Способ отделения железа при переработке медно-никелевого сульфидного сырья

 

СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ, включающий выщелачивание, отделение цветных и благородных металлов , окисление двухвалентного же .леза в растворе, отличающийс я тем, что, с целью упрощения и нн тенсификации процесса, сокращения расхода тепла, снижения потерь цветных и благородных металлов, медно-никелевые сульфидные продукты смешивают с фосфорным ангидридом до массового соотношения 2 Ме5:Р205 1:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ т

lit

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3455893/22-02 (22) 21. 06. 82 (46) 07.04. 84. Бюл. Р IЗ (72) В.В. Патрушев (71) Институт химии и химической технопогии СО АН СССР (53) 669.053.4(088.8) (56) 1. Хабаши Ф. Основы металлургии.

Т.2, М., "Металлургия", 1975, с. 118.

2. Борбат В.Ф. и Воронов А.Б."

Автоклавная технология переработки никель-пирротиновых концентраторов.М., "Металлургия™, 1980, с.21-23, 49-76, 106-115. (54) (57) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ПРИ

ПЕРЕРАБОТКЕ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО CYHb@HgНОГО СЫРЬЯ, включающий выщелачивание, отделение цветных и благородных металлов, окисление двухвалентного же-. .леза в растворе, о т л и ч а ю щ и .йс я тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, сокращения расхода тепла, снижения потерь цветных и благородных металлов, медно-никелевые сульфидные продукты смешивают с фосфорным ангйдридом до массово" го соотношения Уя1еЬ:Р20 =1: (4-15) и затем смесь обрабатывают водой с получением раствора с концентрацией фосфорного ангидрида 10-25 мас.Х:

20! 108432

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к гидрометаллургическим способам отделения железа при переработке медно-никелевого сульфидного сырья.

Известен способ отделения сульфидов железа, например, пиротинов, по которому исходный материал выщелачивают в автоклаве в течение 4 ч разбавленным раствором кислоты (рН=1), при 110 С и парциальном давлении кислорода 10 ати. При этом после отделения серы оксид железа может быть использован как концентрат для получения железа Г13. !

К недостаткам этого способа относятся;применение сложной автоклавной аппаратуры; проведение процесса при высоких температуре и давлении; длительность процесса.

Наиболее близким к изобретению является способ отделения железа при переработке медно-никелевого сульфидного сырья, включающий выщелачивание. Отделение цветных и 25 благородных металлов, окисление двухвалентного железа в растворе f2).

Данный способ характеризуется сложностью осуществления процесса иэ-за применения автоклавов; ве30 дением процесса прн высоком давлении кислорода (15 ати) и повышено ной температуре (110-140 С), для поддержания которой необходим нагрев пульпы; длительностью процесса (4 ч); низкими показателями селективного выделения железа, что обуславливает безвозвратные потери цветных и благородных металлов.

Цель изобретения — упрощение и интенсиФикация процесса, сокраще-, 40 нке расхода топлива, снижение потерь цветных и благородных металлов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отделения железа при переработке медно-нике- 45 левого сульфидного сырья, включающему выщелачивание, отделение цветных и благородных металлов, окисление двухвалентного железа в растворе, медно-никелевые сульфидные продукты 50 смешивают с фосфорным ангидридом до массового соотношения ЕМе5!:Р О = 1;(4-15) и затем смесь обрабатывают водой с получением раствора с концентрацией фосфорного ангидрида 55

10-25 мас.X.

Способ осуществляется следующим образом.

2 2

Сульфидное медно-никелевое сырье измельчают до 40-75 мк, смешивают с фосфорным ангидридом .при массовом отношении 1:(4-15), достаточном для перевода большей части железа в фосфорно-кислые растворимые формы, и далее добавляют воду в количестве, необходимом для растворения фосфата двухвалентного железа, твердую и жидкую фазы разделяют,в жидкой фазе окисляют, например, кислородом

Fe(!!) до Fe (!!!), которое осаждается в виде малорастворнмого фосфата трехвалентного железа при концентрации фосфатного ангидрида 10-25 мас.X. фильтрат после отделения фосфата железа .и промводы от отмывки фосфата железа (m) могут быть направлены в оборот, а фосфат железа (!!!) идет на получение фосфата, феррофосфата, фосфорного ангидрида известными способами, например электротермией.

В нераэложенном остатке (после отделения раствора железа) концентрируются сульфиды меди, благородные металлы, а также сульфиды никеля и кобальта (на 70-80X), Перешедшие в раствор никель и кобальт с фосфатом железа (!!!) не соосаждаются и могут быть выделены известными методами, например сорбцией.

В значительной степени упрощается последующая металлургическая переработка неразложенного остатка, богатого по цветным и благородным металлам.

При взаимодействии фосфорного ангидрида с сульфидами металлов в рнсутствии воды преимущественно растворяются сульфиды железа, в меньшей мере - сульфиды никеля и кобальта, а сульфиды меди и благородных металлов вообще не растворяются. Это обеспечивает избирательность уже на стадии разложения сырья, чему способ— ствует более высокое произведение растворимости сульфидов железа, склонность его к комплексообраэова-. нию с фосфат-ионом, высокая интенсификация процесса разложения.

Реакция фосфорного ангидрида с сульфидами металлов в присутствии воды проходит с выделением большого количества тепла, поэтому дополнительно подогрева не требуется.

В лабораторных условиях обосновывают параметры разработанного технического решения, экономически приемлез 10843 мые граничные значения параметров, при которых возможно осуществление способа.

Экспериментально определяют соотношение сульфидов металлов к фосфор5 ному ангидриду в процессе разложения.

Предварительн устанавливают; что достаточной величиной измельче.ния сульфидного сырья является 4075 мк. Причем чем тоньше измельче" 10 ние (менее 40 мк), тем эффектиэнее идет процесс. Однако измельчать продукты менее 40 мк экономически невыгодно. Кроме того, менее эффективно измельчать сульфиды крупнее

75 мк из-за резкого снижения реакционной поверхности, увеличения времени их растворения.

В табл. 1 приведены результаты извлечения металлов в раствор при разложении сульфидов в зависимости от массового соотношения 2 Ме5: Р20 (Навеска Ме5 2 r. Крупность измельчения - 75 мк. Вода во всех опытах добавляется из расчета получения конечной концентрации по Р О5 20%).

Как следует из табл.1, извлечение железа в раствор достигает

45-89% при концентрации 9,3-71 г/л, т.е. соотношениеЕМе5:P>0 =1: (4-15) обеспечивает практически приемлемые показатели извлечения железа в раст- вор и его концентрации. При этом отмечается ограниченное растворение никеля и кобальта соответственно

12-33% и 2,2-29%.

Установлены также граничные значения концентрации фосфорного ангидрида в растворе при осаждении железа, составившие 10-25Х. Прн этих значениях достигается достаточ- 40 но высокое выделение железа в виде малорастворимого фосфата трехвалентного железа посредством окисления F8 (П) до Р&(й) известными способами, например, кислородом воздуха, перекисью водорода.

Например, при концентрации Р О, составляющей 10Х, осаждение железа составляет 96Х при конечном содержании 1, 1 г/л, исходном 28,4 г/л. 50

При концентрации Р20 в растворе 25Х выделяется в осадок железа более

86% при начальной его концентрации

71 г/л и конечной 9,5 г/л.

Повышение концентрации Р О вы- 5 ше 25Х экономически неэффективно из-за более ускоренного роста растворимости фосфата Fe (ll>) по. сравне22 4 нию с растворимостью фосфата Ре (П) .

Так, при С р О =35% в растворе остается более 31 г/л железа при начальной его концентрации 89% г/л, т.е. почти половина железа оказывается в обороте.

Кроме того, высокая концентрация

Р20 в растворе (более 25%) затруд." няет проЦесс разделения твердых и жидких фаз при разложении продуктов и в процессе осаждения железа.

Окисление Ре(П) до Ре(Ш) производят перекисью водорода и выдерживают при 70 С для лучшей кристаллизации осадка, от которого далее раствор легко отделяется декантацией. Осадок железа представляется ортофосфатом

P 2 НР0,1)Э Н20, который может быть переработан в фосфористый чугун, фосфорный ангидрид, фосфор известными способами (электротермией, доменной плавкой).

При изучении поведения никеля и кобальта в процессе осаждения железа устанавливают что кобальт и никель с фосфатом железа не соосаждаются, а механически увлеченный осадком раствор, содержащий никель н кобальт, легко вымывается водой.

Как показывают опыты, взаимодействие компонентов штейна и фосфорного ангидрида в присутствии воды проходит в течение нескольких минут (5-10) и лимитируется только транспортом реакционной смеси и воды.

Пример 1. Выделение железа осуществляют иэ смеси сульфидов меди, никеля, кобальта, железа с содержанием металлов, %: F8 47,5;

Си 12; М1 6,6;Со О, 8. Величина измельчения составляет — 75 мк. СоотношениеXNe5: Р О5 составляет 1:4. (массовое). Берут 3 r смеси сульфидов и 12 г Р О . Сульфиды и пятиокись фосфора тщательно перемешивают,помещают в кварцевую колбу и добавляют

48 мл воды. Реакция проходит быстро (3 мин), без подогрева и перемешивания. Фазы разделяют фильтрацией.

Концентрация металлов в растворе составляет> г/ и: Fe 23, 3; М 1, 3;

Со О, 16; Си следы. Концентрация металлов в неразложенном остатке,Х:

Си 37,5; Nj 16, 1; Fe 8,2;Са 1,9.

Извлечение металлов в раствор находится на уровне, %: Fe 94,7;

1Ч1 31,0, Со 30,0. В остаток после

S выщелачивания переходит,X: Fe

Со 100; Ni 69 0; Со 70 О.

Из фосфатного раствора с концент-. рацией Р20 20Х железо осаждают пу тем окисления перекисью водорода до

Fe (Ш). При этом выделяется 81Х железа от содержавшегося в растворе, конечная концентрация железа составила 4,6 г/л. Цветных металлов в осадке не обнаружено.

Пример 2. Выделение железа осуществляют из смеси сульфидов состава по примеру 1.

