Способ получения сероводорода

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА включающий кислотное вьщелачивание ферросульфидных продуктов при нагревании в присутствии металлической добавки, отличающийс я тем, что, с целью повьшения выхода целевого продукта и сокращения расхода металлической добавки, в качестве нее используют алюминий в количестве 0,007-0,1 г на 1 г железа в ферросульфидном продукте при поддержании в растворе пульпы отношения двухвалентного железа к трехвалентному не ниже 52-60. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения сероводорода с пониженным содержанием влаги, при выщелачивании поддерживают избыточное давление сероводорода 4-8 атм и температуру 30 (О бО-С.

СОЮЗ СОВ ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 В 17 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3671283/23-26 (22) 06.12.83 (46) 30.09.85. Бюл. Р 36 (72) А.Н. Гурон, А.Л. Сиркис, А.Б. Воронов, И.Г. Зайцева, Ю.В. Андреев и Г.Ф. Филиппов (71) Норильский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени горнометаллургический комбинат им. А.П. 3авенягина и Ленинградский горный ин- . ститут им. Г.В. Плеханова (53) 661.249.1(088.8) (56) РЖ "Металлургия", 1975, 6Г398, (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛучЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА, включающий кислотное выщелачивание ферросульфидных продуктов при нагревании в присутствии металÄÄSUÄÄ1181993 А лической добавки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и сокращения расхода металлической добавки, в качестве нее используют алюминий в количестве 0,007-0, 1 г на 1 г железа в ферросульфидном продукте при поддержании в растворе пульпы отношения двухвалентного железа к трехвалентному не ниже 52-60.

2 ° Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью попучения сероводорода с пониженным содержанием влаги, при выщелачивании поддерживают избыточное давление серо-g водорода 4-8 атм и. температуру 30-60 С.

993

1 1181

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к способам получения сероводорода из серы.

Цель изобретения — повышение выкода целевого продукта и сокращение расхода металлической добавки, а также получение сероводорода с пониженным содержанием влаги.

Способ осуществляют следующим образом.

Водную пульпу (Ж: Т 8, 0) исходного ферросульфидного продукта с добавкой к нему алюминия в количестве 0,007-0,1 r на 1 r железа в ферросульфидном продукте помещают в тита- 15 новый автоклав, куда также подают концентрированную серную кислоту в количестве, необходимом для обеспечения концентрации Н2 ЯОд в смеси

2, 5-5, О. !О

Автоклав оборудован перемешивающим устройством, системами измерения и регулирования температуры и давления, а также системой отвода газовой фазы.

Смесь выдерживают при перемешива- 25 нии и температуре 30-60 С, под избыточным давлением 4-8 атм выделяющегося от взаимодействия сероводорода в течение необходимого для обеспечения полнотыреакций времени.Приэтом З0 образующийся сероводород непрерывно выводят из автоклава и собирают в от дельной емкости.

По окончании процесса и прекращении выделения сероводорода конечную

35 пульпу дегазируют и выгружают из ав I токлава. Химическим анализом продуктов по объемным и весовым измерениям расчитывают материальный баланс процесса.

Пример 1. В качестве исходного ферросульфидного продукта используют водную пульпу пирротинового концентрата следующего состава в твердом, Х: никель 1,6; медь 0,6; железо 48,8; сера общая 33,6; в т.ч. сера элементарная 1,5; Ре, О+ 1,6; пирротин 75,4, породообразующие 13,7, _#_<:T = 8,0. Эту пульпу в количестве около 0,8 л (100 г по твердому) загружают.в титановй автоклав емкостью

1,5 л, куда также подают алюминиевый порошок марки ПА-4, Автоклав закрывают, включают пере. мешивание и систему автоматического 55 о регулирования температуры 50+2,5 С.

Затем из специального герметичного

11 tl дозирующего устройства (монжюса ), сообщаюшегося с реакционным объемом автоклава через игольчатый вентиль, к исходной пульпе добавляют 0,064 л концентрированной серной кислоты, что соответствует расходу последней

1, 164 r на 1 г твердого ферросульфидного продукта или наЧальной концентрации Н,БО.1 в пульпе 2,75 N.

