Способ окисления соединений металлов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<г681107 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 050577 (21) 2483805/22-02 (51)М. КЛ.2

С 22 В 3/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государстаеиный коиитет

СССР оо иелам изобретений и открытий (23) Приоритет(53) УДК 861.2. 511 (088. 8) Опубликовано 25087 9. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 250879

P2) А- Р. изобретения

Ю.A. Козьмин, С.Г. Струнников, Ф.С. Конькова, Т.И . Клевцова, A.E Порхунов, В.И. Полулях, Н.A. Рябова, A.È. Воронин и A.A. Дюйсекина (71) Заявитель Всесоюзный ордена трудового красного знамени научноисследовательский горно-металлургический институт цветных металлов (54) СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ

МЕТАЛЛОВ

3С

Изобретение относится к цветной металлургии и мосет быть использовано в производствах, применяющих азотную кислоту либо как самостоятельный окислитель, либо как катализатор для окисления материалов кислородом, например металлов и их сульфидов, окисление мишьяковистых соединений, солей двухвалентного железа и т.д.

Известен способ окисления соединений мет аллов, например сул ьфидов, азотной кислотой и кислородом при повышенной температуре с одновременной регенерацией азотной кисло- 15 ты кислородом в одном аппарате при диспергировании одной из фаэ в другую (1) .

Процесс по этому способу ведут так, что газовая Фаза непрерывно 20 диспергируется мешалкой в жидкой фазе.

Для ускорения процеса окисления ведут при давлении не ниже 11,5 ати.

В ходе реакции непрерывно поступает кислород, который подается в жидкую фазу. Образующиеся при окислении исходных материалов нитроэные газы Взаимодействуют с кислородом и водой, регенерируя при этом азотную кислоту.

Окисление нитрозных газов и поглощение продуктов окисления проводятся при той же температуре, что и окисление исходных материалов, т.е. не ниже 150 С. Для устранения вредного влияния повышенной температуры применено повышенное давление (не менее 11,5 ати), что значительно усложняет эксплуатацию оборудования и требует решения специальных вопросов по герметизации оборудования. Кроме того, применение повышенной температуры снижает корроэионную стойкость многих материалов, применяющихся в промышленности.

Предложенный способ отличается тем, что окисление ведут с охлаждением газовой фазы при диспергировании в нее жидкости, охлаждение газовой фазы ведут до 10-25аС, а кислород подают в газовое пространство над поверхностью раздела фаз, Это позволяет снизить рабочее давление и температуру, а также увеличить скорость процесса.

Снижение температуры газовой фазы со 150 до 25 С ускоряет реакцию

68) 107

ЗО окисления нитрозных газов в 4 раза.

Распыление жидкости н газовом пространстве облегчает поглощение продуктов окисления нитрозных газов и регенерацию азотной кислоты за счет увеличения поверхности раздела между фазами. Вследствие механического 5 разрушения пены падающей жидкостью улучшается контакт между кислородом и нитрозными газами.

Ввод кислорода в приграничную зону через диспергатор позволяет )О интенсифицироват ь процесс за счет более равномерного распределения кислорода по всему объему аппарата, причем расстояние между уровнем жидкости и вводом кислорода (1-10 см) обеспечивает химическое разрушение пены, так как при окислении оки— си азота — оснонной составной части нитрозных газов до двуокиси происходит уменьшение объема газов.

Способ заключается в следующем.

При проведении окисления в аппарат заливают рабочий раствор. Затем задают необходимое количество кислоты для создания нужной кислотности раствора. После этого аппарат продувают кислородом. В конце продувки загружают исходный материал, после чего аппарат герметично закрывают.

При помощи теплообменника жидкая фаза нагревается до начала реакции, о чем судят по появлению бурых паров двуокиси азота и быстрому падению давления в аппарате, Сразу же после начала реакции включают охлаждение газовой фазы при помощи теплообменни- З5 ка, непрерынно контролируя температуру по. термометрам и поддерживая температуру в газовой и жидкой фазах на оптимальном уровне раздельно. Давление в аппарате контролируют по манометру и поддерживают на заданном значении при помощи регулируемой подачи кислорода. Весь процесс ведут при непрерывном циркуляционном перемешивании жидкой фазы и распылением ее в газовом пространстве аппарата

45 через распылительную форсунку. Контроль за окончанием реакции ведут по прекращению поглощения кислорода и исчезновению бурой окраски нитрозных газов.

