Способ гидрометаллургического получения сурьмы

 

СПОСОБ ГВДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ СУРЬМЫ, включающий выщелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора свозрастом оборотного электролита на выщелачивание, отличающийс я тем, что, с целью повышения степени извлечения сурьмы, отработанный электролит обрабатывают двуокисью марганца при перемешивании и аэрации с расходом воздуха 2,5-4,5 л/мин-л раствора до содержания сурьмы в осадке 10-40% с последующей обработкой его оборотным электролитом.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С0ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) С 22 В 30/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3567750/22-02 (22) 24.03.83 (46) 07.02.85. Бюл. ¹ 5 (72) Ю.О. Григорьев, В.Н. Воинов, Н.В. Ищенко, С.А, Трещина, В.В. Пушкарев, А.А. Розловский, А.М. Иуклин и Д.К. Донских (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 669.753(088.8) (56) 1. Мельников С.М. и др. Сурьма.

М., "Металлургия", 1977, с. 287, 312.

2 . Там же, с. 313...Я0„„1138424 A (54)(57) СПОСОБ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ СУРЬМЫ, включающий выщелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора с. возрастом оборотного электролита на выщЕлачиваниее, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени извлечения сурьмы, отработанный электролит обрабатывают двуокисью марганца при перемешивании и аэрации с расходом воздуха 2,5-4,5 л/мин-л раствора до содержания сурьмы в осадке 10-40Х с последующей обработкой его оборотным электролитом.

1 11384

Изобретение относится к гидрометаллургическому способу получения

Ф сурьмы и может быть использовано в гидрометаллургической промышленности. 5

Известен способ гидрометаллургического получения сурьмы, включающий выщелачивание сурьмы из сырья и вы.деление металла из полученных раство- ров, причем выделение сурьмы из раст. вора может быть осуществлено цементацией цинком или алюминием $1(.

Недостатками этого способа являются затраты дорогостоящих цветных металлов, незначительные скорости самого процесса цементации и необходимость рафинирования получаемой сурьмы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо-go му результату является способ гидрометаллургического получения сурьмы, включающий вьпцелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора с возвратом оборотного элект- 25 ролита на вьпцелачичание. По известному способу сурьмяное сырье подвергают вьпцелачиванию оборотным электролитом, содержащим 100-110 г/л

Na

Полное выделение сурьмы из электролита невозможно в связи со значи- 55 тельной концентрацией поляризацией, которая, в свою очередь, смещает катодный потенциал до потенциала интен24 сивного выделения примесей и водорода. При этом резко ухудшаются санитарные условия работы (выделяется стибин

ЯЬН> и значительное количество аэрозолей). Технико-экономические показатели процесса электролиза сурьмы резко ухудшаются — выход по току снижается до 10-12, напряжение на ванне

/ каскада возрастает до 3,4-3,6 В, расход электроэнергии составляет

8-10 тыс.кВтч/т сурьмы. Сброс отработанного электролита является вынужденной операцией, предотвращающей резкое снижение выхода сурьмы по току, но одновременно увеличивающей потери сурьмы (на каждую тонну катодного металла теряется 20-25 кг сурьмы).

Извлечение сурьмы в катодный металл из сульфидно-щелочных электролитов составляет 95, причем потери сурьмы со сбросным электролитом составляет

1,2-1,5, с отвальными кеками после вьпцелачивания — 3,5-3,8%.

Целью изобретения является повышение степени извлечения сурьмы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу гидрометаллического получения сурьмы, включающему вьпцелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора с возвратом оборотного электролита на вьпцелачивание, отработанный электролит обрабатывают двуокисью марганца при перемешивании и аэрации с расходом воздуха 2,5-4,5 л/мин-л раствора до содержания сурьмы в осадке 10-40% с последующей обработкой

его оборотным электролитом.

Способ гидрометаллургического получения сурьмы осуществляется следующим образом.

Из сурьмяного флотационного концентрата (507 Sb) сурьму вьпцелачивают оборотным сульфидно-щелочным сурьмяным электролитом (20 г/л Sb) .

Пульпу осветляют„ получая готовый электролит (60-64 г/л Sb). Готовый электролит направляют на электролиз сурьмы в товарных ваннах, включающих систему циркуляции оборотного электролита. В процессе электролиза в электролите накапливаются балластные соли (тиосульфат), выход по току снижается. Часть электролита отводят на ванны объединения, где сурьму доизвлекают. После снижения концентрации сурьмы до 3,1 гГл отработанный сульфидно-щелочной сурьмяный электЭ 1138424 ролит направляют на операцию извлече- с ния сурьмы. Электролит смешивают с г природной двуокисью марганца (катали- N затор) и интенсивно перемешивают при н аэрации воздухом. Сурьма окисляется 5 т до пятивалентного состояния и в виде п

