Способ извлечения цветных металлов из сульфатных растворов

 

(54) Cfl0C05 ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ИЗ СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам извлечения цветных металлов, например никеля и кобальта из растворов.

Известен способ извлечения цветных металлов иэ растворов, включающий осаждение цветных металлов серосодержащими соединениями(1 ).

Недостаток способа - применение сероводорода, который является токсичным:и взрывоопасным реагентом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения цветных металлов из сульфатных растворов, например никеля и кобальта, включающий осаждение металлов тиосульфатом натрия(2 .

Недостатком известного способа является большие затраты на реагентосадитель, а также то, что растворы после осаждения содержат в больших количествах катионы натрия и серосодержащие анионы. Сбрасывание таких,растворов в природные водоемы недопустимо во избежание загрязнения окружающей среды.

Целью изобретения является удешевление извлечения и охрана окружающей

t среды.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу извлечения цветных металлов из сульфатных растворов, например никеля и кобальта, включающему осаждение металлов тиосульфатом натрия, раствор после отделения осадка цветных металлов нейтрализуют, упаривают, обрабатывают серой, известью и газообразным реагентом, отделяют обработанный раствор от твердой фазы и возвращают на осаждение цветных металлов.

Причем в качестве газообразного реагента используют реагент, выб" ранный из группы, содержащей кислород,воздух, сернистый газ и их смеси..

3771 4 рацией. Твердая фаза в основном представлена гипсом, с ней удаляется также большая часть примесных металлов. фильтрат представляет собой тиосульфат натрия или смесь тиосульфата натрия с сульфатом натрия, в нем содержится также незначительное количество ионов кальция. Такой раствор можно использовать для осаждения цветных металлов иэ новой порции сульфатного раствора, после чего вновь регенировать осадитель.

Таким образом может быть обеспечена многократная циркуляция при отсутствии сбросных растворов.

Данным способом можно извлекать из растворов никель, кобальт, медь и некоторые другие металлы.

Пример 1. Извлечение метал лов осуществляют иэ раствора, содер5

io

20 жащего, г/л: никель 29, 5, кобальт 1, 3, серная кислота 1,0.

8 качестве реагента-осадителя используют раствор, содержащий

270 г/л тиосульфата натрия и 60 г/л сульфата натрия. Сульфат натрия не осаждает цветные металлы, но наличие его избытка в растворе после осаждения упрощает дозировку реагентов (извести и серы), препятствуя переходу ионов кальция в регенерируемый раствор.

Осаждение никеля и кобальта ведут в лабораторном автоклаве емкостью

3 л 1 л никельсодержащего раствора

l смешивают с О, 6 л осадителя, смесь помещают в автоклав, нагревают до .135 С и обрабатывают при переме25 зо зз шивании в течение 1 ч. Пульпу после осаждения охлаждают и фильтруют на вакуум-фильтре. Кек, представляющий собой дисульфид никеля, перерабатывают известными способами.

45 ьо

С.

Раствор, содержащий 18 г/л серной кислоты, нейтрализуют молотым техническим известняком (активность

703 ). Нейтрализацию ведут в открытом сосуде при комнатной температуре, при перемешивании в течение 15 мин.

Расход известняка 50 г, конечный рН 11. Образовавшийся осадок, состоящий в основном из гипса, отделяют фильтрацией.

Фильтрат упаривают кипячением в открытых стеклянных сосудах до объема 0,6 л. Упаренный раствор подвергают обработке сером и нъ3 93

Способ осуществляют следующим об-. разом.

Сначала раствор нейтрализуют и упаривают. Затем упаренный раствор обрабатывают серой, известью и газообразным реагентом, выбранным из группы, состоящей из кислорода, воздуха, сернистого газа и их смесей.

Обработанный раствор отделяют от твердой фазы и возвращают на осаждение металлов. Нейтрализацию осуществляют для связывания свободной серной кислоты, образующейся в процессе осаждения металлов тиосульфатом. 8 качестве нейтралйзаторов можно использовать известь, известняк и другие реагенты. Операцию осуществляют при атмосферном давлении и температуре, не превышающей температуру кипения раствора.

Упаривание раствора осуществляют с целью его концентрирования путем кипячения раствора при атмосферном давлении или под вакуумом..

Обработку упаренного раствора о серой и известью ведут при 60-150 С, предпочтительно 75-90 С. При этом образуются сульфид, полисульфиды и тиосульфат кальция, которые всту" пают во взаимодействие с сульфатом и политионатами натрия, содержащимися в упаренном растворе. В результате образуются тиосульфат, сульфид и полисульфиды натрия, а также гипс.

Содержащиеся в упаренном растворе примесные металлы (железо, магний и другие ) осаждаются в виде сульфидов и гидроокисей.