Соотношение X NeS:Р О5 составляет

1: 10 (массовое). Берут 3 г суммы сульфидов и 30 г Р О . Продукты тщательно перемешивают, помещают, в кварцевый сосуд и добавляют 120 мл воды. Реакция проходит быстро, подогрев осуществляется за счет экэотермической реакции. Неразложенный остаток отделяют фильтрацией, концентрация металлов в нем составляет,X:

Си 455; Ni.184;Со 2,0;Fe 41, при извлечении в него,Х: Си 100, % 64; Со 63,6; Ре 2. Содержание металлов в фильтрате составляет .

r/ë: Fe 9,8;М 0;47; Со 0,026, меди не обнаружено. Из фильтрата железо выдепяется в виде малораствори- З0 мого при данной концентрации Р20у (20X) ортофосфата железа (Ш). В осажденном фосфате железа цветных металлов не обнаружено.

Пример 3 ° Выделение железа

„. проводят из штейна состава,X: Fe 50,6„, 35

Си 12,8, И 4,1; Со 0,15; 5 31,4; (г/т): М 23,3 Pd 47,2; R Ü 1,24;

Ru 0,54,3t 0,2, Аи — 3,6..

Штейн измельчают до крупности

75 мк. о 40

Навеску штейна (5г) смешивают с 25 г РО, что соответствует массовому соотношению 1:5, помещают в кварцевую колбу и добавляют 100 мл .45 воды иэ расчета получения конечной концентрации по Р О 20Х. Сера при реакции выделяется в виде сероводорода. Реакция проходит бурно, с достаточным разогревом, без дополнитель22 6 ного подвода тепла, Неразложенный остаток отфильтровывают, содержание в нем металлов составляет,X: медь

43; железо 15,3; никель 11,6; кобальт 0,45. В раствор переходит Ж:

Ре 90,9; 8i 16,3; Со 9,6. Платиновых металлов и золота химико-спектральным методом в растворе не обнаружено. Из раствора после выщелачивания штейна, содержащего, г/л: Fe 23;

М1 0,33; Со 0,007, выделяют осадок малорастворимого фосфата железа (m) окислением железа (П) перекисью водорода. Извлечение железа иэ раствора составляет 81,3Х. Цветных и благорад" ных металлов в осадке не обнаружено.

Использование предложенного способа извлечения железа из сульфидного медно-никелевого сырья с высоким содержанием железа обеспечивает селективный вывод железа в легко утилиэируемый фосфат железа, не содержащий цветных и благородных металлов. Применение разработанного способа позволяет достигнуть отделения большей части железа от меди, никеля, кобальта, благородных металлов, достигнуть значительной интенсификации и упрощения технологического процесса, снизить расход тепловой энергии.

В табл.2 приведены сравнительные данные, достигнутые по известному и предложенному способам.

Как следует из сравнения показателей, очевидное преимущество имеет предлагаемый способ, как по аппаратурному оформлению (более простое) и параметрам проведения операций (низкие температуры, отсутствие давления, обогрева), так и, что особенно. важно, по показателям извлечения цветных и благородных металлов.

Кроме того, практически отсутствуют технологические потери ценных металлов с железистыми продуктами

rio предлагаемому способу, в то время как по прототипу потери цветных и благородных металлов велики. Около

80Х железа можно утилизировать в форме

Фосфата.

1084322

Таблица 1

Извлечение металлов в раствор при разложении сульфидов в зависимости от массового соотношения

MeS:P 0 . Навеска Ме$ 2 r. Крупность измельчения

-75мк

Концентрация в растворе, г/л

Извлечение в раствор, 7

MeS:P,0 (массовое

Ni Co Fe

Си

Со

45

2,2

1:4

1:5

1:6

27

81220

1:8

4,1

22,?

1: 10

40 14 0

33 29,0

3,25 2,5 9,3 0

1:15

Таблица 2

Необходимо еобходимо ьчение

Автоклавы высокого давления

Аппаратура

Реактор, без давления

Температура процесса

За счет экзотермической реакции

110-140 C

15 ати кислорода

Атмосферное

Давление

Продолжительность цикла выщелачивания

0,05-0,15 ч

4 ч

Флотацией сульфидов

Cu, Ni, Со и благородных металлов

Отделение железа от цветных металлов

21,4 3,9 71 0

13,6 9,7 45 0

7,3 7,0 29 0

8,5 7,5 24 0

13,7 11

15 16

16 20

Осаждением за счет окисления

Fe(I1) до Fe (1ii) и кристаллизацией фосфата железа

1084322

Продолжение табл 2

Извлечение железа в гидратные "хвосты" в фосфат железа, 7

75-80

80-96

Составитель В. Чинкин

Редактор M. Келеман Техред С.Мигунова Корректор О. Тигор

Заказ 1929/20 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Технологические потери цветных и благородных металлов с железистыми продуктами

Ni - 8 — 10%

Cu — 257

Со — 247

Pt — 10X

Pd - 127.

Ph,Ir,Ru — 10-70Х

Ni 0

Си-0

Со-0

Pt -0

Pd-0

Rh, Ir, Ru — 0