Способ переработки сульфидных цинковых материалов

 

Использование: гидрометаллургииеская переработка сульфидных цинксодержащих материалов, в частности материалов,в которых присутствует индий . Сущность: сульфидные цинковые материалы, преимущественно индийсодержащие, подвергают автоклавному окислительному сернокислотному выщелачиванию при повышенной температуре и под давлением кислорода и добавлении в раствор исходной пульпы катионов натрия, калия или их смеси о количестве , обеспечивающем концентрацию этих катионов 2-6 грамм на литр, с последующим разделением выщелоченной пульпы на раствор, я кек подвергают обработке при перемешивании раствором серной кислоты при молярном отношении вводимой кислоты к натрию, калию или их смеси в кеке выше 6 и температуре 90-100°С. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. ч fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (р) С 22 В 58/00, 3/00 бСЕСЭИВЯМ

l1ki1.ills - ТЕХНЭЧЕ Еч

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ОАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4951992/02 (22) 28.06.91 (46) 15.06.93. Бюл. 1 ". 22 (71) Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов (72) В.И.Горячкин, Н.В.Серова, Л.И.Кулагина, И.П.Лысых, Л.A.Êàçàíбаев, В.И.Корсунский и А.В.Резвушкин (73) Челябинский электролитный цинко вый завод им. С.И.Кирова (56) Зегикман A.Н. и др. Иеталлургия редких металлов. И., Металлургия, 1978, с, 481.

Патент CIJA 1" 3867268, кл. С 22 В 3/00, 1975. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬЬИДНЫХ

ЦИНКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: гидрометаллургическая переработка сульфидных цинкИзобретение относится к гидроме" таллургической переработке сульфидных цинксодержащих материалов, в частности материалов, в которых присутствует индий.

Известный способ переработки цинковых материалов, солержащих индий, основан на пирометаллургическом окислительном обжиге цинковых концентра" тов (в большинстве случаев в печах

КС), выщелачивании цинкового огарка

s негерметичной апларатуре, электролизе цинка из сульфатных растворов и вельцевании оставшихся от выцелачивания цинковых кеков. Содержащийся в цинковом концентрате индий в этом

„,. Ж„„1822439 А3 содержащих материалов, в частности материалов, в которых присутствует индий. Сущность: сульфидные цинковые материалы, преимущественно инлийсодержацие, подвергают автоклавному окислительному сернокислотному выщелачиванию при повышенной температуре и под давлением кислорода и добавлении в раствор исходной пульпы катионов натрия, калия или их смеси в количестве, обеспечивающем концентрацию этих катионов 2-6 грамм на литр, с йоследующим разделением выцелоченной пульпы на раствор, а кек flopB6ргают обработке при перемешивании раствором серной кислоты при молярном отношении вводимой кислоты к натрию, калию или их смеси в кеке выше 6 и температуре 90-100 С. 1 з.п. Ф-лы, 2 табл. случае распределяется между раствором от выщелачивания огарка, вельцокисью и клинкером. Большая его асть (примерно 60ь) переходит в вельцокись, затем в раствор от ее выщелачивания, который и служит источником получения этого металла. Сквозное извлечение индия невелико и составляет 40-604. Кроме того, этот способ экологически вреден: наиболее неблагополучные переделы - окислительный обжиг и вельцевание кеков.

Наиболее близким предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки сульфидного цинково1822439

a

М- — — -- 09-1 2 .2п

> °

8/Т 4,5-5,5

t = 150110 С Рв = 0,6-1,1 ИПа температура ñ 1,5-2 ч

;о ма1ериала по которому измельченный концентрат выщелачивают серной кислотой (мольное отношение кислоты к цинку 1,0-1,2) при давлении кислорода о

0,035-0,7 )1Па и температуре 125-175 С с добавлением в качестве поверхностно-активногo вещества одного из лигнинов, лигносульфонатов, танинов или солей алкиларилсульфокислоты. Полу- 1,, ценную пульпу разделяют на твердую и, жидкую фазы, затем раствор и кек направляют в действующее производство на дальнейшую переработку, Раствор поступает на операции нейтрализации остаточной кислоты и осаждения железа. Обычно это лелается путем контакта раствора с цинковым огарком и кислородом, что уменьшает содержание кислоты до 1-5 г/л и определяет выпадение железа.