Обработку газообразным реагентом можно осуществлять после обра ботки раствора серой и известью или одновременно с ней. В процессе обработки реакционной массы газообразным реагентом сульфиды и полисульфиды, взаимодействуя с сернистым газом или с кислородом, также переходят в тиосульфат.Обработку кислородом (воздухом) следует вести при

60-120 С, предпочтительно 60-90 С, парциальном давлении кислорода

0,08-0,8 ИПа, предпочтительно О, 1О, 3 ИПа. Обработку сернистым газом или его смесью с кислородом (воздухом) можно осуществля.ь, барботируя гаэ через раствор при атмосферном давлении. Оптимальная температура обработки в этом случае равна 60-65 о

Обработанный раствор отделяют от твердой фазы сгущением и/или фильт5 9337 вестью. Для этого раствор помещают в автоклав емкостью 1 л, загружают в него 65 r молотой технической серы и 77 r технической извести с активностью 804,. нагревают до 80 С s и обрабатывают при перемешивании в течение 3 ч. Полученную пульпу охлаждают до 70 С и обрабатывают в о том же автоклаве техническим кислородом при парциальном давлении кислорода 0,2 ИПа в течение 1 ч. Конечную пульпу охлаждают и фильтруют на вакуум-фильтре. фильтрат по своему составу практически соответствует .исходному осадителю (концентрация 15 тиосульфата натрия 276 г/л, сульфата натрия 58 г/л, кальция 1,4 г/л ).

Выход фильтрата 0,54 л. Кек представляет собой гипс, загрязненный примесями. 20

Для компенсации механических потерь фильтрат доукрепляют 0,06 л свежего осадителя, после чего используют для осаждения металлов из новой порции сульфатного раствора. Цикл 2э переработки сульфатного раствора, включающий осаждение никеля и кобаль- < та, отделение сульфидного осадка, нейтрализацию, упаривание, реагентную обработку раствора и отделение об-,я работанного раствора от твердой фазы повторяют многократно. При этом состав регенерируемого раствора и степень регенерации а. также степень осаждения и качество осадка, остаются постоянными.

Показатели предложенного способа по примеру 1 приведены в табл.1.

Пример 2. Сульфатный раствор содержит, г/л: медь 8,2; никель

29,5,- кобальт 1,3, серная кислота 10. Состав осадителя такой же, как в примере 1.

Осаждение меди ведут в стеклянном сосуде емкостью 2 л, 1 л исходного о раствора нагревают до 90 С, вводят

О, 1-2 л осадителя и обрабатывают при перемешивании в течение 15 мин.

Конечную пульпу фильтруют. на вакуумфильтре, отделяя осадок сульфидов меди.

Раствор нейтрализуют 15 г соды до рН 3, 5, после чего смешивают его

71 6 с 0,6 л осадителя и осаждают никель и кобальт.

Осаждение никеля и кобальта, отделение осадка и нейтрализацию осуществляют так же, как в примере 1.

Упаривание ведут до обьема 0,78 л.

Упаренный раствор помещают в автоклав емкостью 1 л, вводят 36 г молотой серы и 86 г извести и перемешива" ют полученную суспензию при 80 С в течение 3 ч. Затем реакционную .массу барботируют сернистым газом при 60 С в течение 2 ч, после чего фильтрацией отделяют раствор от твердой фазы. Регенерированный раствор направляют на осаждение металлов из новой порции сульфатного раствора. Доукреплять осадитель не требуется, так как потери натрия скомпенсированы содой, введенной на стадии нейтрализации, а потери серы увеличением суммарного расхода серосодержащих реагентов молотой серы и сернистого газа.

При многократном повторении цикла извлечения металлов основные показатели. способа остаются неизменными, Показатели предложенного способа по примеру 2 приведены в табл.2.

Как видно из приведенных данных, предложенный способ извлечения металлов позволяет регенерировать осадитель и создать бессточную технологию. При этом для регенерации используются дешевые реагенты C сера, известь, кислород, воздух, известняк), вы,пускаемые промышленностью в больших количествах, или являющиеся (сернис тый гаэ ) побочными продуктами метал-.

I лургических производств.

Суммарные затраты по предложенному способу Составят 650-700 р. на 1 т никеля, что экономически эквивалентно наиболее дешевому сероводородному способу.

Все операции способа могут осуществляться в непрерывном режиме в обычной гидрометаллургической аппаратуре, применяемой в отечественной промышленности °

93377

1 1

1 1 ! I

I I о

tu

G o P

fg л

3О Е о х

Э Y <Х

X 1 Я

Д э со

K e

CL Y X

<33 X O

Z ф о о и ф I»

I ф 1

I

3O l

I

3

l

l

1! 1

3! 1

I I

I cd I

<и ! 1

3 — «3

I I

I 1

1 I о

tO3

1 I

I 1

1 1

I 1

Г 1

1 I

1 1

I 1

1 г< I

1 i I

I 1

1 I

1 дФ л

1 Е

I М

1 <Х

1 ф

v о

1 ф

I Э

1 X

1 X

I <33

I 3E а

1 Э

1 Cf. о и

l сО л о о О о

I

I ° е-< t

I

ОЪ л м

-з.

° — О л

-з.

« м

1 д л ф С; У щ о эq сС

X Y O е < о у Д е с>х сел

m Y m фso х ьо -а. м м л (Fl CJl

01 О\

О -Ф л л м

<ь

СО

СЧ

ОЪ

LA мг

О\

ОЪ

I

1

1

I ф

I

1 !

1 о

1 3) I э

r Eae э о мхэ

CL С 3С

Ф е с(С X <33 о О

o eo

1 а<

1 !

l 1

l л

01 л

ОЪ

ОЪ

СО о О о м О

М\

CV О

1 (D

1 SО ! х

1 Э х е о

I С С

1 m

<г v г о

1

1

Зл — !3

I 1

l 1

1 I

Ь 1

1 T 1

01 ОЪ

О (УЪ

ОЪ CA

0 О

I

1

° г4 1

3 Р 3

I 1

1-3

1 I

I 3

3 «3 1

tO I

1 !

I

I !

". 1 1

1

1

1 ! !

3 л ч> л о

« ъО л о

Х)ЕИ е 3

Х Z е ао сэр ф О

zmo о л о о

C) о

C) о о

C) л

С<О

C) о

1

I

1

1

1 !

l

1

1

Д I (3 х е

Е X X с е х

Э L =Т

3Ч л

3- Э а и аа

I (m a л О о м л о о л

<Г\

Х а л о л о

СЧ л

<Ч о О л

<Ч. <Ч м.

ЧР

СЧ .

1 !

Д 1 Ко

Е л

I Е Х S

СФК

1 Э L =3

l ь- Ф <<ь и а а

1

I Д

< a

° 1

< 1 1 с<+

1 < 1Ч

3!

33 ч

1 <3:<

I .с!

< Ф<

1 I-!

1 S l Ф

С33 г <33! 3Д

О<

О l Cd

1 1, ;Ь 1 ! ml I

I 0

I } < <л 1

<.31 С>

Ot

И<

1 I

1 1 л.

l 1

3 1

1 3 1

Y 1

1 S I

1 5 1

< 1

СО <О

О О л

ОЪ О

01 ОЪ

l

1

1

I

1

1

1

I

I

1

<

l

3

° I

I !

1

1

I

3

I

3

I

1

I

I

1

I

1

1 .

1

1

I

1

1

)

1

1

l !

1

1

1 !

1

1

I

1

1

1

I

I

l

1

1 I

1 1 о

to !.

I 1

1 1

3 1

3 —.4 оМI I

1 1

I 1

I т.<

1 1

I 1

l

1 1

I H 1

1 2 I

1 I

1 1

Г 33

I 1

1 1

1 Д 1

Iu 3

1 1 ! 1

1 1 с <+

С .<

L < I

1 ! cd 1

-

3<; I

41 л — — -3

<Х 1 М о о

1 1 и Г

m 1 1 OA

1 и 1 о 0 1 с4

1 1

1

1

1

1

l

1

1

1

1 !

1

I

<

< !

<

1

3

1

1

I

<

1

I

-1

I

1 !

I

1

1

1

1

1

1

1

l

l

1

I

I

1

1

1

1

1

1

1

1 !

1

1

1

1,3337

Составитель Л.Рякина

Редактор О.Персиянцева Техред К.Иыцьо Корректор И.Демчик

Заказ 3868/9 тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, I-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

У

Формула изобретения

1. Способ извлечения цветных металлов,из сульфатных растворов, например никеля и кобальта, включающий осаждение металлов тиосульфатом натрия, отличающийся тем, что,. с целью удешевления извлечения и охраны окружающей среды, раствор после отделения осадка цветных металлов нейтрализуют, упаривают, обрабатывают серой, известью и газообразным реагентом, отделяют обработанный раствор от твердой

71 10 фазы и возвращают на осаждение цветных металлов.

2. Способ по и. 1, о т л и ч à ющ .и и с я тем, что в качестве газообразного реагента используют реагент, выбранный из группы, содержащей кислород, воздух, сернистый газ и их смеси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка франции Ю 2285465, кл. С 22 В 23/04, опублик. 21.05.76.

2. Авторское свидетельство СССР

М 810844, кл. С 22 В 3/00, 1979.