Способ переработки серно-мышьяковокислых растворов, содержащих катионы металлов

 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для утилизации сбросных растворов производства цветных металлов. Цель изобретения - удешевление процесса за счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты. В процессе фильтрования через слой катионита перерабатываемого раствора и воды с переводом катионов металлов в фазу катионита регулируют скорость фильтрования по массовой доле мышьяка в водной фазе в слое катионита. По выходе из слоя катионита отделяют фракцию серно-мышьяковокислого раствора с массовой долей мышьяка 78-88% от общего количества и фракцию мышьяковой кислоты. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 В 3/00, 30/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4732575/02 (22) 04.07,89 (46)Ъ3.10.91. Бюл. hh 39 (71) Производственное объединение "Балхашмедь" (72) А, В. Шубинок (53) 669.053,4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1448708, кл. С 22 В 3/00, 1988. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРНОМЫШЬЯКОВОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ КАТИОНЫ МЕТАЛЛОВ

° (57) Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для утиИзобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для ути-. лизации сбросных растворов производства цветных металлов.

Целью изобретения является удешевление процесса эа счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты.

Для испытаний используют растворы выщелачивания медеэлектролитных шламов, маточные растворы производства медного купороса, промывные воды катодного участка, отработанный медный электролит в виде смесей, получаемых по мере поступления растворов в расходную емкость. Перерабатываемый раствор в количестве. равном объему удержания, подают в колонну (оборудованную системой пробоотбора через каждые 0,5 м) с высотой слоя сульфокатионита КУ вЂ” 2 в водородной форме 4 м, затем катионит промывают водой для удаления остатков раствора в межзернового про„„Я2„„1686012 Al лиэации сбросных растворов производства цветных металлов. Цель изобретения — удешевление процесса за счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты, В процессе фильтрования через слой катионита перерабатываемого раствора и воды с переводом катионов металлов в фазу катионита регулируют скорость фильтрования по массовой доле мышьяка в водной фазе в слое катионита. По выходе из слоя катионита отделяют фракцию серно-мышьяковокислого раствора с массовой долей мышьяка

78 — 88ф, от общего количества и фракцию мышьяковой кислоты. 1 табл. странства до отсутствия кислоты в фильтрате (рН 7).

Пример 1 (по известному способу), Через слой катионита фильтруют последовательно

0,528 уд.об. раствора с содержанием компонентов, г-зкв/л: медь 1,756; никель 0,622; железо 0,089; кальций 0,044; магний 0,092; натрий 0,01; серная кислота 0,724; мышьяковая кислота 0,399; сурьмянистая кислота

0,006; затем воду, Скорость фильтрования в ходе процесса поддерживают постоянной 7,5 м/ч не корректируют по массовой доле мышьяка в фильтрате в слое катионита, массовую долю мышьяка в фильтрате в слое катионита не определяют.

На выходе из слоя катионита фильтрат анализируют на содержание серной и мышьяковой кислот. Разделения серной и мышьяковой кислот не обнаружено, Индивидуальной фракции мышьяковой кислоты не получено.

Фильтрат в количестве 1,388 уд,об, с содержанием кислот, г-экв/л.: серная 1,235; мышьяковая 0,152; сурьмянистая 0,0023, направляют на дальнейшую переработку.

Сурьму извлекают сорбцией комплексообразующим катионитом, мышьяк осаждают раствором сульфида и гидросульфида натрия с получением пятисернистого мышьяка, 10

Полученный осадок промывают, сушат.

Часть осадка в количестве 21,72% от полученного используют для получения мышьяковой кислоты извесгным способом, для чего шихту обжигают В трубчатой печи при 15 подаче воздуха, из огходящих газов улавливают в охлаждаемом гааоходе окислы мышьяка, растворяют полученную конденсированную фаау а ooqe, доокисляют раствор газовой смесью Окислов азота и 20 воздуха с получением 0,17 уд.об, раствора

0,254 Н мышьяковой кислоты, используемого в производстве мышьяксодержащих продуктов.

Пример 2. Раствор (состав и количе- 25 ство приведены в примере 1) подают в колонну с начальной скоростью 7,5 м/ч, В ходе фильтрования скорость процесса корректируют по предлагаемому способу по массовой доле мышьяка в первой порции 30 фильтрата 0,3 уд,об. в cfloe катионита, определяемой анализом фильтрата в системе пробоотбора по мере движения фильтрата сверху вниз, Для этого определяют массовую долю мышьяка в первой порции фильт- 35 рата в слое катионита А, рассчитыва от в прогнозирующем порядке массовую долю мышьяка В серно мышьяковокислом фильтрате на выходе из слоя А1 по уравнению

А =.78,3+0,014 (Ap — 4,43I и массОВУю долю 40 мышьяка в индивидуальной мышьяковокислой фракции А2 по уравнению Ар=100%-А ь

Затем вводят показатель допустимого

Выхода мышьякОВОЙ кислОты В серно-мышьяковокислый фильтрат А1=78,3о и умень- 45 шают скорость фильтрования до снижения массовой доли мышьяка 13 первой порции до

Ap=4,43%. обеспечивающей выход в инДивидуальную мышьяковокислую фракцию мышьяка В количестве Ар=21.7%. 50

Конечная скорость, при которой достигнуто АО=4,43%, 1,18 м/ч. На Выходе из слоя получают фракцию серно-мышьяковокислого фильтрата " массовой долей мышьяка

78,3% и фракци3о мышьяковокислого филь- 55 трата с массовой долей мь3шьяка 21,7%. КОличество индивидуальнсй мышьяковокислой фракции 0,18 уд.об., концентрация мышьяковой кислоты О,?54 Н. Результаты и югнозируемого и ф= ктического распределения мышьяка по фракциям совпадают, ошибка не обнаружена, Пример 3. Раствор с содержанием компонентов, r-экв/л: медь 0,835; никель

0,485; железа 0,031; кальций 0,048; магний

0,069; аммоний 0,003; калий 0,008, серная кислота 1,505; мышьяковая кислота 0,742; сурьмянистая кислота 0,011; плавиковая кислота 0,002, в количестве 0,52 уд.об. подают в колонну с начальной скоростью 1,18 м/ч.

В ходе фильтрования корректируют скорость процесса по массовой доле мышьяка в первой порции фильтрата 0,6 уд,об. в слое катионита по уравнению А =1,835 Ap — 7,23.

Для этого вводят показатель A)=83,14%, обусловленный необходимостью получения мь3шьяка в виде индивидуальной фракции в количества Аг=16,86%, и увеличивают скорость фильтрования до достижения

Ap=49,25%. обеспечивающей A3=83,14% и

А =16,86%, Конечная скорость, при которой реализованы А,=49,25% и требуемые результаты фракционирования, 2,36 м/ч, На выходе иэ слоя получены фракция серномышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 83,14% и фракция мышьяковой кислоты с массовой долей мышьяка

16,88% от исходного количества, количество мышьяковокислого фильтрата 0,256 уд.об., концентрация мышьяковой кислоты 0,254Н.

Результаты прогнозируемого и фактического распределения мышьяка по фракциям совпадают.

Пример 4. Раствор с содержанием компонентов, г-зкв/л; медь 1,202; никель

0,404;железо 0,033; кальций 0,034; магний

0,069; серная кислота 0,457; мышьяковая кислота 1,309, сурьмянистая кислота 0,005; кремниевая кислота 0,002; в количестве

0,552 уд.об, подают в колонну с начальной. скоростью 2,36 м/ч. В ходе фильтрования корректируют скорость процесса по массовой доле мышьяка в первой порции фильтрата, 0,3-0,6 уд.об. в слое катионита по уравнениям А3 = 78,3+ 0,014 х(АΠ— 4,43) и

АЗ=1,835 Ap — 7,23. Для этого, исходя иэ неЬбходимости получения мышьяка в виде индивидуальной фракции в количества

Ag=-11,68% От исходного, вводят показатель

А1=.88,32% и корректируют скорость до достижения А,, обеспечивающей требуемое распределение мышьяка по фракциям.

