Способ переработки цинкового кека

Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ переработки цинкового кека включает сульфатизацию олеумом с последующим выщелачиванием сульфатного спека раствором серной кислоты с образованием пульпы. Далее пульпу подвергают гидрохлорированию с последующей экстракцией из образовавшегося раствора ионов металлов порционной подачей трибутилфосфата и их реэкстракцтей. Задачей изобретения является разработка эффективного способа переработки цинковых кеков. Техническим результатом является селективное извлечение цинка, железа, меди, свинца, золота и серабра из цинкового кека. 3 ил., 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к извлечению веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известна технология переработки цинковых кеков вельцеванием [П.А. Козлов / Вельц-процесс. - М: ФГУП Издательский дом «Руда и металлы», 2002. - 176 с.; Г.Н. Шиврин / Металлургия свинца и цинка - М.: «Металлургия», 1982. - 352 с.].

Недостатком технологии является то что, кроме материало-, энерго- и капиталоемкости она представляет значительную экологическую опасность. В выбросах недостаточно очищенных газов содержание SO2 в отходящих газах составляет порядка 0,1%, что не позволяет направлять их на получение товарной серной кислоты. Однако в пересчете на средний годовой объем отходящих газов валовый выброс SO2 составляет значительную величину. Запыленность очищенных газов процесса вельцевания достаточно высока. Отход процесса вельцевания - клинкер, выход которого составляет порядка 65-70% от массы перерабатываемого кека, не перерабатывается, а вывозится на отвальное хозяйство завода. Значительна также глубина загрязнения и порчи почв. Складирование зачастую осуществляется на открытой площадке. Основными компонентами клинкера являются железо, цветные металлы (цинк, медь, свинец), заметные количества благородных металлов, а также пустая порода, в том числе свободный углерод (коксик), кремнезем, оксид кальция, оксид магния, глинозем. Клинкер отличается своей химической инертностью из-за фазового состава, представленного трудновскрываемыми, упорными для переработки сульфидами, фаялитом, метасиликатом и ферратами.

Наиболее близким техническим решением является схема переработки цинковых кеков [В.М. Алкацева / Принципиальная схема переработки цинковых кеков. - Изв. ВУЗов. Цветная металлургия, №3, 2014. С. 28-32], в которой на основании исследований по переработке цинковых кеков сульфатизацией олеумом с последующим выщелачиванием сульфатного спека раствором серной кислоты, а также анализа литературных источников по выщелачиванию сульфата свинца из промпродуктов предложена технологическая схема переработки цинковых кеков.

Недостатком схемы является то, что она не учитывает, что при выщелачивании золото и серебро распределяются между раствором и остатком примерно поровну. Осталось неизвестным, как будут селективно извлекать оставшиеся в кеке золото и серебро, а из раствора медь и цинк, как сказано в статье, «известными способами».

Задачей изобретения является разработка эффективного способа переработки цинковых кеков.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в эффективности селективного извлечения железа, цинка, меди, свинца, золота и серебра из цинковых кеков.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки цинкового кека, включающем переработку цинковых кеков сульфатизацией олеумом с последующим выщелачиванием сульфатного спека раствором серной кислоты, пульпа после выщелачивания сульфатного спека подвергается гидрохлогированию, из раствора после гидрохлорирования экстрагируют ионы металлов порционной подачей трибутилфосфата при различных температурах, концентрациях соляной кислоты, времени экстракции, содержании 240 г/дм3 NaCl и включающем стадии:

1. Гидрохлорирование пульпы (3 н HCl, 240 г/дм3 NaCl, Ж:Т=2:1, продолжительность 6-8 ч, температура 70°С),

2. Экстракция Fe и Au трибутилфосфатом из раствора после гидрохлорирования (2-3 н HCl, 240 г/дм3 NaCl, 60°С),

3. Экстракция Zn и Ag (3 н HCl, 240 г/дм3 NaCl, 20°С),

4. Реэкстракция железа и цинка дистиллированной водой из экстракта,

5. Реэкстракция золота и серебра смесью 8% раствора тиомочевины (ТМ) и 10% раствора HCl.

Технологией предусмотрено первоначальное извлечение железа в первых порциях экстрагента, потому что присутствие железа в растворе подавляет экстракцию цинка и серебра.