NaSb(0H) выпадает в осадок. Извлече- в ние сурьмы в осадок 96-97 .. п

Пример. К 200 r сурьмяного ( флотационного концентрата, содержаще- 1О ч

ro 50 сурьмы, добавляют 2,04 л нап гретого до 95-98 С оборотного суль- с фидно-щелочного электролита (уд.вес о

1, 18 г/см ) следующего состава, г/л: 1 сурьма 20; Na>S 90; NaOH 30; 15 ук

Na>S3О; NazS0> 15; Na>SO+ 60 та в соотношении Т:Ж = 1:12. Пульпу 15 перемешивают в течение 30 мин. После до этого перемешивание прекращают, пуль- те пу осветляют и осветленный раствор ZO но отделяют от осадка (заканчивается об операция выщелачивания). Готовый элект ролит (осветленный раствор), содержа- Na щий 72,18 г/л сурьмы, направляют на Na электролиз в трех товарных ваннах 25 ме (объем ванны 9000 мл) со стальными со электродами с катодной поверхностью Na

405. см2, предварительно смешивая с Ма оборотным сульфидно-щелочным электролитом в соотношении 1 :10.

Скорость циркуляции электролита в эл ванне поддерживают 900 мл/ч. Токовая По нагрузка составляет 5 А при катодной эл плотности тока 360-380 А/м, средняя пл температура 70-75 С. Среднее напряже- ву ние на ванне 2,4 В, выход по току, . в

Вт = 71 67, энергоемкость по постоян но ному току И = 3700 кВч/т; Электролиз на проводят в течение 28 ч. Получают по

273,35 г товарной сурьмы и выводят 0 По

2 л оборотного сульфидно-щелочного . нь электролита (СИЭ) приведенного состава.

2 л оборотного СШЭ заливают в ванну электролиза обеднения (Ъ „„,= 45

900 мл) с ее системой циркуляции.

Скорость циркуляции электролита в ванне 1800 мл/ч. Катодная поверхность 135 cM, токовая нагрузка 5 А, катодная плотность тока 300-380 А/м,50 среднее напряжение на ванне 3,46 В, выход по току, Вт — 11,27 . Электролиз проводят в течение 66 ч до содержания сурьмы в отработанном СЩЭ

3,1 г/л (по анализу). 55

Потом проводят извлечение сурьмы из отработанного СЩЭ. К одному литру отработавного сульфидно-щелочного урьмяного электролита, содержащео, г/л: Sb 3,1; Na2S 100; NaOH 15; а2820з 100; Na2 SO3 20; Na< SO+ 80, агретому до 50 С, добавляют 50 г о онко измельченного (80 кл — 0,074 мм иролюзита (80 Ип02) и агитируют механической флотационной машине ри расходе воздуха 3,6 л/мин.л раствора) в течение 2,5 ч. После

его .неремешивание прекращают, пульу осветляют и осветленный слой с одержанием сурьмы О, 1 г/л сливают, ставляя осадок. К осадку добавляют л отработанного электролита и при азанных параметрах повторяют агицию раствора. Процесс повторяют раз. Содержание сурьмы в осадке стигает 30 . Осадок помещают в рмостатированный стакан с магнитй мешалкой, заливают электролитом ъемом 1,125 л, нагретым до 90-94 С, концентрацией, г/л: Sb 20;

2S 100; (Т:Ж = 1:9); Иа2820з 30;

280 15; Na2SO4 70; NaoH 30, перешивают в течение 0,5 ч. Фильтрат держит, г/л: сурьма 61,2; Ма Б 90,4;

OH 23; !а28 0з 43,6; Na2SO> 14,7; ВО 76,5.

К 120 мл готового раствора (фильата) добавляют 880 мл оборотного ектролита (технология процесса). лученньп объем раствора подвергают ектролизу в замкнутом цикле при отности тока 360-380 А/м (сущестющий технологический режим работы) течение 6 ч. Основные технико-экомические показатели (ТЭП) процесса: пряжение на ванне 2,4-2,6 В, выход току — 72,4%, вес металла — 5,9 г. лученные ТЭП аналогичны промышлен|м показателям.

Проведенные исследования чоказали возможность снабжения потерь сурьмы со сбросными растворами без ухудшения ТЭП процесса. Для расчета увеличения извлечения сурьмы в технологии с применением пиролюзита и аэрации отработанных растворов берутся исходные данные существующей технологии: извлечение — 95 ;, потери с отвальными кеками 3,5-3,8, потери с отработанными растворами 1,2-1,5 . Сброс раствора, как установлено практикой работы, осуществляется из расчета

3 5-4 м на 1 т катодной сурьмы с содержанием сурьмы 3-3 5 г/л. Исходя из полученных в примере данных, можно рассчитать повышение извлечения

1138424

1,5

t,0

1,0

2,0

0,5

2,5

0,1

3,6

0,1

4,5

0,1

Т а блица 3 (Г 3 l

Время проведения процесса, ч

50 г/л О г/л

0,5

3,1

1,0

3,3

3,1

1,5

1,0

3,1

2,0

0,5

3,1

2,5

0,1

3,1

0,1

3,1 сурьмы в сравнении с существующей технологией. По предлагаемой схеме содержание сурьмы в отработанном растворе составляет О, 1 г/л, что в пересчете на потери равняется: 5 (1,2-1,5) = 0,04-0,0437.

