inte en enda industri där mineraler eller produkter från deras bearbetning inte används.

Ett av dessa mineral är volfram - en metall med unika egenskaper. Den har den högsta kok- och smältpunkten bland metaller, samtidigt som den har den lägsta termiska expansionskoefficienten. Dessutom är det en av de hårdaste, tyngsta, stabila och tätaste metallerna: volframdensiteten är jämförbar med densiteten för guld och uran och är 1,7 gånger högre än blyets.De viktigaste volframmineralerna är scheelite, hübnerit och wolframit. Beroende på typen av mineral kan malmer delas in i två typer; scheelite och wolframite. Vid bearbetning av volframhaltiga malmer, gravitation, flotation, magnetisk och även elektrostatisk,hydrometallurgiska och andra metoder.

Under de senaste åren har hårda cermetlegeringar baserade på volframkarbid använts i stor utsträckning. Sådana legeringar används som skärare, för tillverkning av borrkronor, stansar för kalltrådsdragning, stansar, fjädrar, delar av pneumatiska verktyg, ventiler i förbränningsmotorer, värmebeständiga delar av mekanismer som arbetar vid höga temperaturer. Ytande hårda legeringar (stelliter), bestående av volfram (3-15%), krom (25-35%) och kobolt (45-65%) med en liten mängd kol, används för att belägga snabbslitande delar av mekanismer ( turbinblad, grävmaskinsutrustning och etc.). Legeringar av volfram med nickel och koppar används vid tillverkning av skyddsskärmar från gammastrålar inom medicin.

Metallvolfram används inom elektroteknik, radioteknik, röntgenteknik: för tillverkning av glödtrådar i elektriska lampor, värmare för elektriska högtemperaturugnar, antikatoder och katoder av röntgenrör, vakuumutrustning och mycket mer. Volframföreningar används som färgämnen, för att ge tyger brandbeständighet och vattenbeständighet, inom kemi - som ett känsligt reagens för alkaloider, nikotin, protein, som en katalysator vid produktion av högoktanig bensin.

Volfram används också i stor utsträckning vid produktion av militär- och rymdteknik (pansarplattor, stridsvagnstorn, gevär och pistolpipor, raketkärnor, etc.).

Strukturen för volframkonsumtionen i världen förändras ständigt. Från vissa branscher ersätts det av andra material, men nya användningsområden dyker upp. Så under första hälften av 1900-talet användes upp till 90% av volfram på legeringsstål. För närvarande domineras industrin av produktionen av volframkarbid, och användningen av volframmetall blir allt viktigare. Nyligen har nya möjligheter att använda volfram som ett miljövänligt material öppnats upp. Volfram kan ersätta bly vid tillverkning av olika ammunition, och kan även användas vid tillverkning av sportutrustning, i synnerhet golfklubbor och bollar. Utvecklingen inom dessa områden pågår i USA. I framtiden bör volfram ersätta utarmat uran vid tillverkning av ammunition av stor kaliber. På 1970-talet, när volframpriserna var cirka 170 dollar. per 1% WO-halt 3 per 1 ton produkt ersatte USA, och sedan några Nato-länder, volfram i tung ammunition med utarmat uran, som med samma tekniska egenskaper var betydligt billigare.

Volfram, som ett kemiskt grundämne, ingår i gruppen tungmetaller och tillhör ur miljösynpunkt måttligt giftigt (II-III klass). För närvarande är källorna till miljöföroreningar med volfram processerna för utforskning, utvinning och bearbetning (anrikning och metallurgi) av volframhaltiga mineralråvaror. Som ett resultat av bearbetning är sådana källor oanvänt fast avfall, avloppsvatten, damm, volframhaltiga fina partiklar. Fast avfall i form av soptippar och olika avfallsavfall bildas vid anrikning av volframmalmer. Avloppsvatten från bearbetningsanläggningarna representeras av avfallsdeponier, som används som återvunnet vatten i malnings- och flotationsprocesserna.

Syftet med det slutliga kvalificeringsarbetet: att underbygga det tekniska schemat för anrikning av volframmalmer på exemplet med Primorsky GOK och kärnan i uttorkningsprocesserna i detta tekniska schema.