Пример 1. C целью извлечения свинца в раствор проводят окисление 50 кг сульфидного свинцового концентрата с содержанием галенита 81,5Ъ

55 азотной кислотой, концентрацией 55г/л, взятой в количестве 500 л. Процесс ведут в аппарате емкостью 1 м .

Проверены следующие варианты проведения процесса.

1. Известный способ, осуществляемый без охлаждения газовой фазы и распыления жидкой фазы в газовом пространстве аппарата, для чего пульпу вводят при циркуляционном перемешинании ниже уровня жидкости. Кислород в аппарат подают без диспергатора (простая подача) .

2. C охлаждением газовой фазы и распылением жидкой фазы в газовом пространстне аппарата и с простой подачей кислорода.

3. С охлаждением газовой фазы, распылением жидкой фазы и подачей кислорода над поверхностью раздела фаз на высоте 1-10 см над уровнем жидкости черзз диспергатор.

Температуру жидкой фазы поддерживают около 65 С. Повышение температуры приводит к уменьшению извлечения свинца в раствор, так как начинается окисление сульфидной серы до сульфат-ионов.

Во всех трех вариантах устанавливают степень окисления галенита, определенная по разности между количествами его в исходном материале и н остатке после окисления, продолжигельность процесса и максимальное рабочее давление.

Результаты опытов принедзны в таблице.

Пример 2. Проводят окисление раствора арсенита натрия. В качестве исходного материала используют 0,5 м раствора арсенита натрия с концентрацией мышьяка 50 г/л, в том числе 47,5 г/л трехвалентного мышьяка. Раствор подкисляют азотной кислотой до концентрации 50-60 г/л по HNG и подвергают окислению по методике, описанной в примере 1 по тем же трем вариантам, в том же аппарате. При этом также устанавливают степень окисления мышьяка, продолжительность процесса и максимальное рабочее давление. Содержание трехвалентного мышьяка по окончании процесса во всех трех вариантах составляют менее 0,05 г/л.

Результаты окисления приведены н таблице.

681107

Гале нит 1 (в сульфидном свинцо

ВОМ КОН центрате) Нет

Простая 65 80 О, 5-1

9 99,3

20-25

20-25

Простая 65

На высо- 65 те 1-10 см над поверхностью жидкос ти

Простая 80

Простая 75

На высо- 75 те 1-10 см над поверхностью жидкости

Есть

Есть

0,0-0,2

0,0-0,?

6 99,5

4,5 99,4

0 5-1

0,0-0,. 2

0,0-0,2

20-25

20-25

8 100

5 100

3,5 100

Раствор 1 арсенита 2 натрия 3

Нет

Есть

Есть

1. Патент ФРГ Р 2232570, кл. С 22 В 3/00, 1975.

Составитель A. Важина

Редактор T. Фадеева Техред 0 .Андрейко КорРектор С, Патрушева

Заказ 5036/26 Тираж 727 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из данных таблицы видно, что применение одновременного нагрева жидкой и охлаждения газовой фаэ с распы- 35 лением жидкости в газовом пространстве аппарата и вводом кислорода по поверхности раздела фаэ на высоте

1-10 см над уровнем жидкости не снижает степени окислэния материалов. 40

Предложенный способ окисления материалов азотной кислотой и кислородом по сравнению с известными способами (вариант 1 для каждого материала), снижает максимальное рабочее дав-4 ление за счет более интенсивного окисления нитроэных газов при пониженных температурах, а также ускоряет протекание процесса: с прямой подачей кислорода в 1,5 раза (вариант 2), с подачей кислорода на высоте 1-10 см 50 под поверхностью жидкости — в два раза (вариант 3).

Формула изобретения

1. Способ окисления соединений металлов, например сульфидов, азотной кислотой и кислородом при повышенной температуре с одновременной регенерацией азотной кис-оты в одном аппарате при диспергиров ии одной из фаз в другую, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения рабочего давления и температуры и увеличения скорости процесса, окисление ведут с охлаждением газовой фазы при диспергировании в нее жидкости.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что охлаждение газовой фазы ведут до 10-25 С.

3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем,,что кислород подают в газовое пространство над поверхностью раздела фаз.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе