Способ переработки растворов, содержащих серную кислоту и цветные металлы

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу переработки растворов серной кислоты, содержащих никель, медь, цинк и другие примеси, образующихся в процессе производства меди, никеля и других металлов из сульфидного сырья. Способ переработки растворов, содержащих серную кислоту и цветные металлы, образующихся в процессе очистки газов пирометаллургических операций при переработке медно-никелевого сырья, включает две стадии очистки газов в промывных башнях, одна из которых работает в режиме испарения, другая - в режиме конденсации. Растворы предварительно концентрируют в первой промывной башне до содержания серной кислоты 400-650 г/л, проводят экстракцию кислоты с получением раздельно раствора, содержащего преимущественно кислоту, и раствора цветных металлов, а воду, поступающую с газами и растворами, конденсируют во второй промывной башне. Конденсат второй промывной башни используют в процессе экстракционного извлечения кислоты и частично выводят в виде растворов, содержащих незначительное количество металлов и кислоты. Обеспечивается снижение энергетических и материальных затрат, снижение потерь меди, никеля и кислоты. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу переработки растворов серной кислоты, содержащих никель, медь, цинк и др. примеси, образующихся в процессе производства меди, никеля и других металлов из сульфидного сырья.

Процесс переработки сульфидного сырья, содержащего медь, никель, цинк и другие металлы, включает пирометаллургическую переработку первичного сырья, в результате которой производится серная кислота, и операции производства цветных металлов, в которых производимая кислота используется в качестве реагента.

Производство серной кислоты из газов пирометаллургических операций, содержащих пыли цветных металлов, воду, сернистый газ и серный ангидрит, сопровождается получением в качестве побочного продукта растворов серной кислоты, содержащих медь, никель, цинк и другие примеси, образующихся в процессе очистки газов от примесей.

Производство меди, никеля и других металлов также сопровождается образованием разбавленных растворов серной кислоты, содержащих медь, никель, например при переработке электролитных шламов или электролитическом рафинировании меди.

Использование кислых растворов в процессе производства никеля, меди и других металлов затруднено несоответствием требований по концентрации кислоты, никеля, меди и примесей, а также по объемам растворов и количеству кислоты в них. Это приводит к необходимости дорогих и сложных систем очистки данных растворов от металлов и необходимости нейтрализации их части и переработки продуктов нейтрализации в пирометаллургическом процессе с целью извлечения из них цветных металлов и серы.

Известен способ переработки медно-никелевого сернокислотного раствора (а.с. N 2070589 РФ), включающий упаривание растворов до концентрации 350-600 г/л и экстракцию кислоты трибутилфосфатом. Недостатком данного способа является необходимость выпарки растворов перед операцией экстракции, что приводит к дополнительным материальным и энергетическим затратам.

Известен способ (Бесков В.С. и др., Производство серной кислоты контактным методом, Химия, М., 1971 г., с. 485-488) очистки отходящих газов обжига медно-никелевого сульфидного сырья, направляемых на производство серной кислоты, включающий двухстадийную кислотную промывку газов растворами серной кислоты разной концентрации. На первой стадии газы проходят первую промывную башню, работающую в режиме испарительного охлаждения. Башня орошается раствором серной кислоты, в которую в процессе очистки газа переходит основное количество никеля, меди, цинка и других металлов, поступающих с газом, а также серного ангидрида с образованием растворов серной кислоты. Влага с газами после первой стадии поступает во вторую промывную башню, где она конденсируется с образованием слабого раствора серной кислоты, содержащего незначительное количество металлов. Избыток слабого раствора из цикла второй промывной башни отводится в цикл первой промывной башни.

Часть раствора кислоты, образующегося на первой стадии очистки газов, очищается от цинка анионообменной сорбцией и используется в процессе производства никеля. Другая часть, совместно с другими растворами кислоты и металлов, получаемыми при производстве меди и никеля, нейтрализуется карбонатом кальция, и продукты нейтрализации подвергаются пирометаллургической переработке с целью извлечения цветных металлов и серы.