Конечная скорость после ряда корректировок 2,62 м/г. На выходе из слоя получены фракция серно-мышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 88,32% и фракция мышьяковой кислоты с массовой долей мышьяка 11,68%, Количество мышьяковокислого фильтрата 0,332 уд.об., концентрация мышьяко1686012 наилуальная фракиия ааьяковоА кнслоттв

Пркчер Начальная скорость, иl ч

Корректировочное уравнение ул.об. Концеитрааня, Н

Bee

Q,254

Нет

0tt8

21,7

79,3

7,5

1 ° 19

1 7,5

2 7 ° 5

Нет ат 78 3 + 0,014к к<а — 4,43) 3 1, 18

4 2,36

0 ° 254

0,254

0,256

0,332

16,86 ч1 ° 68

83,14

88,32

2,36

3,62

4, 1,8354о- 7,2Э л! - 78,3 - 0,0147 — 4,43) н Аа ч

1,8354 - 7,23 вой кислоты 0,254 Н. Результаты прогнозируемого и фактического распределения мышьяковой кислоты по фракциям совпадают.

Условия и результаты примеров 1 — 4 5 приведены в таблице, Как видно из приведенных в таблице данных, разделение мышьяковой кислоты по фракциям достигается при конечных скоростях на выходе из слоя 1 18-3,62 м/ч. В 10 этих условиях выход в индивидуальную мышьяковую фракцию А2=11,68-21,7 .

Конкретный показатель выхода А2 в этом интервале определяется потребностью производства мышьяковой кислоты и задается 15 в качестве первичного, основного показателя — вне связи с составом исходного раствора.

Реализация заданного показателя вы-хода мышьяковой кислоты в индивидуаль- 20 ную фракцию Аг достигается корректировкой А2 (и АЗ=100 — А2) по скорости процесса по предложенным уравнениям вида

А1= 7/7(Ap). Показатель Ао является контролируемой величиной, определение его в хо- 25 де процесса является операцией, обеспечивающей существенность отличий предлагаемого способа вне связи с количественными ограничениями показателей скорости (известного) и распределения мышьяка по 30 фракциям АЭ и Az (возможно, известного).

-Помимо реализации заданного распределения мышьяка по фракциям А3 и А2 корректировка по уравнениям обеспечивает стабильность концентрации мышьяковой 35 кислоты в индивидуальной фракции, независимо от концентрации ее в исходном серно-мышьяковокислом растворе.

Ограничение скорости процесса показателями конечной скорости 1,18-3,62 м/ч 40 нецелесообразно, поскольку на начальных стадиях высокая скорость 7,5 м/ч (максимально возможная в 4-метровых колоннах нормального давления) обеспечивает повышение производительности в 6-7 раэ и об- 45 щей производительности в 2--4 раза. При скорости ниже 1,18 м/ч не достигается требуемая производительность процесса.

Серно-мышьяковокислые фильтраты направляют на извлечение сурьмы осаждением или сорбцией и мышьяка в виде сульфида

Осадок пятисернистого мышьяка отфильтровывают, промывают, сушат, складируют в захоронениях. Мышьяковокислую фракцию используют в производстве мышьяксодержащих продуктов.

Способ прост в осуществлении, отвечает требованиям производства и обеспечивает извлечение (12 — 22 ) мышьяковой кислоты в индивидуальную фракцию, не содержащую примесей; удешевление процесса переработки раствора за счет исключения потерь мышьяка (5,6ф) в пирометаллургическом переделе; упрощение процесса переработки раствора эа счет исключения пирометаллургического и окислительного переделов с соответствующим удешевлением процесса переработки, Формула изобретения

Способ переработки серно-мышьяковокислых растворов, содержащих катионы металлов, включающий фильтрование через слой катионита последовательно перерабатываемого раствора и воды с переводом катионов металлов в фазу катионита и излечение из фильтрата мышьяка и сурьмы известными способами, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью удешевления процесса эа счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты, в процессе фильтрования через слой катионита раствора и воды регулируют скорость фильтрования по массовой доле мышьяка в водной фазе в слое катионита, а по выходу из слоя катионита отделяют фракцию серно-мышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 7888; 7 отобщего количества и фракцию мышьяковой кислоты.