Способ обработки материалов на основе железа,содержащих цветные металлы
Патент 1027211
Авторы
Способ обработки материалов на основе железа,содержащих цветные металлы
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3385268/22-02 (22) 22.01.82 (46) 07.07.83. Бюл. И 25 (72) Г.Ф. Резванов, Н.Ф. Иванова, Е.И. Ежов, М.В. Клементьев и Л.А. Огородникова (71) Государственный проектный и научно-исследовательский институт
"Гипроникель" (53) 669.243:669.253 (088.8) (56) Journal of Metals, 1976, 28, 11 4, р. 32-37
2. Патент США М 4042474, кл. 204-212, 1977. (54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ
НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, СОДЕРЖАЩИХ ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ, включающий стадиальное выщелачивание их раствором кислоты в присутствии кислорода с одновре„.SU„„ iOaVa» А
q gС 2l В 3/00; С 22 В 2 04 менным или последующим осаждением железа из растворов и извлечением из них цветных металлов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью предотвращения образования взрывоопасной водородно-кислородной смеси газов в процессе выщелачивания и уменьшения расхода реагентов на осаждение железа, выщелачивание сплава на первой стадии ведут сернистой кислотой или смесью ее с сер" ной при содержании сернистой кислоты в растворе в количестве 20- 1004 от общего расхода кислот, и процесс ведут до постоянного значения рН, а затем на второй стадии выщелачивание продолжают при 80- 100 С и парциальном давлении кислорода 315 ати до растворения цветных металлов и осаждения железа.
1() 27211
Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано при переработке окисленных никелевых руд, океанских конкреций на металлизированный продукт на основе железа.
Известен способ переработки материалов на основе железа, содержащих цветные металлы )1)
Недостатком этого способа является то, что в процессе выщелачивания кислород, подаваемый на окисление железа, образовывает взрывоопасные смеси с выделяющимся водородом, Наиболее близким к .изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ обработки материалов на основе железа, содержащих цветные мсталлы, включающ: и стадиальное выщелачивание их раствором кислоты B присутствии кислорода с одновременным или последующи» осаждением железа из растворов и извлечением из них цзетных металлов ) 2 )
Недостатками известного способа явл.я:ются:
ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДа B ПРОЦЕССЕ ВЫщeлачивания в атмосферу кислорода с образованием взрывоопасных смесей; применение двух реагентов — кислорода и соли щелочного металла (сульфат натрия) для окисления железа B рас, ворах выщелачивания с двух до трехвалантного состояния и осаждения его из растворов в виде ярозита 1a C,, .- Од, .,,OH !„. загрязнение окружающей среды сульфатом натрия, сбрась ваемым с жидкой фазой пульпы в хвостохранилище, неприменимость способа к переработке бсдного ферроникеля, требующего большого количества сульфата натрия для связывания всего железа в ярозит натрия.
Целью изобретения является предот. вращение образования взрывоопасной водородно-кислородной смеси газов в процессе выщела-:ивания и уме->ьшение расхода реагентов на осаждение железа.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки материалов на основе железа, содержащих цветные металлы, включающему стадиальное выщел чиBание их раcòBо" ром кислоTbl в присутствии кислорода с одновременным или последующим осаждением железа из растворов и извлечением из них цветных металлов, выщелачивание сплава на первой стадии ведут сернистой кислотой или смесью ее с серной при содержании сернистой кислоты в растворе в количестве
) 20- 100/ от общего расхода кислот, и процесс ведут до постоянного значения рН, а затем на второй стадии выщелачивание продолжают при 80-150 С и
1() прациальном давлении кислорода
° 15 ати до растворения цветных металлов и осаждения железа.
По предлагаемому способу в качестве исходного сырья используют магнитный концентрат следующего химического состава, вес. :
Tг- 75,2; М1 6,8, Со 0,71, Fe 73,3; N 6,8; Со 0,68.
Крупность концентрата (-) 0,16 мм, 100ic Загрузка в аппарат магнитногo концентрата — 500 г, раствора кислот — 2,0 т.
Общее количество кислоты, подаваемой в аппарат, рассчитывалось как
2 2-3-кратный избыток от стехиометрии на растворение цветных металлов.
Первую стадию выщелачивания необходимо вести при 20- 100"Ñ до полной нейтрализации всего количества введенной ки-лоты, т.е, до постоянного значения рН.
На данной стадии выщелачивания кислота расходуется в основном на растворение железа. Цветные металлы переходят при этом в раствор B незначительном количестве, На данной стадии выщелачивания растворение железа в присутствии сернистой кислоты не сопровождается выделением водорода в газовую фазу, Можно предположить, что растворение железа смесью кислот будет сопровождаться образованием тиосульфата железа, который реагирует с серной кислотой с образованием сульфата железа и элементарной серы. Затем элементарная сера соединяется с атомарным водородом, образуя сероводород который осаждает сульфатное железо в виде сульфида, При этом выделения водорода в гао зовую фазу также не происходит.
Затем пульпа с первой стадии поступает на вторую и выщелачивание ее продолжают при 80-150 С в присутствии кислорода (или кислорода воздуха ) при парциальном давлении кислорода
3-15 ати. На второй стадии происходит
1027211
20 окисление железа и термический его гидролиз, а цветные металлы при этом переходят в раствор. При таком ведении процесса выщелачивания водород в газовую фазу выделяется в незначительном количестве на второй стадии выщелачивания табл. 1, 3 и 4).
После окончания выщелачивания производится отделение твердого от жидкого по известной технологии.
Пример 1 . Оптимальное соотношение серной и сернистой кислоты при двухстадийном выщелачивании.
Режим I стадии выщелачивания: температура 90 С, продолжительность 15 ч.
Режим II стадии выщелачивания: температура 100 С, парциальное давление кислорода 7 ати, скорость стравливания газовой фазы 2,0 л/мин.
Выщелачивание металлизированного продукта смесью серной и сернистой кислоты не сопровождается образованием взрывоопасной водородно-кислородной смеси газов при содержании 25 не менее 203 сернистой кислоты от общего количества кислот (менее
4,7Ъ Н ).
Выщелачивание металлизированных продуктов смесью кислот необходимо проводить в технологических схемах с регенерацией серной кислоты при электролитическом выделении металлов из растворов. В этом случае потери кислоты в схеме можно компенсировать
35 подачей на выщелачивание сернистой кислоты.
Пример 2 . Температурный интервал и продолжительность I стадии выщелачивания металлизированного продукта смесью серной и сернистой кислот.
Режим выщелачивания: исходная концентрация серной кислоты 46,7 г/л, исходная концентрация сернистой кислоты 40,5 г/л
В табл. 2 показано изменение кислотности раствора íà I стадии выщелачивания металлизированного продук
Тд.
В опыте М 2 в первые минуты перемешивания пульпы..температура самопроизвольно повысилась от 20 до 40 С за счет тепла химических реакций. В дальнейшем она поддерживалась на этом уровне подогреванием пульпы.
Процесс нейтрализации смеси кислот íà J стадии выщелачивания протекает быстро и заканчивается при
20-40 С в течение 10 мин, при более высокой температуре — в процессе разогрева пульпы без подачи кислорода, Нейтрализация смеси кислот не сопровождается выделением водорода в газовую фазу.
Пример 3 . Температурный интервал процесса выщелачивания магнитного концентрата сернистой кислотой s две стадии беэ образования взрывоопасной водородно-кислородной газовой фазы.
1 стадия выщелачивания проведена в период разогрева пульпы до требуемой температуры в отсутствие кислорода.
Режим выщелачивания II стадии: парциальное давление кислорода ати, исходная концентрация сернистой кислоты 98,3 г/л, скорость стравливания газовой фазы 2,0 л/мин, В табл. 3 представлено изменение состава газовой фазы на tl стадии выщелачивания магнитного концентрата сернистой кислотой при различной температуре.
В данном диапазоне температур применение сернистой кислоты с предварительной ее нейтрализацией перед выщелачиванием в отсутствие кислорода позволяет вести выщелачивание металлизированных продуктов без образования взрывоопасной смеси газов.
Повышение температуры выщелачива; ния от 80 до 1 0 С ускоряет процесс растворения металлов и скорость гидролиэа железа. о
При 80 С максимальное извлечение металлов в раствор — никеля 961, кобальта 947. - достигается в течение четырех часов выщелачивания магнитного концентрата, при 100 С вЂ” в течение о двух часов, при 150 C — в течение
0>5 ч
Пример 4 . Пределы парциального давления кислорода, обеспечивающие получение невзрывоопасной газовой фазы при двухстадийном выщелачивании магнитного концентрата сернистой кислотой.
I стадия выщелачивания произведена без кислорода в период разогрева пульпы до 100 С.
Режим II стадии выщелачивания: температура 100 С, скорость стравли," вания газовой фазы 2,0 л/мин.
027211
15 ати происходит без образования взрывоопасной газовой фазы, но скорость выщелачивания при этом увеличивается незначительно, поэтому повышать давление экономически нецелесообразно.