Uppfinningen avser ett förfarande för komplex bearbetning av anrikningsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer. Metoden inkluderar deras klassificering i fina och grova fraktioner, skruvseparering av finfraktionen för att erhålla en volframprodukt och dess återrening. Samtidigt utförs återrening på en skruvseparator för att erhålla ett råvolframkoncentrat, som utsätts för efterbehandling på koncentrationsbord för att erhålla ett gravitationsvolframkoncentrat, som utsätts för flotation för att erhålla ett högkvalitativt konditionerat volframkoncentrat och en sulfidhaltig produkt. Spetsarna på skruvavskiljaren och koncentrationstabellen kombineras och utsätts för förtjockning. Samtidigt matas avloppet som erhålls efter förtjockning till klassificeringen av anrikningsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer, och den förtjockade produkten utsätts för anrikning på en skruvseparator för att erhålla sekundär avfall och en volframprodukt, som skickas för rengöring. Det tekniska resultatet är att öka djupet på bearbetningen av anrikningsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer. 1 z.p. f-ly, 1 tab., 1 ill.

Uppfinningen hänför sig till anrikning av mineraler och kan användas vid bearbetning av anrikning av anrikning av anrikning av malmer som innehåller volfram.

Vid bearbetning av volframhaltiga malmer, såväl som avfall för deras anrikning, används gravitation, flotation, magnetiska, såväl som elektrostatiska, hydrometallurgiska och andra metoder (se t.ex. Burt P.O., med deltagande av K. Mills. Gravitational anrikningsteknologi. Översatt från engelska - M.: Nedra, 1990). Så för den preliminära koncentrationen av användbara komponenter (mineralråvaror) används fotometrisk och lumometrisk sortering (till exempel bearbetningsanläggningarna Mount Carbine och King Island), anrikning i tunga medier (till exempel den portugisiska Panasquera-fabriken och den engelska Hemerdan fabrik). ), jiggning (särskilt dåliga råvaror), magnetisk separation i ett svagt magnetfält (till exempel för att isolera pyrit, pyrrotit) eller högintensiv magnetisk separation (för att separera wolframit och kassiterit).

För bearbetning av volframhaltigt slam är det känt att använda flotation, särskilt wolframit i Kina och vid den kanadensiska Mount Plisad-fabriken, och i vissa fabriker ersatte flotation helt gravitationsanrikning (till exempel Jokbergfabrikerna, Sverige och Mittersil, Österrike).

Det är också känt att använda skruvavskiljare och skruvlås för anrikning av volframhaltiga malmer, gamla soptippar, gammalt avfall och slam.

Så, till exempel, vid bearbetning av gamla deponier av volframmalm vid Cherdoyak-fabriken (Kazakstan), anrikades det initiala dumpningsmaterialet efter krossning och malning till en finhet av 3 mm i jiggmaskiner, vars underdimensionerade produkt sedan rengjordes på en koncentrationstabell. Det tekniska schemat inkluderade också anrikning på skruvseparatorer, på vilka 75-77% WO 3 extraherades med en produktion av anrikningsprodukter på 25-30%. Skruvseparering gjorde det möjligt att öka utvinningen av WO 3 med 3-4 % (se till exempel Anikin M.F., Ivanov V.D., Pevzner M.L. "Screw separators for ore dressing", Moskva, förlag "Nedra", 1970, 132 s.).

Nackdelarna med det tekniska systemet för bearbetning av gamla soptippar är den höga belastningen i spetsen för processen för jiggningsoperationen, den otillräckligt höga utvinningen av WO 3 och det betydande utbytet av anrikningsprodukter.

En känd metod för associerad produktion av volframkoncentrat genom bearbetning av molybdenitflotationsavfall (fabrik "Climax molybden", Kanada). Avfall som innehåller volfram separeras med hjälp av en skruvseparation till volframavfall (lätt fraktion), primär wolframit - kassiteritkoncentrat. Den senare utsätts för hydrocyklon och slamavloppet skickas till anrikningsavfall, och sandfraktionen skickas till flotationsseparation av pyritkoncentrat innehållande 50 % S (sulfider) och dess utmatning till anrikningsavfall. Kammarprodukten från sulfidflotation rengörs med hjälp av en skruvseparering och/eller koner för att erhålla sockerkisinnehållande avfallsavfall och ett wolframit-kassiteritkoncentrat, som bearbetas på koncentrationstabeller. Samtidigt erhålls wolframit-kassiteritkoncentrat och avfall. Råkoncentratet efter dehydratisering rengörs i tur och ordning genom att rengöra det från järn med magnetisk separation, flotationsavlägsnande av monazit från det (fosfatflotation) och sedan dehydratiseras, torkas, klassificeras och separeras med hjälp av stegvis magnetisk separation till ett koncentrat med en halt av 65 % WO 3 efter steg I och 68 % WO 3 efter steg II. Skaffa även en icke-magnetisk produkt - tenn (kassiterit) koncentrat som innehåller ~35% tenn.

Denna metod för bearbetning kännetecknas av nackdelar - komplexitet och flersteg, såväl som hög energiintensitet.

Det finns en känd metod för ytterligare extraktion av volfram från avfallet från gravitationsanrikning (fabrik "Boulder", USA). Avfallet från gravitationsanrikningen krossas, avsmalnas i en sorterare, vars sand separeras på hydrauliska sorterare. De resulterande klasserna berikas separat på koncentrationstabeller. Grovkornig anrikningsavfall återförs till malningscykeln, och fina avfallsavfall förtjockas och återanrikas på slurrybord för att erhålla ett färdigt koncentrat, mellanprodukt för omslipning och avfall skickas för flotation. Det grövre flotationskoncentratet utsätts för en rengöring. Den ursprungliga malmen innehåller 0,3-0,5 % WO 3 ; utvinningen av volfram når 97 %, varvid cirka 70 % av volframet återvinns genom flotation. Innehållet av volfram i flotationskoncentratet är dock lågt (cirka 10 % WO 3) (se Polkin S.I., Adamov E.V. Enrichment of non-ferrous metal ores. Textbook for universities. M., Nedra, 1983, 213 s.)

Nackdelarna med det tekniska schemat för bearbetning av avfall av gravitationsanrikning är den höga belastningen i spetsen för processen på anrikningsoperationen på koncentrationsbord, multioperation, låg kvalitet på det resulterande koncentratet.

En känd metod för att bearbeta scheelitinnehållande avfall för att avlägsna farliga material från dem och bearbeta ofarliga och malmmineraler med hjälp av en förbättrad separationsprocess (separation) (KR 20030089109, SNAE et al., 21.11.2003). Metoden innefattar stegen att homogenisera blandning av scheelitinnehållande avfall, införande av massan i reaktorn, "filtrering" av massan med en sil för att avlägsna olika främmande material, efterföljande separation av massan genom skruvseparering, förtjockning och uttorkning av icke-metalliska mineraler för att erhålla en kaka, torkning av kakan i en roterande tork, krossning av torr kaka med en hammarkvarn som arbetar i en sluten cykel med en sikt, separering av krossade mineraler med hjälp av en "mikron"-separator till fraktioner av små och grova korn (granulat), samt magnetisk separation av en grovkornig fraktion för att erhålla magnetiska mineraler och en icke-magnetisk fraktion innehållande scheelite. Nackdelen med denna metod är multioperation, användningen av energikrävande torkning av våt kaka.

Det finns en känd metod för ytterligare utvinning av volfram från bearbetningsanläggningen i Ingichkagruvan (se A.B. Ezhkov, Kh.T. v.1, MISiS, M., 2001). Metoden innefattar beredning av massan och dess avsmalning i en hydrocyklon (klassavlägsnande - 0,05 mm), efterföljande separering av den avsmalnade massan i en konavskiljare, tvåstegs återrening av konavskiljarens koncentrat på koncentrationstabeller för att erhålla ett koncentrat innehållande 20,6 % WO3, med en genomsnittlig återvinning 29,06%. Nackdelarna med denna metod är den låga kvaliteten på det resulterande koncentratet och otillräckligt hög extraktion av WO3.

Resultaten av studier om gravitationsberikningen av avfallsavfallet från Ingichkinskaya-anrikningsanläggningen beskrivs (se S.V. » // Mining Bulletin of Uzbekistan, 2008, nr 3).

Närmast den patenterade tekniska lösningen är en metod för att extrahera volfram från inaktuella avfallsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer (Artemova O.S. Utveckling av en teknologi för att extrahera volfram från gammalt avfall från Dzhida VMK. Sammanfattning av avhandlingen av en teknisk kandidat vetenskaper, Irkutsk State Technical University, Irkutsk, 2004 - prototyp).

Tekniken för att extrahera volfram från gammalt anrikningsavfall enligt denna metod inkluderar operationerna att erhålla ett grovt volframhaltigt koncentrat och mellanprodukt, en guldhaltig produkt och sekundärt avfall med hjälp av gravitationsmetoder för våt anrikning - skruv- och centrifugalseparation - och efterföljande efterbehandling av det erhållna grova koncentratet och mellanprodukten med användning av gravitationsanrikning (centrifugal) och magnetisk separation för att erhålla ett standardvolframkoncentrat innehållande 62,7% WO3 med extraktion av 49,9% WO3.

Enligt denna metod utsätts gamla svansar för primär klassificering med frisättning av 44,5% av massan. till sekundära avfall i form av en bråkdel av +3 mm. -3 mm avfallsfraktionen är indelad i -0,5 och +0,5 mm klasser, och från de senare erhålls ett grovt koncentrat och svansar med hjälp av skruvseparering. Fraktion -0,5 mm är indelad i klasserna -0,1 och +0,1 mm. Från +0,1 mm-klassen isoleras ett grovt koncentrat genom centrifugalseparation, som liksom utsätts för centrifugalseparation för att erhålla ett råt volframkoncentrat och en guldhaltig produkt. Skruvavfallet och centrifugalseparationen krossas till -0,1 mm i en sluten cykel med klassificering och delas sedan in i klasserna -0,1 + 0,02 och -0,02 mm. Klass -0,02 mm tas bort från processen som sekundärt avfallsavfall. Klass -0,1+0,02 mm berikas genom centrifugalseparering för att erhålla sekundärt avfallsavfall och volframmellanlägg, skickat för raffinering genom magnetisk separation tillsammans med, finmalet till -0,1 mm. I detta fall erhålls ett volframkoncentrat (magnetisk fraktion) och middlings (icke-magnetisk fraktion). Den senare utsätts för magnetisk separation II med frigöring av en omagnetisk fraktion till sekundära avfall och ett volframkoncentrat (magnetisk fraktion), som anrikas sekventiellt genom centrifugal, magnetisk och återigen centrifugalseparation för att erhålla ett konditionerat volframkoncentrat med ett innehåll av 62,7 % WO 3 vid en effekt av 0,14 % och återvinning av 49,9 %. Samtidigt skickas avfallet av centrifugalseparationer och den icke-magnetiska fraktionen till de sekundära avfallsprodukterna, vars totala utmatning vid färdigställandet av det råa volframkoncentratet är 3,28% med en halt av 2,1% WO 3 i dem .

Nackdelarna med denna metod är multioperationsprocessen, som inkluderar 6 klassificeringsoperationer, 2 omslipningsoperationer, såväl som 5 centrifugaloperationer och 3 magnetiska separationsoperationer med användning av relativt dyr apparatur. Samtidigt är förädlingen av det råa volframkoncentratet till standarden förknippad med produktionen av sekundärt avfall med en relativt hög volframhalt (2,1% WO 3).

Syftet med föreliggande uppfinning är att förbättra metoden för bearbetning av avfallsavfall, inklusive avfallsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer, för att erhålla ett högvärdigt volframkoncentrat och en sulfidhaltig produkt tillsammans med en minskning av volframhalten i sekundära avfall.

Den patenterade metoden för komplex bearbetning av avfallsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer inkluderar klassificering av avfallsavfall i fina och grova fraktioner, skruvseparering av finfraktionen för att erhålla en volframprodukt, rening av volframprodukten och efterbehandling för att erhålla ett högvärdigt volframkoncentrat, en sulfidhaltig produkt och sekundärt avfallsavfall.

Metoden skiljer sig genom att den resulterande volframprodukten utsätts för återrening på en skruvseparator för att erhålla ett grovt koncentrat och avfall, ett grovt koncentrat utsätts för efterbearbetning på koncentrationsbord för att erhålla ett gravitationsvolframkoncentrat och avfall. Spetsarna på koncentrationstabellen och rengöringsskruvseparatorn kombineras och utsätts för förtjockning, sedan matas förtjockningsutsläppet till klassificeringssteget i spetsen för det tekniska schemat, och den förtjockade produkten berikas på en skruvseparator för att erhålla sekundärt avfall avfall och en volframprodukt, som skickas för rengöring. Tyngdkraftsvolframkoncentrat utsätts för flotation för att erhålla ett högkvalitativt standardvolframkoncentrat (62 % WO 3) och en sulfidhaltig produkt, som bearbetas med kända metoder.

Metoden kan kännetecknas av att avfallet klassificeras i fraktioner, främst +8 mm och -8 mm.

Det tekniska resultatet av den patenterade metoden är att öka bearbetningsdjupet samtidigt som man minskar antalet tekniska operationer och belastningen på dem på grund av separationen i huvudet av processen av huvuddelen av det initiala avfallet (mer än 90 %) sekundära avfallsavfall, med en enklare design och drift av energibesparande skruvsepareringsteknik. Detta minskar dramatiskt belastningen på efterföljande anrikningsoperationer, såväl som kapital- och driftskostnader, vilket säkerställer optimering av anrikningsprocessen.