К недостаткам известного способа можно отнести значительные энергетические и материальные затраты, связанные с нейтрализацией растворов и последующей переработкой продуктов нейтрализации, а также дополнительные потери меди, никеля и кислоты.

Настоящее изобретение направлено на снижение энергетических и материальных затрат при переработке растворов серной кислоты, образующихся в процессе очистки металлургических газов, направляемых на сернокислотное производство, а также растворов серной кислоты, образующихся при производстве меди и никеля. Кроме того, целью нашего изобретения является разделение смешанного раствора, содержащего кислоту, цветные металлы и воду, на три раствора, содержащих преимущественно раствор серной кислоты, раствор цветных металлов и водный раствор, содержащий незначительное количество металлов и кислоты.

Предложен способ переработки растворов, содержащих серную кислоту и цветные металлы.

В цикле первой промывной башни поддерживается концентрация кислоты 350-650 г/л за счет испарения влаги из кислоты, которое происходит при помощи теплоты поступающих металлургических газов. Часть раствора из цикла выводится на последующую переработку, которая производится посредством экстракции кислоты.

Полученный в процессе реэкстракции раствор серной кислоты, не содержащий никеля и меди, направляется на производство товарной серной кислоты или в процесс производства меди и никеля.

Одна часть рафината, содержащего преимущественно цветные металлы, в количестве, необходимом для удаления цветных металлов, поступающих в систему орошения первой промывной башни, вводится на дальнейшую переработку, а другая часть возвращается в контур циркуляции, где производится удаление избыточной влаги и концентрирование металлов и кислоты.

На второй стадии очистки газа вода, поступающая с газами и растворами, конденсируется в контуре орошения второй промывной башни и используется частично на орошение первой башни в процессе экстракционной переработки растворов, а избыток в виде растворов, содержащих незначительное количество металлов и кислоты, нейтрализуется.

Пример. По заявляемому изобретению, в процессе производства серной кислоты, с газами пирометаллургической переработки образуется 30 м³ раствора с концентрацией серной кислоты - 300 г/л, меди - 5 г/л, никеля - 5 г/л.

Кроме того, в процессе рафинирования меди создается избыток электролита в количестве 20 м³/сутки с концентрацией кислоты - 200 г/л и никеля - 20 г/л.

Данные растворы направляются на первую стадию промывки газов. Из контура первой промывной башни выводится 20 м³ раствора на экстракционную переработку.

Кислота из раствора концентрацией никеля - 27,5 г/л, меди - 7,5 г/л и кислоты - 650 г/л экстрагируется октанолом-2. Рафинат, содержащий 300 г/л кислоты, 27,5 г/л никеля и 7,5 г/л меди, направляется на дальнейшую очистку от цинка и переработку в никелевое производство.

Реэкстракт с концентрацией кислоты 350 г/л объемом 20 м³ направляется в медное производство.

Из 50 м³ воды, конденсирующейся во второй промывной башне, 20 м³ используется на реэкстракцию кислоты, 20 м³ - на орошение первой башни и 10 м³ вывозится на нейтрализацию.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно решить несколько задач: получение из кислых растворов, содержащих цветные металлы, раздельно растворы кислоты и металлов, а также произвести концентрирование данных растворов за счет теплоты газов сернокислотного производства.

Список используемой литературы.

1. А.С. N 2070589 РФ, МКИ C 22 B 3/38.

2. Бесков В. С. и др., Производство серной кислоты контактным методом, Химия, М., 1971, с. 485-488.

Формула изобретения

1. Способ переработки растворов, содержащих серную кислоту и цветные металлы, включающий две стадии очистки газов в промывных башнях, одна из которых работает в режиме испарения, другая - в режиме конденсации, отличающийся тем, что растворы предварительно концентрируют в первой промывной башне до содержания серной кислоты 400 - 650 г/л, проводят экстракцию кислоты с получением раздельно раствора, содержащего преимущественно кислоту, и раствора цветных металлов, а воду, поступающую с газами и растворами, конденсируют во второй промывной башне.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что конденсат второй промывной башни используют в процессе экстракционного извлечения кислоты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что конденсат второй промывной башни частично выводят в виде растворов, содержащих незначительное количество металлов и кислоты.