СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНОГО ОГАРКА
METHOD OF RECYCLING PYRITE CINDERS

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в случаях, когда необходимо получить металлическое железо.
Известен способ переработки пиритного огарка, патент US 4259106, опубл. 31.03.1981, взаимодействием огарка с хлоридом кальция при температуре выше 1200°C с выделением в газовую фазу хлоридов цветных и благородных металлов. Недостатком способа являются высокие энергозатраты.
Известен способ удаления примесей из пиритного огарка, патент GB 1236345, опубл. 23.06.1971, переводом оксидов железа до магнетита с последующим хлорированием хлором (хлороводородом, соляной кислотой) при температуре выше 650°C и сублимационным удалением цветных металлов и мышьяка. Недостатком способа является высокая коррозионная активность используемых хлорирующих реагентов.
Известен способ выделения цветных металлов из пиритного огарка, патент EP 0538168, опубл. 21.04.1993, включающий обжиг пиритного огарка с последующим выщелачиванием сульфатов цветных металлов и цианидным извлечением золота и серебра. Недостатком способа является низкая рентабельность способа из-за малого содержания извлекаемых компонентов в сырье.
Известен способ (прототип) хлороаммонийного обезжелезивания минерального сырья, патент RU 2314354, опубл. 10.01.2008, включающий смешение сырья с хлоридом аммония, нагрев до температуры 320-350°C с выделением трихлорида железа. Недостатком способа является возможность получения одного железистого продукта - трихлорида железа.
Задачей настоящего изобретения является разработка промышленного способа выделения железа из пиритного огарка.
Поставленная задача решается тем, что пиритный огарок подвергают окислительному обжигу для перевода железа в трехвалентную форму:
3
4
2
2
3
4FeO+O→6FeO.
Окисленный пиритный огарок смешивают с хлоридом аммония, хлорид аммония берут в избытке до 30% от стехиометрического количества, необходимого для образования пентахлороферрата аммония:
2
3
4
4
2
5
3
2
FeO+10NHCl→2(NH)FeCl+6NH+3HO.
Процесс ведут в интервале температур 200-310°C, происходит образование пентахлороферрата аммония с последующим его разложением до хлорида железа(III):
4
2
5
3
3
(NH)FeCl→FeCl+2NH+2HCl.
Хлорированный продукт нагревают выше 320°C для сублимации хлорида железа(III).
Газообразный хлорид железа(III) улавливают и обрабатывают водородом, получая металлическое железо:
3
2
2FeCl+3Н→2Fe+6HCl.
Либо обрабатывают парами воды с целью получения оксида железа(III), который восстанавливают углем:
3
2
2
3
2FeCl+3HO→FeO+6HCl;
2
3
2
2
2FeO+6С+3O→4Fe+6CO.
Хлороводород и аммиак, выделившийся в результате хлорирования окисленного пиритного огарка, взаимодействуют с образованием хлорида аммония, таким образом, происходит регенерация хлорирующего реагента:
3
4
NH+HCl→NHCl.
ПРИМЕРЫ
3
4
2
3
Пример 1. Пиритный огарок, содержащий 46% FeO и 24% FeO, массой 50 г подвергли обжигу в атмосфере воздуха при 700°C в течение 2 часов, масса окисленного пиритного огарка 50,79 г, степень перевода железа в трехвалентную форму 99%. Окисленный пиритный огарок смешали с 140 г хлорида аммония и выдержали при 300°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Полученный продукт нагревали до 350°C и выдерживали при этой температуре до полного удаления хлорида железа(III) в виде газа. Газообразный хлорид железа десублимировали и обрабатывали водородом при 600°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Масса полученного железа составила 24,55 г, выход продукта составил 98% от теоретически возможного.
Пример 2. Отличается от примера 1 тем, что десублимированный хлорид железа(III) обрабатывали парами воды при 400°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Образовавшийся оксид железа(III) смешивали с угольной пылью и выдерживали при температуре выше 1100°C до прекращения выделения газообразных продуктов реакции. Масса полученного железа составила 24,15 г, выход продукта составил 96,4% от теоретически возможного.
Техническим результатом изобретения является технология получения металлического железа из пиритных огарков.