Effektiviteten av den patenterade metoden visas på exemplet med komplex bearbetning av avfall från Ingichkinskaya-anrikningsanläggningen (se ritning).

Bearbetning börjar med klassificeringen av avfall i små och stora fraktioner med separation av sekundära avfall i form av en stor fraktion. Den fina fraktionen av avfallet utsätts för skruvseparering med separationen i huvudet av den tekniska processen till de sekundära avfallsprodukterna av huvuddelen av det ursprungliga avfallet (mer än 90%). Detta gör det möjligt att drastiskt minska belastningen på efterföljande verksamhet, kapitalkostnader och driftskostnader i enlighet därmed.

Den resulterande volframprodukten utsätts för återrening på en skruvseparator för att erhålla ett råkoncentrat och avfall. Råkoncentratet utsätts för förfining på koncentrationstabeller för att erhålla gravitationsvolframkoncentrat och avfall.

Avfallet från koncentrationstabellen och den spiralformade rengöringsseparatorn kombineras och utsätts för förtjockning, till exempel i en förtjockare, mekanisk klassificerare, hydrocyklon och andra apparater. Förtjockningsavloppet matas till klassificeringsstadiet i spetsen för det tekniska schemat, och den förtjockade produkten berikas på en skruvseparator för att erhålla sekundära avfall och en volframprodukt, som skickas för rengöring.

Tyngdkraftsvolframkoncentrat bringas genom flotation till högkvalitativt konditionerat volframkoncentrat (62 % WO 3 ) för att erhålla en sulfidhaltig produkt.

Således isoleras högkvalitativt (62 % WO 3 ) konditionerat volframkoncentrat från volframinnehållande anrikningsmaterial när det uppnått en relativt hög WO 3-återvinning på ~49 % och en relativt låg volframhalt (0,04 % WO 3 ) i sekundärt avfallsavfall.

Den resulterande sulfidhaltiga produkten bearbetas på känt sätt, till exempel används den för att framställa svavelsyra och svavel, och används även som korrigerande tillsats vid framställning av cement.

Högkvalitativt konditionerat volframkoncentrat är en mycket flytande säljbar produkt.

Som följer av resultaten av implementeringen av den patenterade metoden på exemplet med inaktuella avfallsprodukter för anrikning av volframhaltiga malmer från Ingichkinskaya-koncentratorn, visas dess effektivitet i jämförelse med prototypmetoden (se tabell). EFFEKT: ytterligare erhållande av en sulfidhaltig produkt, minskning av mängden färskvatten som förbrukas på grund av skapandet av vattencirkulation tillhandahålls. Det skapar möjligheten att bearbeta betydligt sämre avfallsavfall (0,09 % WO 3), en signifikant minskning av volframhalten i de sekundära avfallsavfallet (upp till 0,04 % WO 3). Dessutom har antalet tekniska operationer minskat och belastningen på de flesta av dem har minskat på grund av separeringen av huvuddelen av det initiala avfallet (mer än 90 %) i huvudet av den tekniska processen till sekundärt avfall, med hjälp av en enklare och mindre energikrävande skruvsepareringsteknik, som minskar kapitalkostnaderna för inköp av utrustning och driftskostnader.

1. En metod för komplex bearbetning av anrikningsavfall för anrikning av volframhaltiga malmer, inklusive deras klassificering i fina och grova fraktioner, skruvseparering av finfraktionen för att erhålla en volframprodukt, dess rengöring och efterbehandling för att erhålla en högkvalitativ volframkoncentrat, en sulfidhaltig produkt och sekundärt avfall, kännetecknad av att den erhållna efter skruvseparering, volframprodukten utsätts för återrening på en skruvseparator för att erhålla ett rå volframkoncentrat, det resulterande råa volframkoncentratet utsätts för efterbehandling vid koncentration tabeller för att erhålla ett gravitationsvolframkoncentrat, som utsätts för flotation för att erhålla ett konditionerat volframkoncentrat av hög kvalitet och en sulfidhaltig produkt, ändarna av en skruvseparator och en koncentrationstabell kombinerade och utsätts för förtjockning, avloppet som erhålls efter förtjockning är matas till klassificeringen av avfall för anrikning av volframhaltiga malmer, och den utsätts för anrikning på en skruvseparator för att erhålla sekundärt avfall och en volframprodukt, som skickas för rengöring.