При переработке по известному способу цинковых материалов, содержащих индий, последний в зависимости от режима выщелачивания на 50-85> перехоисходное мольное отношение кислоты к цинку соотношение фаз в загружаемой пульпе сульйитное число (аэрационная характеристика авто.клава парциальное давление кислорода расход поверхностно-активного вещества продолжительность выщелачивания

Переход в раствор основных компонентов составил (Ф) цинка 95-99,5> железа 10-30, меди 40-50, индия 5085. Концентрация индия в растворе 15- 5О

20 мг/л.

Таким образом, недостатком известного способа является распределение индия по фазам окисленной пульпы, что обусловливает низкое извлечение его из индийсодержащего цинкового сульфидного материала.

Целью предполагаемого изобретения является повышение извлечения индия, дит в раствор и затем при нейтрализации пульпы распределяется между Фазами (примерно 80 переходит в кек и

204 остается в растворе). Такое распределение индия обусловливает "размазывание" его по продуктам и снижает возможность высокого извлечения. Исследования и расчеты с учетом фактических данных показывают, что Bblxop индия в раствор, поступающий на его извлечение в готовую продукцию, от поступившего на автоклавное выщелачивание составляет не более 60-65 .

Так, при проведенной нами в соответствии с прототипом серии опытов по автоклавному выщелачиванию цинкового концентрата (состав, мас.Ф: цинк 45,3-45,8, железо 10>7-11,6, медь 0,88-0,93, свинец 0,28-0,75, кадмий 0,12-0,16, сера 34,4-35,2, индий 0,007-0,010) в горизонтальном автоклаве объемом 25 л в режиме, усредненные параметры которого составляли:

1 мол.Ha SOô.

К = 1,5-2,5 ----- ----"-л.час.атм

ПАВ = 0,3-0,5ф от веса загружен.конц.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки сульфидных цинковых материалов, преимущественно индийсодержащих, включающем автоклавное окислительное сернокислотное выщелачивание пульпы измельченного материала при повышенной температуре и под давлением кислорода, разделение пульпы на раствор и кек, согласно предложенному способу, выщелачивание ведут при добавлении в раствор исходной пульпы катионов натрия, калия или их смеси в количестве

1822439 обеспечивающем их концентрацию 2

6 грамм на литр, а кек обрабатывают при 90-100 С и перемешивании раствоо ром серной кислоты при мольном отношении вводимой кислоты к натрию, калию или иж смеси в кеке выше 6.

Приведенный ниже пример иллюстрирует возможности заявляемого способа.

Пример. Исходный цинковый !р концентрат (состав, мас.ь цинк 45,5, железо 11,1, медь 0,9, свинец 0,50,7, сера 34,0, индий 0,0085-0,010) выщелачивают в автоклаве при 150 С, парциальном давлении кислорода !5

0,7 МПа, мольном отношении серной кислоты к сульфидному цинку в загрузке 1,0, исходном соотношении фаз

_#_/T "- 5-5,3. Сульфитное число автоклава K = 2,5 моль Ha/л.час.атм. 20

В раствор исходной пульпы добавлено

2 г/л катиона натрия.

Анализ окисленной пульпы, полученной после выщелачивания в течение Й =

= 2 час, показал, что в жидкую фазу 25 перешло 99,2ь цинка и всего 6,33 индия (строка 6, табл. !).

Кек после выщелачивания, содержащий (мас.4): индия 0,036, натрия 2,5, железа 25,1, свинца 2,04 растворяют 3О при механическом перемешивании и

90 С в водном растворе серной кислоты при мольном отношении кислоты к

H@S0 . натрию в твердой фазе И вЂ” — — -(Na + К)

7,4, )строка 7, табл. 2).

В результате растворения в жидкую фазу перешло 97,14 индия, находящегося в кеке, концентрация индия в растворе составила около 150 мг/л.

Таким образом, в раствор,пригодный для дальнейшей переработки, например, для сорбционного или экстракционного выделения, перешло примерно

91ь индия or поступившего на автоклавную переработку с исходным цинковым концентратом.

