Способ гидрометаллургической переработки цинксодержащих пылей металлургического производства

Изобретение относится к переработке отходов, содержащих цветные металлы (цинк и кадмий), агломерационного, доменного, прокатного, сталеплавильного производств и может быть использовано в черной и цветной металлургии. Способ гидрометаллургической переработки цинксодержащих пылей металлургического производства включает выщелачивание указанного сырья раствором серной кислоты с растворением соединений цветных металлов в виде сульфатов и отделение железосодержащего осадка с получением раствора, содержащего цветные металлы. При этом выщелачивание ведут в автоклавных условиях, при температуре 140-200°С, с концентрацией серной кислоты 220-250 г/л и временем выдержки 2 часа, обеспечивая извлечение в раствор цинка и кадмия до 95-98%. Изобретение позволяет осуществить переработку цинксодержащих отходов в одном аппарате за один технологический процесс, получая при этом раствор, который может быть переработан по известным технологиям с получением товарной цинксодержащей продукции, и сократить безвозвратные потери ценных компонентов. 1 табл.

 

Изобретение относится к переработке отходов, содержащих цветные металлы (цинк и кадмий), агломерационного, доменного, прокатного, сталеплавильного производств и может быть использовано в черной и цветной металлургии.

Известен способ переработки цинксодержащих полупродуктов, так называемое вельцевание (В.Я. Зайцев, Е.В. Маргулис. Металлургия свинца и цинка. М.: Металлургия, 1985). Сущность процесса состоит в том, что цинксодержащий дисперсный материал смешивают с коксиком и при максимальной температуре, исключающей плавление материала, перемешивают шихту для равномерной газификации коксика и отгонки цинка по всей массе шихты. В условиях углетермического восстановления цинк переходит в металлическое состояние, в котором его летучесть гораздо выше летучести других сопутствующих ему компонентов в тех же условиях. Следовательно, при этом происходит избирательная дистилляция цинка, который отгоняется в виде пара. Парогазовую фазу выводят из зоны дистилляции и конденсируют цинк.

Однако данный способ имеет следующие недостатки: необходимость развитых схем обезвреживания и утилизации пылегазовых потоков, использование дефицитного кокса, интенсивное настылеобразование, все это приводит к невысокому извлечению цинка.

Известен способ переработки цинксодержащих отходов металлургического производства (патент RU №2269580, опубл. 10.02.2006 г.), включающий смешивание отходов с углеродистым восстановителем, высокотемпературную обработку полученной смеси в обжиговой печи, отгонку цинка и улавливание возгонов с получением оксидов цинка. Полученную смесь гранулируют с получением гранул размером 4-10 мм и влажностью 11-15 мас.%. Высокотемпературную обработку смеси ведут при температуре 910-1100°С в течение 1-2 часов. Улавливание возгонов цинка ведут путем отвода 70-80% от общего объема цинксодержащей пылегазовой смеси из реакционной зоны обжиговой печи, а оставшийся объем пылегазовой смеси отводят из холодного конца обжиговой печи.

Данный способ также основан на углетермическом восстановлении цинка, соответственно имеет следующие недостатки: необходимость развитых схем обезвреживания и утилизации пылегазовых потоков, использование дефицитного кокса, необходимость специальной шихтоподготовки и чувствительность к колебаниям состава сырья.

Известен способ переработки цинксодержащих пылей сталеплавильного производства (патент CN 102776309 (А), опубл. 14.11.2012 г.), включающий смешивание цинксодержащей пыли, угольной пыли и связующего для гранулирования, подачу гранул в трубчатую печь, восстановление оксида железа до губчатого железа и шлака в высокотемпературной восстановительной атмосфере печи, возгон восстановленного цинка из трубчатой печи с отходящими газами, использование отходящих газов для нагрева подаваемого воздуха, улавливание отходящих газов в скруббере, где происходит взаимодействие цинка с распыляемой серной кислотой с получением раствора сульфата цинка.

