Способ получения серы

 

Изобретение относится к способам получения серы из раствора, содержащего сульфидную, сульфитную и сульфатную серу. Способ получения серы из раствора, содержащего сульфидную, сульфитную серу, а также сульфатную серу, заключается в подкислении ее щелочного раствора соляной кислотой до рН 3-4 и введении в раствор восстановителя SnCl₂ до 10 мас.% от общего содержания серы в растворе и дополнительно пероксида водорода. Изобретение позволяет увеличить скорость реакции, а также проводить получение серы из растворов, содержащих сульфатную серу наряду с сульфидной и сульфитной.

Изобретение относится к способам получения серы из раствора, содержащего сульфидную, сульфитную и сульфатную серу.

В частности, из водных растворов, полученных при переработке руд и шламов металлургического производства, содержащих элементарную, сульфидную, сульфитную и сульфатную серу.

Известен способ получения элементарной серы из водного раствора, содержащего сульфиты, бисульфиты аммония, щелочных или щелочноземельных металлов, путем обработки восстанавливающим агентом при 20-150^oС и давлении, достаточно высоком для предотвращения перехода жидкости в пар. Обработку ведут в две ступени. В качестве катализатора используют серу, полисульфитные соединения, растворимые в воде сульфиды, водород, угарный газ или их смесь (Патент США 3728439, опубл. 17.04.1973) (1).

Наиболее близким является способ получения элементарной серы из щелочного раствора, полученного при переработке твердого остатка от кислотного выщелачивания медно-висмутового концентрата после извлечения из него селена и теллура путем обработки его восстановителем (патент РФ RU 2097316 С1, опубл. 27.11.1997 (2).

Недостатком этого способа является то, что этот метод не позволяет извлечь сульфатную серу и требует предварительного извлечения селена и теллура, а в качестве исходного сырья используется только медно-висмутовый концентрат и при этом скорость реакции извлечения сульфидной и сульфитной серы низкая.

Целью изобретения является получение серы из раствора,содержащего сульфатную серу наряду с сульфидной и сульфитной серой без предварительного удаления селена и теллура, кроме того, увеличение скорости реакции получения серы из ее сульфидных и сульфитных соединений.

Указанная цель достигается дополнительным введением пероксида водорода в раствор, содержащий сульфатную, сульфидную и сульфитную серу. Заявленный способ позволяет извлечь сульфатную серу наряду с сульфитной и сульфидной с предварительным и без предварительного извлечения селена и теллура. В качестве исходного сырья может быть любой серосодержащий материал, из которого можно извлечь серу по заявленному способу.

Способ осуществляется следующим образом.

При обработке руд, содержащих элементарную, сульфидную, сульфитную, и сульфатную серу минеральными кислотами (HCl, ₂SO₄, HNO₃) (независимо от исходного состава полиметаллической руды), в результате реакции с серосодержащими продуктами, в зависимости от различных ситуаций, зачастую образуется элементарная сера, которая затем переходит в твердую фазу.

1) SO₂ + 2Н₂S = 3S + 2Н₂O 2) 6HCl + Н₂SO₄ (при концентрации более 80%) = 3Сl₂ + 4H₂O + S 3) HClO + H₂S = HCl + S + Н₂О 4) H₂S + Cl₂ = 2HCl + S 5) H₂S + 2HNO₃ = S + 2NO₂ + 2Н₂О Затем твердую фазу или материал, содержащий указанные виды серы, обрабатывают концентрированным раствором щелочи при t=150-200^oС.

6) 3S + 6NaOH = Na₂SO₃ + 2Na₂S + 3H₂O.

В результате реакции сера переходит в сульфитную и сульфидную форму. Такой раствор зачастую содержит и сульфатную серу. Для получения серы из всех перечисленных форм в щелочной раствор подкисляют соляной кислотой до рН 3-4 и вводят в него востановитель SnCl₂ до 10 мас.% от общего содержания серы в растворе.

Для того чтобы извлечь сульфатную серу и наряду с этим увеличить скорость реакции извлечения сульфитной и сульфидной серы в раствор, дополнительно вводят пероксид водорода. Последнее наглядно видно из оценки констант равновесия реакции (7) и (8) в соответствии с законом действующих масс. В частности, оценка отношения реакции аналога к скорости предлагаемой реакции составляет величину порядка Ехр⁽¹⁴⁵⁾. Расчеты констант равновесия реакции проводились на основании термодинамических данных справочника (3): 7) Na₂SO₃*2Na₂S + 8HCl + SnCl₂ = 6NaCl + 3S + SnCl₄ + 4H₂O.

Скорость реакции аналогичного способа: V' = K_p'[Na₂SO₃*2Na₂S] • [HCl]⁸ • [SnCl₂] 8) Na₂SО₃*2Na₂S + 4H₂O₂ + 14HCl + 4SnCl₂ = NaCl + 3S + 4SnCl₄ + 11H₂O Скорость реакции предлагаемого способа:
V'' = K_p''[Na₂SO₃*2Na₂S] • [H₂O₂]⁴ • [HCl]¹⁴ • [SnCl₂]⁴
9) Na₂SО₄ + H₂O₂ + 4SnCl₂ + 10HCl = S + 6H₂O + 4SnCl₄ + 2NaCl
Описанный метод был опробирован в шеелитовом и молибденовом концентратах.

На рудах Радужного и Карачаево-Черкесского месторождений, на искусственных смесях. После извлечения серы указанные виды серы в растворе не обнаруживаются качественными реакциями.

Литература:
1. US, патент, 3728439, кл. С01 В 17/02,1973.

2. Патент РФ 2097316 - прототип.

3. Рябин В.А. и др. Термодинамические свойства веществ. Справочник. - М. : Химия, 1977.

Формула изобретения

Способ получения серы из раствора, содержащего сульфидную и сульфитную серу, путем подкисления ее щелочного раствора соляной кислотой до рН 3-4 и введением в него восстановителя SnCl₂ до 10 мас. % от общего содержания серы в растворе, отличающийся тем, что для получения серы из раствора содержащего сульфатную серу наряду с сульфидной и сульфитной, в раствор дополнительно вводят пероксид водорода.