Таким образом, предложенный способ гидрометаллургической переработf0 ки металлизированного сплава на основе железа позволяет: получить невэрывоопасную водородно-кислородную смесь в процессе выщелачивания, уменьшить расход реа15 гентов за счет того, что осаждение железа проводится без использования сульфата натрия, вовлечь в переработку бедные сплавы по содержанию цветных металлов.
Таблица 1
Извлечение металлов в раствор
Н О, продукт от суммы
Состав газовой фазы, 4
Продолжительг 504
r/ë
Опьп
Н,50,, г/л ность
Со
О, выщелачивания мин
4 3 10 О 2 38 7 59 6
1 92,0 4,1 96,1
20 О
40 О
60 0
80 0
12,9
20 О
40 О
60 0
80 О
100 О
2 82 3 12 2 94,5
3 77,6 16, 2 93,8
17 ° 3 10 0,5 74,4 24,3
96,5 2,6
99,2 0
20 0
40 О
3 1
В табл. 4 дано изменение состава газовой фазы íà li стадии выщелачивания магнитного концентрата сернистой кислотой при различном парциальном давлении кислорода.
Выщелачива ние металлизированного продукта сернистой кислотой предотвращает образование взрывоопасной водородно-кислородной смеси газов
< H> 4,7Ц при парциальном давлении кислорода не менее 3,0 ати.
При более низком парциальном давлении кислорода резко уменьшается скорость окисления железа и осаждения его иэ растворов выщелачивания, а также происходи выделение водорода в газовую фазу больше 4,73.
Процесс выщелачивания при парци. альном давлении кислорода больше
72,8 26,3
99,0 0
99,2 О
99,2 О 96,7 94,9 2,5
55,2 43,8
88,8 13,6
99,2 0
99,4 О
99,2 О
99,2 О.. 94,6 94,4 2,1
1027211
LîñòàB газовой фазы о
Н
НSO г/л
Продолжиттельность
Н 50, праду кт от суммы
Со
ЯО О выщелачивания, мин
0 994 0
0 99,4 0 93,1 93,5
1096,0 23
0,9 97,0 1,9
0 992 0
0 99,3 0
0 99,2 0 94 5 90,9
1,4 96,6 1,4
80
2 5
20,1 10
40
0,8
45,4 10
20 1,1 96 0 2 65
40 0 99 8 0
80 0 99 8 0 96,7 95 7
5 2,2 94,8 0,6
20 1 2 93 0 3,8.
40 0,8 95,0 2,5
60 0,6 96,3 2,3
80 0,1 93,7 2,7
100 0 96 5 2 8 93 3 89 1
2,6
100
0,6
Таблица 2
Продолжительность 1 стадии, мин
50 60
30
0 10 20
100 100
5,25 5,23
20 40
5,28
Температура, С рН раствора
Температура, С рН раствора
5,21
5 50
100 100 100 100
5,24 5 23 5,23 5,24
40 40 40 40
5,75 5,78 5,80 5 80 рн
4 72,0 18,1 90,1
5 48,7 40 5 89,2
6 0 58,0 58,0
Опыт, Параметры режима
60 0 99 2
Продолжение табл. 1
Извлечение металлов в раствор
1027211
Состав газовой фазы, Температура, С
Опыт
96,0
0,8
0,7
0,6
96,5
0,2
О 5
0,4
98,0
t,0
100
0,16
0,6
98,0
1,0
100
0,50
95 2
1,0
0,2
99,0
100
100
2,0
0,0
1,О
110
99 0
0,5
0 5
0 5
99,0
110
1,0
97,5
150
98,2
150
0 5
99 0
0,5
150
1,0
Таблица
Опыт
РО ати
Продолжительность
Состав газовой фазы, выщелачивания, ч
99,5
97,6
2,1
92 5
7,1
0,5
97,5
2,1
1,0
0„4
95,4
4,15
0,1
99 9
98,0
0 5
2,0
97,4
1,0
2,0
Продолжительность выщелачивания, ч
1,0 О 16
3,0 0,16
99,5
99,0
Таблица 3
1027211
Продолжение табл. 4
Состав газовой Фазы, Продолжительность ати
Опыт вьицел а чи— вания, ч
98,9
0 95
0,16.97,3
0,75
2 5
0,40
0,5
5,0
1,55
97,5
99,8
l,0
0,20
98,0
0,4
l,0
0,16
98,0
0,6
1,0
0,4
70 0,5
3,1
95 2
1,0
99,0
0,2
98,1
0 5
1,0
0,8
98,4
0,16
0,3
98,7
150 05
0,9
0,1
1,0
99,7
Составитель Л. Рякина
Редактор Л. Гратилло Техред Т.Иаточка
Корректор Г. Огар
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 4674/28 Тираж 568 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изоберетений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5