Недостатками данного способа являются: необходимость развитых схем обезвреживания и утилизации пылегазовых потоков, использование дефицитного кокса, необходимость специальной шихтоподготовки, а также повышенные требования к коррозионной стойкости оборудования.

Известен способ переработки цинксодержащих пылей сталеплавильного производства, так называемый VHR-процесс (Noboru Sakamoto et al. Zinc recovery from zinc-bearing dusts by use of sensible heat of hot metal // ISIJ International Vol.35 (1995) No.11 P.1323-1330), включающий выдержку сухой пыли при температуре 500-900°С в течение 3 мин в вакууме при давлении 133 Па (1 мм рт.ст.) с удалением натрия, калия, свинца и его соединений; восстановление цинка железом и оксидом железа FeO; конденсацию восстановленного цинка в конденсаторе при температуре, превышающей температуру кипения цинка (при том же низком давлении); брикетирование оставшегося после удаления из пыли цинка железистого продукта.

Недостатками данного способа являются необходимость специальной шихтоподготовки, громоздкость технологических операций и сложность в аппаратурном исполнении.

Наиболее близким к предлагаемому является способ гидрометаллургической переработки исходного материала (патент US 3959437 А, опубл. 25.05.1976 г.), содержащего оксиды и ферриты, по крайней мере, одного из цветных металлов: цинка, меди и кадмия, включающий выщелачивание указанного сырья раствором возвратной серной кислоты с растворением оксидов цветных металлов, отделение твердого остатка, содержащего ферриты цветных металлов, обработку дополнительной серной кислотой указанного твердого остатка в присутствии ионов натрия, калия или аммония при атмосферном давлении и при температуре от 80 до 105°C, при этом цветные металлы переходят в раствор в виде сульфатов с одновременным осаждением железа в виде ярозита, отделение железосодержащего осадка, возвращение раствора, содержащего цветные металлы, на стадию нейтрального выщелачивания.

Недостатком данного способа является необходимость переработки ферритов цветных металлов на дополнительной стадии выщелачивания с использованием дорогостоящих (соли калия, натрия) и взрывопожароопасных, токсичных реагентов (соли аммония). Также разделение процесса выщелачивания на две стадии ведет к усложнению технологических и аппаратурных схем, получению большого количества разбавленных растворов, что обуславливает снижение извлечения цинка и кадмия.

Техническим результатом предлагаемого способа защиты является повышение эффективности переработки цинксодержащих отходов путем снижения энергоемкости, увеличения извлечения цинка и кадмия, упрощение технологической и аппаратурной схем, снижение вредного воздействия на окружающую среду за счет отсутствия пирометаллургических операций.

Технический результат достигается тем, выщелачивание ведут в автоклавных условиях, при температуре от 140 до 200°C, с концентрацией серной кислоты от 220 до 250 г/л и временем выдержки 2 часа, обеспечивая извлечение в раствор цинка и кадмия до 95-98%.

Суть предлагаемого способа гидрометаллургической переработки цинкосодержащих пылей заключается в том, что при автоклавном выщелачивании исходного сырья в сернокислом растворе происходит разложение основного соединения цинка (феррита цинка) по следующей реакции:

ZnO·Fe2O3+4H2SO4→ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

Данная реакция практически не протекает при атмосферном выщелачивании, что и вызывает необходимость в организации отдельной стадии переработки ферритосодержащего сырья пиро- или гидрометаллургическими способами.

В то же время происходит гидролиз сульфата железа (III) по реакциям:

Fe2(SO4)3+(3+х)H2O→Fe2O3·xH2O+3H2SO4

Fe2(SO4)3+(2+2x)H2O→FeOHSO4·xH2O+H2SO4

При этом переход железа в раствор равен 15-25%.

Изложенное подтверждается следующими примерами.