Процессы экстракции и реэкстракции осуществляют порционной подачей экстракта и реэкстракта, что снижает расход экстрагента и реэкстракта, повышает селективность извлечения.

Сущность способа поясняется данными фиг. 1-3, в которых показана принципиальная технологическая схема процесса, и табл.1-2, в которых дан состав окисленного цинкового кека и материальный баланс процесса в расчете на 1 кг цинкового кека.

Пример конкретного выполнения способа

При переработке цинковых концентратов после окислительного обжига и сернокислотного выщелачивания образуется кек, состав которого приведен в табл. 1.

Рентгенофазовый анализ исследуемого окисленного цинкового кека показал, что основной преобладающей фазой кека является феррит цинка ZnOFe2O3, обнаружено присутствие α-ZnS и β-ZnS, α-кварца, сульфатов свинца, кальция и магния. Массовые доли (%) соединений металлов в исследуемом кеке составляют: цинк: 59 ZnO⋅Fe2O3; 24 ZnSO4; 14 ZnS; 32 ZnO⋅SiO2; свинец: 85 PbSO4; 15 PbS; медь: 65 CuO⋅Fe2O3; 15 CuS; 20 CuSO4; марганец: 60 MnO2; 40 MnSO4; кадмий: 100 CdO⋅Fe2O3; кобальт: 100 CoSO4; железо: 89 ферриты цинка, меди, кадмия; 11 Fe2O3; магний: 80 MgSO4, 20 MgO⋅Al2O.

На фиг. 1 приведена принципиальная технологическая схема селективного извлечения железа, цинка, меди, свинца, золота и серебра из цинковых кеков.

Технологическая схема включает следующие стадии:

1. Сульфатизация кека олеумом (Ж:Т=1:1, продолжительность 4 ч, температура 250°С) с образованием сульфатного спека.

Выделяющиеся газы оксидов серы направляются в сернокислотное производство.

2. Выщелачивание сульфатного спека (0,05 н H2SO4, Ж:Т=0,5:1, продолжительность 2 ч, температура 20°С) с образованием пульпы.

3. Гидрохлорирование пульпы (3 н HCl, 240 г/дм3 NaCl, Ж:Т=2:1, продолжительность 6-8 ч, температура 70°С) с образованием раствора, содержащего Fe, Zn, Cu, Pb, Au, Ag, и остатка, содержащего соединения алюминия, кальция, кремния и т.п.

Остаток можно использовать на технические цели, например, в качестве флюса или наполнителя выработанного пространства шахт и т.п.

4. Экстракция Fe и Au трибутилфосфатом из раствора после гидрохлорирования (2-3 н HCl, 240 г/дм3 NaCl, 60°С) с образованием экстракта, содержащего Fe и Au, и рафината, содержащего Zn, Cu, Pb и Ag.

Экстракцию следует проводить быстро, иначе в экстракт вместе с железом и золотом может экстрагироваться цинк и тем больше, чем больше время экстракции.

5. Реэкстракция железа дистиллированной водой с образованием экстракта, содержащего золото, и реэкстракта, содержащего небольшое количество цинка, из которого в результате гидролиза соли железа осаждается оксид железа.

При большом содержании в реэкстракте цинка наряду с железом можно применить пирогидролиз реэкстракта с серной кислотой с образованием осадка оксида железа и раствора сульфата цинка. Выделяющиеся хлористый водород и водяные пары можно использовать в обороте.

6. Реэкстракция золота смесью 8% раствора тиомочевины (ТМ) и 10% раствора HCl с образованием регенерированного экстрагента, который возвращается на экстракцию железа и золота (стадия 4), и раствора Au, идущего на извлечение золота.

Для извлечения или концентрирования золота можно использовать электроэкстракцию, экстракцию, сорбцию и т.д.

7. Экстракция Zn и Ag (3 н HCl, 240 г/дм3 NaCl, 20°С) из рафината, содержащего Zn, Cu, Pb, и Ag, с образованием экстракта, содержащего Zn и Ag, и рафината, содержащего Cu и Ag.

8. Реэкстракция цинка дистиллированной водой с образованием раствора цинка и экстракта, содержащего серебро.

Реэкстракцию цинка можно осуществлять раствором после реэкстракции железа и небольших количеств цинка (стадия 5).

