Способ очистки сульфатных цинковых растворов от железа

Способ очистки сульфатных цинковых растворов от железа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПСЮОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ ОТ ЖЕЛЕЗА, включающий восстановление ионовтрехвалентного железа до двухвалентного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии затравки, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и устранения потерь цинка с железистыми осадками, окисление ионов двухвалентного железа ведут при рН 1,01 ,65 и концентрации кислорода окислителя 0,075-0,11 г/л. г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И

РЕСПУБЛИН цр С 22 В 19/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ - й, у" . V (21) 3567735/22-02 (22) 24.01.83 (46) 15.10.84. Бюл. № 38 (72) А.К.Пинаев (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им, Серго Орджоникидзе (53) 669 .536.23(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 696062, кл, С 22 В 19/26, 1978.

2. Патент Бельгии ¹ 7242 14, кл. С 22 В, 1972.

„.SU„„ l 118705, А (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ

ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ ОТ ЖЕЛЕЗА, включающий восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалентного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии затравки, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и устранения потерь цинка с железистыми осадками, окисление ионов двухвалентного железа ведут при рН 1,01,65 и концентрации кислорода окислителя О, 075-0, 11 г/л .

t 1118

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в гидрометаллургии цинка, Известен .способ очистки сульфатных цинковьм растворов аммиаксодержащим реагентом при 95-100 С t 13.

Недостатком этого способа является то, что на осаждение железа расходуется значительное количество аммиака и серной кислоты, что существенно снижает экономическую эффективность способа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому Результату является способ очистки сульфатных цинковых растворов от железа, включающий восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалентного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты

I и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии затравки.

По этому способу железосодержащий раствор, полученный при вьпцелачивании цинковых кеков, обрабатывают 4 в три стадии: восстановление Ре до

Fe 4 добавкой ZnS до получения

Fe :Fe,ñ 0,05, предварительная ней,,трализация серной кислоты раствора добавкой огарка от обжига цинковых концентратов до рН 1,7-3 с осаждением большей части железа на этой операции, окисление воздухом остатка железа в растворе с последующим осаж- .1 дением Fe при повьппении рН раствора за счет введения огарка.

В качестве катализатора процесса осаждения железа в растворе должно быть более 300 мг/л меди $2).

Однако при осаждении железа для нейтрализации образующейся гидролизной кислоты применяют цинковый огарок. Из-за высокого значения рН (до 3) нейтрализация идет медленно.

Производительность процесса очистки раствора от железа вследствие этого

45 невысокая. Использование огарка в качестве нейтрализатора гидролизной кислоты усложняет процесс, так как ! требуется жесткий и сложный контроль

/ за скоростью растворения окиси цинка 50 огарка и связанной с ней величиной: рН раствора. Кроме того, железистые осадки содержат много цинка (8-9X) и относительно мало железа (50X) .

Переработка таких осадков с целью 55 извлечения цинка (а также меди, свинца и благородных металлов, вносимых огарком) связана с большими за705 3 тратами. Практически этот цинк теряется. Железистые осадки иэ-эа высокого содержания в них цинка теряют свою ценность как сырье черной металлургии.

Цель изобретения — упрощение процесса и устранение потерь цинка с железистыми осадками.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки сульфатньм цинковых растворов от железа, включающему восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалеHT ного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии,затравки, окисление ионов двухвалентного железа ведут при рН

1,0-1,65 и концентрации кислорода окислителя 0,075-0, 11 г/л, /

Способ осуществляется следующим образом.

Раствор, содержащий железо, серную кислоту и цинк, в количестве 500 мл нагревают нейтрализуют огарком серную кислоту, После отделения остатков огарка в раствор загружают затравку Fe О, в виде тонкодисперсногЬ кристаллического порошка и затем .вводят в раствор окислитель небольшими порциями для окисления Fe . Процесс окисления проводят при интенсив-. ном перемешивании лопастной мешалкой

Через 3 ч опыт прекращают, отделяют огарок фильтрацией. Раствор обрабатывают цинковым концентратом для пере вода Fe + в Fe +, отделяют остатки концентрата и начинают вторую стадию осаждения железа. Для затравки используют железистый осадок первои

t стадии.