Следовательно, прямое извлечение (ПИ) сурьмы по предлагаемой технологии составит:

ПИ 957 + (1,2-1,5) †(0,04-0,043)=

96. 16-96,467.

Таким образом, извлечение сурьмы по предлагаемой схеме увеличивается иа 1,16-1,467.

В примере даны оптимальные значения по времени ведения процесса, расходу пиролюзита, воздуха, температуре раствора при извлечении сурьмы и процесса выщелачивания, основанные на проведенных по стадиям процесса исследованиям.

Очистка отработанного электролита от сурьмы и перевод сурьмы в осадок.

Влияние содержания пиролюзита.

К одному литру отработанного счльфидно-щелочного раствора (Na>S 100 г/л, Na0H 15 г/л, содержание остальных компонентов соответствует отработанному электролиту попримеру,температура

ЗО

50 С, содержащему 3, 1 г/л сурьмы,добав". ляют тонкоизмельченный 807 -О, 074 мм пиролюзит, содержащий 807 МпО>, и агитируют в механической флотационной машине с линейной скоростью импелле- З5 ра 8.5 м(с и расходом воздуха

З,бл/мин л раствора. Для сравнения проводят опыт без пиролюзита. В табл. приведены результаты экспериментов.

Таблица 1

Концентрация сурьмы в растворе, г/л, при содержании МпО

Влияние расхода воздуха при проведении процесса в условиях примера, расходе воздуха Π— 4,5 л/мин л раствора, времени проведения опыта 2,5 ч, содержании МпО> 50 г/л дано в табл. 2, Т а блица 2

Расход воздуха Концентрация сурьмы л/мин-л раст- в растворе, г/л нора

Влияние температуры при проведении процесса в условиях примера, времени проведения опыта 2,5 ч, содержании пиролюзита 50 г/л, температуре от 10 до 90 С показано в табл. 3

Остаточная концентрация сурьмы в растворе, г/л, при температуре, С

10 30 50 70 90

31 08 01 01 009

Увеличение содержания пиролюзита приведет к сокращению времени процесса: так 100 г/л Ип02 позволяет очистить раствор от сурьмы за 1 ч.

Однако это приводит к работе с большим количеством осадка, что затрудняет ведение технологического процес- са, не меняя сути предложенного способа.

Повьппение температуры>90 С нетехнологично, так как возможно закипание растворов.

Оптимальным следует считать расход воздуха 2,5-4,5 л/мнн на л раствора.

Данные по содержанию сурьмы в пиролюзите приведены в табл. 4.

Навеску пиролюзита 50 г (807.

0,074 мм) 807. Мп02 аэрируют (расход воздуха 3,6 л!мни. л раствора) в ме1138424 температура 50" С. !1осле 2, ч агитации раствор сливают, заливают новой порцией отработанного электролита, и цикл повторяют. Контролируют снижение активности пиролюзита от цикла к циклу.

Таблица 4

Содержание сурьмы в осадке, Ж

Остаточная концентрация Активность сурьмы в растворе, г/л пиролюзита, 7.

Циклы

t00

5,35

0,11

0,09

100

10,0

100

0,09

18,65

27,08

100

0,1

100

0,11

30,0

20.

100

О, i1

0,1

100

100

0,11

О, 15

98,4

41,1

0,2

41,26

0,3

41,4

0,3

41,55

41,67

0,4

90,3

0,4

90,3

42,0

Т а б л и ц а 5

Извлечение сурьмы в раствор, 7. при температуре, С

20 40 60 90 94

Повышение извлечения сурьмы на

i t6X позволит получить зкономический эффект t03,8 тыс.руб./год.

ВНИИПК Заказ 10637/19 Тираж 583. Подписное

Фылиал DIIG "Патент" r. Ужгород ул Проектная 4

7 ханической флотационной машине (линейная скорость импеллера 8,5 м/с) с одним литром отработанного электролита (содержание компонентов по.примеру, содержащего 3,1 г/л сурьмы, Данные по выщелачиванию сурьмы из осадка приведены в табл. 5.

Выщелачивание сурьмы из осадка (ЗОБ сурьмы) проводят оборотным электролитом, содержащим, г/л: Na>S

100; NaOH 30; Sb 20, без аэрации воздухом. Т:Ж подцерживают 1:9. Процесс проводят в термостатированном стакане с магнитной мешалкой, время выщелачивания 0,5 ч.

96,67

93,55

93, 55

34,97

38,73

40,00