Из раствора после реэкстракции цинка можно извлечь или сконцентрировать цинк гидролитическим осаждением, электроэкстракцией, экстракцией, сорбцией и т.п.

9. Реэкстракция серебра смесью 8% раствора тиомочевины (ТМ) и 10% раствора НCl с образованием регенерированного экстрагента, который возвращается на экстракцию цинка и серебра (стадия 7), и раствора Ag, идущего на извлечение серебра.

Для извлечения или концентрирования серебра можно использовать электроэкстракцию, экстракцию, сорбцию и т.д.

Серебро также можно извлечь из органической фазы 2% раствором ТМ но с применением 1% раствора серной кислоты, при этих условиях золото не реэкстрагируется.

10. Селективное извлечение Cu и Pb, содержащихся в рафинате после экстракции цинка и серебра (стадия 7).

На фиг. 2 дана схема I селективного извлечения меди и свинца сорбцией. Свинец после элюирования осаждается в виде сульфата свинца PbSO4, медь можно сконцентрировать гидролитическим осаждением, осаждением сульфида меди, электроэкстракцией, экстракцией, сорбцией и т.п.

Рафинат, очищенный от меди и свинца, направляется на гидрохлорирование.

На фиг. 3 дана схема II селективного извлечения меди и свинца осаждением.

Избыток накопившихся в растворе соляной кислоты и поваренной соли можно удалить кипячением с серной кислотой. Выделяющуюся соляную кислоту и водяные пары можно использовать в обороте. При этом из раствора выпадает осадок сульфата свинца.

Из раствора, содержащего сульфат меди, осаждают гидроксид меди щелочью.

Раствор, содержащий высокую концентрацию сульфата натрия, можно обработать гашеной известью для образования гипса (строительный материал) и щелочи NaOH (используется для технических целей, например для осаждения гидроксида меди).

Технологией предусмотрено первоначальное извлечение железа в первых порциях экстрагента, потому что присутствие железа в растворе подавляет экстракцию цинка и серебра.

Процессы экстракции и реэкстракции осуществляют порционной подачей экстракта и реэкстракта, что снижает расход экстрагента и реэкстрагента, повышает селективность извлечения.

В табл. 2 дан материальный баланс процесса переработки цинкового кека по технологической схеме фиг. 1 в расчете на 1 кг кека. Извлечения компонентов на каждой стадии даны в % масс. от их содержания в исходном кеке.

Применение разработанной технологии позволяет селективно извлечь, % масс. от содержания компонентов в исходном кеке,:

Zn - 88, Fe - 77, Cu - 98, Pb - 86, Au - 90, Ag - 86.

По сравнению с вельцеванием разработанная технология экологически менее опасна, так как не отчуждает значительные площади земли для хранения клинкера, не загрязняет почву, уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу.

Способ переработки цинкового кека, включающий сульфатизацию кека олеумом и последующее выщелачивание сульфатного спека раствором серной кислоты с образованием пульпы, отличающийся тем, что пульпу после выщелачивания сульфатного спека подвергают гидрохлорированию с последующей экстракцией из образовавшегося раствора ионов металлов порционной подачей трибутилфосфата и их реэкстракцией, при этом переработка включает следующие стадии:

гидрохлорирование пульпы при содержании в растворе 3 н HCl и 240 г/дм3 NaCl, при Ж:Т=2:1, продолжительности 6-8 ч и температуре 70°С,

экстракция Fe и Au трибутилфосфатом из раствора после гидрохлорирования, содержащего 2-3 н HCl и 240 г/дм3 NaCl, при температуре 60°С,

экстракция Zn и Ag из раствора, содержащего 3 н HCl и 240 г/дм3 NaCl, при температуре 20°С,

реэкстракция железа и цинка дистиллированной водой из упомянутых экстрактов, и

реэкстракция золота и серебра смесью 8%-ного раствора тиомочевины (ТМ) и 10%-ного раствора HCl.



 

Похожие патенты:
Группа изобретений относится к металлургии титана. Титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана содержит титановый шлак, углеродсодержащий материал, хлорид натрия, измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, и связующего.