Эксперименты по реализации предлагаемого способа проводили на пробе цинк-железосодержащей пыли, содержащей, %: 38 Fe; 24 Zn; 11 CaO; 5,4 SiO2; 2,4 Pb; 0,4 Cd; 1,2 S. Пробу материала массой 160 г загружали в 1 литровый автоклав с механическим перемешиванием, распульповывали раствором (Ж/Т=3), содержащим 250 г/л серной кислоты. Опыты по автоклавному выщелачиванию проводили при температуре 180°С, время выдержки 2 часа. При этом достигнуто извлечение Zn и Cd в раствор соответственно 97,64 и 96,59%.

Конечные твердые продукты анализировали на содержание основных компонентов. По результатам анализа продуктов рассчитывали показатели извлечения в раствор и кек железа, цинка и кадмия. В таблице 1 представлены условия проведения остальных опытов и показатели процесса, достигнутые в ходе их проведения.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить переработку цинксодержащих отходов в одном аппарате за один технологический процесс, получая при этом раствор, который может быть переработан по известным технологиям с получением товарной цинксодержащей продукции, и сократить безвозвратные потери ценных компонентов.

Способ гидрометаллургической переработки цинксодержащих пылей металлургического производства

Способ гидрометаллургической переработки цинксодержащих пылей металлургического производства, включающий выщелачивание указанного сырья раствором серной кислоты с растворением соединений цветных металлов в виде сульфатов, отделение железосодержащего осадка с получением раствора, содержащего цветные металлы, отличающийся тем, что выщелачивание ведут в автоклавных условиях, при температуре от 140 до 200°C, с концентрацией серной кислоты от 220 до 250 г/л и временем выдержки 2 часа, обеспечивая извлечение в раствор цинка и кадмия до 95-98%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии редких металлов, а именно к извлечению скандия из красного шлама, который является отходом производства глинозема. Способ включает выщелачивание скандия раствором серной кислоты при нагревании в течение 2 часов и фильтрацию пульпы.
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, может быть использовано для выщелачивания и растворения металлической меди из сырья и промпродуктов. Выщелачивание металлической меди из медьсодержащего материала в растворах серной кислоты проводят с добавкой окислителя при нагревании и наложении переменного тока промышленной частоты.
Изобретение относится к способу извлечения титана из шлака, полученного при выплавке чугуна и стали из титаномагнетитового концентрата. Способ включает измельчение и сернокислотное выщелачивание шлака с переводом металлов из шлака в сернокислотный раствор в виде сульфатов.

Изобретение относится к способу переработки отходов шлифования постоянных магнитов. Шлифотходы смешивают с концентрированной (не менее 92%) серной кислотой в количестве, необходимом для получения твердого агломерированного продукта.
Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки сульфидных концентратов, содержащих цветные металлы, железо и драгоценные металлы. Сущность изобретения заключается в том, что пентландит-пирротиновый концентрат, измельченный до частиц 6-25 мкм, выщелачивают при 90-105°C и давлении кислорода до 1,0 МПа в присутствии серной кислоты и сульфата натрия.
Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки руд и может быть использовано для извлечения урана из рудных материалов подземным (ПВ) выщелачиванием.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки титансодержащего материала включает выщелачивание измельченного материала серной кислотой при нагревании с получением суспензии.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для извлечения бериллия методом ионного обмена проводят измельчение бериллийсодержащей руды, ее сульфатизацию, выщелачивание, разделение пульпы.

Изобретение относится к кучному криовыщелачиванию золотосодержащего сырья. Дробленую крепкую руду крупностью менее 20 мм перед формированием штабеля кучного выщелачивания золота подвергают криодезинтеграции путем замораживания при температуре ниже -10°С с последующим ее оттаиванием до температуры более +5°С.
Изобретение может быть использовано для растворения меди при переработке медьсодержащих материалов, преимущественно для производства сульфата меди пятиводного.

Изобретение относится к способу селективного извлечения ионов Fe(III) и Zn(II) из водных растворов смеси их солей экстракцией трибутилфосфатом (ТБФ). Способ включает обработку раствора и экстрагента, контакт раствора и экстрагента.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при переработке серебросодержащих цинковых кеков, образующихся при извлечении цинка из сульфидных концентратов.