Предлагаемый способ проиллюстрирован также экспериментальными результатами, приведенными в таблицах 1 и 2.

Анализ опытов (= 2 час), основные показатели которых приведены в табл. 1 показывает, что присутствие катионов натрия и калия существенно снижает извлечение в жидкую фазу индия, при этом степень выщелачивания цинка находится на уровне 96, Проведенная экспериментальная проверка предложенного способа показала, что при автоклавном выщелачивании индийсодержацего цинкового сульфидного материала (табл. 1) оптимальная концентрация катионов натрия, калия или их смеси в растворе исходной пульпы лежит в диапазоне 2-6 г/л. При содержании катионов меньше 2 г/л не удается предотвратить существенный переход индия в раствор окисленной пульпы, а при содержании, большем чем 6 гlл, имеет место малооправданный перерасход реагента.

В процессе растворения железистого кека, как видно из табл. 2, при недостаточной кислотности раствора (мольное отношение кислоты к натрию, калию или их смеси в твердом, поступающем на растворение, меньше 6) результаты по извлечению индия в раствор далеки от требуемых величин с экономической точки зрения, Таким образом, как следует из ре" эультатов экспериментов, заявляемый способ позволяет сконцентрировать большую часть индия практически в одном продукте и получить сквозное извлечение в раствор для последующего

его выделения на уровне 70-90 ь. формула изобретения

1. Способ переработки сульфидных цинковых материалов, преимущественно индийсодержащих, включающий автоклавное окислительное сернокислотное выщелачивание пульпы измельченного материала при повышенной температуре и под давлением кислорода, разделение выщелаченной пульпы на раствор и кек, отличающийся тем, что, с целью повышения. иэвлечения индия, выщелачивание ведут при добавлении в раствор исходной пульпы катионов нат« рия, калия илм их смеси hpH концентрации 2-6 г на 1 л, а кек подвергают обработке при перемешивании раствором серной кислоты при молярном отношениивводимой кислоты к натрию, калию иля их смеси в кеке выше 6.

2. Способ no n.1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку кека серной кислотой ведут при 90-100 C.

О

Давление Иолярное кислоро- отношение да, Юа кислоты к сульфидно-------му цинку в загрузке

М вЂ” — Н $0

1822439

Таблица 1

Выцелачивание цинко л концентрата при 150 С

Добавляемые катионы и их концентрация в исходном растворе, г/л

Извлечение в раствор индия, Примечание

Пример натрий калий йа К сумма (Na + К ) 81,8 flo прототипу

0>95

1 1,1

58,7

0,90

1,1

2 0,7

3. 0,8

78,6

76,2

4 0,7 1 0

5 0,85 1,2

6 07 .1О

85,0

6,3 l1o предлагаемому способу

2,0

2,0

4,0

1,0

11»

2,0

6,0

2,0 3 0

2,0 1,0

Таблица 2

Растворение железистого кека (усредненный состав кека, мас.Ь индий 0,030-0,036, железо 20-25, свинец

1,8-2,3) Извлечение в раствор индия ° ф

При- Содержание в исходмер ном кеке, мас.й

Условия растворения

HiSOk»

Ма+К калий

Натрий

98

98

83

2,80 0,50

2,57

О 3,4

2,20 3,0

2,50

6,0

9,0

8,0

6,0

4,4

2

4

95,7

96,4

96,5

78,0

54,5

7 0,8 .8 0,7

9 0,7

1О 0,85

11 0,85

12 0,85

1,1

0 9

0,9

1,2

1,0

1,0

4,0

1,0

2,0

6,0

5,0

3,0

5,5

33,2

10,7

9,8

6,5

6,8

1822439

Продел ение табл. ?

/словия растворе ния

Извлечение

Содержание в исходном кеке, мас.4

Пример в раствор индия, 4

t С М

Г!в + К натрий, калий

Ю

П р и м е ч а н и е. Растворение кека при t ) 100 С требует автоклавной аппаратуры, что удорожает процесс.

Составитель В.Горячкин

Редактор М, Бокарева Техред М.Моргентал Корректор A Мотыль

Заказ 2120 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

6 3,4

7 2,50

5,5 68,1

74 971