С момента смешения всех реагентов начинают отсчет времени опыта, При достижении в автоклаве избыточного давления 4,0 атм образующегося сероводорода открывают вентиль абгаза и сероводород при указанном давлении выводят из автоклава в емкости с раствором уксуснокислого кадмия, для поглощения. Продолжительность опыта составила 3 ч, Когда процесс закончился, выделение сероводорода прекратилось, и давление в автоклаве снизилось до атмосферного, автоклав продувают инертным газом (гелий), вытеснив остатки сероводорода из системы в поглотители. Пульпу от взаимодействия выгружают из автоклава и проводят разделение фаз для количественного определения и анализа.

Результаты опыта представлены в таблице.

Использование в качестве металлической добавки алюминия при получении сероводорода кислотным выщелачиванием ферросульфидного продукта по предлагаемому способу удешевляет процесс, т.е. позволяет в 5-40 раз сократить расход металлической добавки по сравнению с известным способом, где используют металлические медь, свинец, железо. При этом добавка алюминия активирует процесс выделения сероводорода, повышая иззлечение серы из ферросульфида в сероводород до

95,0Х, что на 7-28Х больше, чем в известном способе, I

Корректировка в указанных пределах количества добавляемого алюминия поддержанием в растворе пульпы при выщелачивании соотношения содержания двухвалентного железа к трехвалентному не менее 52-60 или значения окислительно-восстановительного потенциала среды 175-260 мВ позволяет экономно расходовать алюминий с учетом состава исходного ферросульфидного продукта.

С целью исключения операции по осушению получаемого сероводорода

1181993 кислотное выщелачивание ферросульфидного продукта следует проводить при избыточном давлении в реакторе образующегося сероводорода 4,08,0 атм и температуре 30-60 С. Тогда содержание влаги в полученном по предлагаемому способу газе сероводорода не превышает 1,5 вес.7 и его можно непосредственно использовать в различных химических процессах.

Опыты 3-7 (см.табл.) показывают, что кислотное вьпцелачивание ферросульфидного продукта с добавкой алюминия 0,007-0, 1 г на 1 г железа в ферросульфидном продукте позволяет получить, в растворе соотношение

Ре + /Ре не ниже 52 — 60 или значение окислительно-восстановительного потенциала хлорсеребряного электрода относительного водородного 1?5-260 МВ, что дает повышение извлечения серы из ферросульфида в сероводород на

1-29,1 абс.7. по сравнению с известным способом.

Меньшая 0,007 г на 1 г железа в ферросульфидном продукте добавка алюминия на вьпцелачивание недостаточ на для получения извлечения серы в сероводород больше 66,38Х, достигнутого в известном способе, так как при недостаточной добавке алюминия на выщелачивание в растворе не обеспечивается соотношение Fe + /Ре + больше 52-60, а значение ОВП 175260 мВ. Это показано опытом 2, где

35 при расходе алюминия О, 005 r/ã указанные величины получены соответственно

51,6 и 270 мВ и достигнутое при этом извлечение серы в сероводород 63, 287. меньше, чем по известному спосо- 4р бу, Больше 0,1 г/r добавлять алюминия на вьпцелачивание, как в примере 8, 1где расход алюминия О, 12 r/ã, нецелесообразно, так как дополнительного повышения извлечения серы в сероводород избыток алюминия не дает (сравнение опытов 7 и 8).

1Р

2р

У

Из опытов 4, 5, 10 и 11 видно, что для поддержания более высокого, чем в5Р известном способе, извлечение серы в сероводород при кислотном выщелачивании ферросульфидньц материалов различного состава с добавкой на выщелачивание металлического алюминия коли- 55 чество добавляемого алюминия в указанных пределах (0,007-0, 1 г/г) следует увеличивать при возрастании содержания трехвалентного железа (например, магнетита) в твердом исходного ферросульфидного продукта (сравнение опытов 4 и 10,5 и 11) .

Опыты 13-15, 19-22 показывают, что процесс получения сероводорода кислотным выщелачиванием ферросуЛьфидного продукта по предлагаемому способу следует осуществлять при 30-60 С и избыточном давлении образующегося при взаимодействии сероводорода

4,0-8,0 атм, Укаэанные условия позво ляют уменьшить испарение воды из пульпы и получать сероводород с содержанием влаги менее 1,0-1,5 вес.Ж при 93,0-94,87.-ном извлечении серы в сероводород.

Если температура процесса ниже

30 С как в опыте 12, где температура составляет 20 С, то хотя содержание влаги в полученном сероводороде . незначительно и составляет 0,57 вес.й, но из-за снижения скорости процесса извлечение серы в сероводород уменьшается до 88,5Х, что на 5,6 абс.7 меньше, чем в опыте 11, где температура 50 С.

Если температура процесса выше

60 С, как в опытах 16-18, где температура 70-90 С, то достигаемое при этом небольшое повышение извлечение серы в сероводород по сравнению с опытами 13-15 в оптимальных условиях, однако сопровождается большим увеличением влаги в сероводороде до 7,21-15 11 вес.Е, что вызывает необходимость в дополнительном обезвоживании сероводорода и, следовательно, удорожает процесс.

Давление в автоклаве для получе-. ния сероводорода не следует держать ниже 4,0 атм, как в опыте 19, где давление 3,0 атм, так как это тоже приводит к увеличению содержания влаги в газе сероводорода до 2,32 вес.Х> повышать же давление в автоклаве выше 8,0 атм, как в примерах 23 и 24, не имеет смысла, так как до-. стигаемое незначительное, всего Яа

0,08-,0, 12 абс.7., снижение влаги в сероводороде сопровождается при этом существенным (на 1,7-2,6 абс.7) уменьшением извлечения серы в сероводород иэ-за повышения растворимости сероводорода в пульпе и развития обратных процессов.

1181993

СС

° О

Ci 2) °

1a I tt

v э

l6 е««е а

Х Cl Ôl

Х ta«Х а

«С«е

° в

Ю е»

И Ф л

+ Ф ° е

О О СС« л

С Ъ в

СЧ

СЧ а0 С4

CV °

СЧ ф

СЧ

Ca! O CQ ф \ л л

CaI Ca! СЧ

О

1 2)

1 О

«й 1 о э

IR О О °

О

ХХЕО.щ

ZL.Vtt g

«4

1l

CL

О

Ц л

I 1 И

1 1 О

СЪ

СЧ CO ев В В

1 1 1 и е

I 1

I е

С0

«Ъ

«О в

Оъ О

И С

«2««В««О

В ° В

О О О

an

О

«О

О л

«О л О «0 в в

О О

° 0

«е«

«О ЪО в °

О О

И л л

«О «О

В в

О О

О\ М С Ъ с0 cV

И И О в O в

О О О

«й

О

О а е

an

И е

N C

C0 °

В В

0ъ О

СЧ ««

«О СС«

О И О е в е

И О И

СЧ CV СЧ

СО «О Ф

«Ч an О в

«О

CV C4 CV ей

СЧ CV в

О О

С \ С Ъ

СЧ

В

C l м Ф С«а

О с.ъ ««О

В O в

О е» Л

CV N CV

0 ъ

С Ъ в

СЧ

СЧ

Х О

Х Ц

Э О

СЪ

Б а 1 с«1 Х ооу

CJ О К д!

m 1

Cl I

Ca !

С0 CO м сч - с « в в В в е

О С «С» 00 0 «О «О CO О«

В

«Л е« х сч

СЧ И О О «Ъ

В В Е в с0 с"ъ

Оъ CO 0Ъ 0«0ъ

««Ъ 0Ъ CV в в в

И

Оъ С-. СО м и е в

И И

Оъ 0«

CI «6

1» 63

Х Ю «С Х

Х О Э

2 Х IC f 2«

Г„

Щ В

1 I

I I

1 1

1 I 1

2 О ! СЧ

О О О аО

О

«« \

0 йэ

И

СЧ И

О О

О О

«п

СЧ И

О О

В В

О О и л

О О

О О в в

О О

CO О СЧ

О в ° В

О О О

CO

О I

В

О l

О, О

Х е«2 0

V Се СЪ CL

И

О .

««)

Х

«С 1

«О 1

О 1

С:) 1 е 2

1 I

1 t

I I

I е

I е

1 е

1 е

Cl г4 р 1

И

Ю

I I 1

2 2 т и

CaI I

%(;

Ф g

С 1 Я

1 С0 в 1 I

0Ъ

СЧ 1 !

a0 t сч ) О 1

)айй

1 1 и 2

1 1

СЧ

В I. л ч) 1

СЧ

° . 1

О и л I

Ф в

И л

1 и t

1 1

1 I е е е

1 !

1 I

) 1

О а

CE

4 в I

° 2!

1 е

Ca! I

В

«О 1

1 I

I 1

1 1

I 1

CV в 1 1

О и 2

И 1 I

Ю

В I

И 1 е е! и й

°,ф

В«

1 1 1 е е

I 1 I

О С О 1 О «й

)CO iiCL>2:0 l

v ссъ с а к g с. о с! 1 и 2

1 I

I I I и 2 и ! 1 1

I 1 I I 1 I

2» и t и й

I I I I I

СЧ С«Ъ Ф «h

a

О

IC

v

Х

1 .

1 ай) Х е

1- О

ct1 C и О О an an an «сl an In и и О О «п О

4) Л «Са О . 00 Л Л Л СЧ О CO О ОВ 00 ф

СЧ СЧ C× СЧ е» е- е- ° СЧ С4 е» CV ° е» е»

О ! I I 1 1 I 1 1 1 I 1 t е

1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 I 1 I

° СЧ М ЧС И «В«Л 20 0Ъ О

1181993

0 I

l ж

Ц (О

cll

F!

Ю л

B 4l

0 (ее

Х

О Ф л

О Х у

О Х (е»

О (0 °

l Ц о cal ф а в

<У

Й 0

0 (О N Caa

N (Ч

СЧ е«С» сп

"Ф М

0a an

РЪ еО ОО

N 0a

С»\ СЧ! ф а ю1

С1 Ю

О Х

Q Х в

О 41

С1 СС

О О ° аа о

В 0 р

V С! д

O l

Р,I 1 ! 1

I 1

I I

1 Ф !

° N

С Ъ

И в

° N

° О Ое

О!

1 (Ч М

° О»О »О в в

N a0 еО

»О аО в в

О О

Э Ol О

K ф

cll (»

С» сса О

6 ф ф

Ое

СО еО

0 е

О О

О О О

»О е О

an еъ О в в в еО еО »О

СЧ (Ч N

СО С Ъ г в

Ч еО

N СЧ

О\

Ое Ф в в л an

СЧ С 4

° (0

»О в

»0 еО

С 4 СЧ

l 2

Q а I

Ф Х в ф ООЕ (0 р

0 А л

0 Х ХС»

Х О W

Х Х Е О С (0

СЧ I

00 е0 l -0 (7» ре

Ю СЧ в в

an O

Оъ Ое

И -т в в

Ф Ф

Оъ Ое

I

caa l ф

Р! Ф ф 5 ф Х О Cl (0 Е» Х ф

Ю в в

00 00 0»

О О в «

И О

I м

1 1 1

1 1

I 1 (С

Х

Х ф 3

1 1 1

1 1

51 а ф ) Х

Х 1 О о

mtô ! t!

1 1! л «

О 1 1 Х

I I I в

1 I 1 1 !

Х И

O ce l

Р У

Са е ее Ct

О л

cv (ве

Э

1 ° 1 1 й

1 I 1

1 I

1 !

I 1 - 1!

I в

1 1

1 1

В

I. 1 I - I

I 1 I в

N l

СЧ 1

1 Х ! Х

1 iQ

Х I ф Й!

И

f» 1

3 У

О 1

Х С!

О

О ф (0 О С!

О ооа ф Х О 1

Х Х Cf

Х Ф О

ОЙДО Ха!.1 Х «фаR ! о .(» m а ц Z I( ф Ф ф л 0 ле !

О О О О О О О О И

00 СО 00 О 00 CO 00 Ое 0»

° СЧ е е»»» ° Ф»

1 л

СЧ в

О

С

1 г О л

»О еО

° °

О О

1 1 1 1

О О О CI 0 Х

О0 Ое- an 1 1 1 I 1

1 1 1 1 I 1 1 I

1 I I 1 ° I I

Ф л (O 0a О

° е» е» е» СЧ