Изобретение относится к способу извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов. Способ включает экстракцию с использованием в качестве экстрагента растительных масел, содержащих жирные кислоты, при величине рН водных растворов, равной 9-11.

Изобретение относится к области утилизации отходов гальванического производства, например шламов, путем переработки последних и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии и предприятиях, использующих в своем производственном цикле соединения цветных металлов.

Изобретение относится к получению наноструктурированных порошков металлических сплавов. Наноструктурированный порошок твердого раствора кобальт-никель состоит из первичных частиц в виде кобальтоникелевых наноблоков размерами 5-20 нм, агломерированных во вторичные частицы размерами 100-200 нм сферической формы.

Группа изобретений относится к получению металлического цинка из его рудных пород. Способ получения металлического цинка из водной суспензии частиц, содержащих соединения цинка руды, включает генерацию в объеме сырья физических «треугольных» магнитных полей, напряженность которых составляет 8·104÷1,0·105 А/м.

Изобретение относится к способу переработки шламов металлургических и горно-обогатительных комбинатов. Из исходного сырья при дезинтеграции удаляют негабаритные включения, из полученного продукта готовят пульпу и обрабатывают ее высокоамплитудными ультразвуковыми колебаниями, далее проводят гравитационную сепарацию, при которой образуется два потока, содержащих цинк- и свинецсодержащие продукты.

Изобретение относится к способу извлечения ценных компонентов из сульфидного сырья. Способ включает промывку сырья водой с получением твердого осадка, получение сульфатного раствора, из которого извлекают железо, медь и цинк путем перевода железа в осадок в виде гидроксида железа Fe(OH)3, осаждения меди из фильтрата железным скрапом, осаждения цинка из фильтрата сероводородом.
Изобретение относится к способу выщелачивания ценных минералов из проницаемого рудного тела или из твердых частиц, полученных из руды, содержащей компоненты карбоната металла и сульфида металла.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных и благородных металлов, а именно к извлечению металлов из сульфидных руд и продуктов обогащения. Способ включает регулирование расхода воздуха, подаваемого на биоокисление, и скорость перемешивания в чане, где проводится биоокисление, по концентрации ионов двухвалентного железа в пульпе, обеспечивая значение концентрации около нуля.
Изобретение относится к области вторичного получения цветных металлов. Способ извлечения кадмия и никеля из отработанных щелочных аккумуляторов и батарей включает химическую обработку отработанных щелочных аккумуляторов и батарей с хлоридом аммония путем пропускания через них конденсированных паров нагретого раствора аммиака в воде с растворением оксидов кадмия и никеля и образованием растворов аммиакатов кадмия и никеля, выделения растворов аммиакатов кадмия и никеля и нагревания их с разложением на гидроксиды кадмия и никеля, осаждения гидроксидов кадмия и никеля и отделения полученного осадка от раствора, нагревания раствора до испарения, конденсирования его и пропускания полученного конденсата через оставшуюся массу.

Изобретение относится к переработке отходов, содержащих цветные металлы, агломерационного, доменного, прокатного, сталеплавильного производств и может быть использовано в черной и цветной металлургии. Способ гидрометаллургической переработки цинксодержащих пылей металлургического производства включает выщелачивание указанного сырья раствором серной кислоты с растворением соединений цветных металлов в виде сульфатов и отделение железосодержащего осадка с получением раствора, содержащего цветные металлы. При этом выщелачивание ведут в автоклавных условиях, при температуре 140-200°С, с концентрацией серной кислоты 220-250 гл и временем выдержки 2 часа, обеспечивая извлечение в раствор цинка и кадмия до 95-98. Изобретение позволяет осуществить переработку цинксодержащих отходов в одном аппарате за один технологический процесс, получая при этом раствор, который может быть переработан по известным технологиям с получением товарной цинксодержащей продукции, и сократить безвозвратные потери ценных компонентов. 1 табл.

Наверх