Изобретение относится к технологии 100% переработки красных и нефелиновых (белитовых) шламов с получением товарных продуктов в виде сплавов железа, цементов, а также аморфного диоксида кремния.
Изобретение относится к области металлургии драгоценных и благородных металлов и может быть использовано для переработки лома радиоэлектронных изделий для получения драгоценных металлов высокой чистоты.
Изобретение относится к переработке рудных материалов и отходов обогатительного и гидрометаллургического производств, содержащих от 2 г/т платиновых металлов и железо.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к способам переработки шламов электролитического рафинирования меди. Способ включает выщелачивание сурьмы и свинца из медеэлектролитного шлама в растворе, содержащем 50-200 г/дм3 глицерина, 50-100 г/дм3 щелочи и восстановитель, в количестве, обеспечивающем окислительно-восстановительный потенциал системы положительнее +0,8 В при температуре 70-90°С в течение 2-3 часов.

Изобретение относится к области обогащения шлаков и выломок металлургических печей. Выломки и шлаки обрабатывают СВЧ-энергией в течение 1-10 минут, измельчают, гравитационными методами извлекают крупные частицы металла, а хвосты гравитации подвергают флотации с использованием в качестве собирателя ксантогената и аэрофлота при рН=8÷9, затем при рН=3,5÷5.

Изобретение относится к двухванной отражательной печи для переплава алюминиевого лома. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две наклонные площадки, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, две летки, газоход и сварной каркас, на котором все размещено.
Изобретение относится к способу селективного извлечения оксида железа и оксида цинка из шламов и пылей газоочисток металлургических агрегатов. Шлам или пыль, техническую воду, щелочь и активные тела в соотношении 4:7:2:3 подают в виде пульпы в реактор агрегата вихревого слоя (ABC) и обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии электролитического производства алюминия и защите окружающей среды от воздействия вредных примесей, содержащихся в отходах, а именно к способу переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в качестве которого используют уголь или лигнит. Термическую обработку сырья проводят в две стадии для извлечения дополнительно к германию иттрия и скандия.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких и радиоактивных металлов и может быть использовано для разделения скандия и тория, содержащихся в азотнокислых растворах переработки скандий содержащего сырья.

Изобретение относится к способу экстракции ионов серебра из водных растворов и используется в области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к способу селективного извлечения ионов золота и серебра из растворов экстракцией трибутилфосфатом. Способ включает контакт экстрагента и раствора, перемешивание, отстаивание и разделение фаз.
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано в способе для извлечения и концентрирования иттрия из водных растворов. Способ извлечения иттрия из водных солянокислых растворов включает экстракцию смесью органической кислоты и керосина, при этом в качестве органической кислоты используют ди-2-этил-гексил фосфорную кислоту при соотношении экстракционной смеси и солянокислого раствора, равном 1:1÷3,0.

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 может быть использовано для разделения редкоземельных металлов РЗМ и получения церия и сопутствующих ему других редкоземельных металлов. Способ разделения РЗМ из растворов включает получение азотнокислых растворов РЗМ растворением карбонатов РЗМ в азотной кислоте, экстракцию катионов РЗМ в трибутилфосфат и последующее разделение извлекаемых РЗМ путем реэкстракции, Перед получением азотнокислых растворов РЗМ их карбонаты предварительно окисляют продувкой горячим воздухом с температурой от 300 до 350°С.

Изобретение может быть использовано в металлургии и при очистке промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз.

Изобретение относится к способу извлечения молибдена, присутствующего в водных кислотных растворах. Способ включает экстракцию молибдена растворителями молибдена из водного кислотного раствора посредством приведения его в контакт с раствором органической фазы, содержащим фосфиновую кислоту.

Изобретение относится к способу извлечения и восстановления ванадия из руд. Способ включает стадию (i) кислотного выщелачивания руды, содержащей ванадий, титан и железо, с экстракцией ванадия и железа в раствор.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к аффинажному производству металлов платиновой группы (МПГ). Способ заключается в переводе хлоридных комплексов иридия (III) в хорошо экстрагируемое трибутилфосфатом комплексное соединение иридия (IV) путем смешивания хлоридного раствора МПГ с раствором хлорноватистой кислоты в трибутилфосфате при температуре 5-50°С.
Изобретение относится к извлечению редкоземельных металлов и тория из фосфатных руд и концентратов, в частности монацита. Вскрытие монацита проводят фосфорной кислотой при температуре от 300 до 550°С, в течение 1-2 часов.
Наверх