Пример 1. Раствор, содержа-. щий, г/л: Fe 18; Н S04 10; Zn 50, в количестве 500 мл нагревают до

90 С, нейтрализуют огарком серную кислоту до рН 1,65. После отделения остатком огарка в раствор загружают 15 r Fe,0, затравки (тонкодисперсный кристаллический порошок) и при

85 С начинают вводить в раствор перекиси водорода Н О (ЗОХ-ный водный раствор) небольшими порциями (по 0,30 см через 5 мин) для окисления Fe2" . Процесс. окисления проводят при йнтенсивном перемешивании раствора лопастной мешалкой. Через

3,0 ч Опыт прекращают, отделяют осадок фильтрацией. Раствор обрабатыщ ют цинковым концентратом (15 г), 1118705

ВНИИПО Заказ 7379/21 Тираж 602 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектам, 4 для перевода Fe "+ в Fe + при 95 С в течение 45 . мин. Отделяют

1 остатки концентрата и начинают вто- рую стадию осаждения железа. Для затравки используют железистый осадок первой стадии. Окислитель загружают по О, 6 см . через 5 мин. 3а две ста-, дии (5 ч) загружают 36,0 см раствора пероксида водорода, т.е. стехиометрическое количество. Расход кисло 1О рода окислителя Н,О, 1,01 г/ч . Сред-. няя концентрация кислорода в растворе 0,084 г/л.

После окончания второй стадии (2,0 ч) осадок и .раствор подвергают 15 анализу на железо. Содержание железа в осадке (вместе с затравкой) составляет 60Х, серы О,ЭХ, цинка 0,25Х.

Вес осадка 39 r. Раствор после двух стадий содержит 2,5 г/л Fe. рН раст- 2ä вора 1,65.

Пример 2. Раствор, содержащий, г/л: Fe 15; Zn 50; Н,$0 20, полученный при вьпщелачивании цинкового кека отработанным электролитом, 25 взятый в количестве 500 мм, нагревают до 90 С, обрабатывают. цинковым концентратом (ZnS) для восстановления находящихся в растворе ионов

Fe + до Fe +, нейтрализуют огарком сво-Зо бодную серную кислоту до рН 1,S отделяют остатки огарка и вводят в него 15 r затравки (Fe 0,) . Загрузкой в раствор МпО, начинают окисление

Fez+ до Ре +при 97 С. За первую ста35 дию (Э ч) загружают 3,5 r MnO для осаждения 70Х железа. Концентрация кислорода окислителя в растворе составляет 0,075 г/л.

После первой стадии отделяют раст-4О рор от осадка и восстанавливают Fe цинковым концентратом (10 r) при

98 С в течение 20 мин и отделяют ос-, татки концентрата. Во второй стадии в раствор загружают железистый оса45 док первой стадии в качестве затравки и начинают вводить МпО при перемешивании раствора. За 1,5 ч загружают 5,5 r МпО, . Осадок второй стадии отделяют и подвергают хими/. ческому анализу. Содержание железа в осадке составляет 60Х (вместе с затравкой), цинка О, 1 5Х, серы О, 20Х .

Вес сухого осадка 33 r. pH раствора

1,2. Содержание железа в растворе снижается до 2,2 г/л. Расход кислорода 1,14 r/÷. Концентрация кислорода окислителя в растворе 0,095 г/л.

Пример Э. Раствор, содержащий, г/л: Fe 15, Zn 50; Н S04 20, полученный при выщелачиванин цинкового кека, взятый в количестве 500 мп, нагревают до 97 С, обрабатывают цинковым концентратом для перевода Fe + в Fe +, нейтрализуют огарком до рН

1,3, вводят 15 г затравки (Ре О ), нагревают до кипения .(100 Ñ) и начинают порциями вводить МпО (по 4;5 г/u) для окисления Fe" в Fe + при интенсивном неремешивании лопастной мешалкой. Через 3,5 ч в растворе остается 0,13 r/л Fe. Рентгеноструктурный анализ осадка показывает, что он состоит из Fe,O, с небольшим количеством примесей (Zn 0,29X, S 0,20X).

Вес осадка составляет 36,5 г (вмес- те с затравкой). Значение рН 1,0.

Расход кислорода ИпО составляет

1,65 г/час.

Концентрация кислорода окислителя в растворе О, 1 1 1 /л .

Таким образом, по предлагаемому способу. можно подвергать очистке растворы от железа по весьма простой технологии, не связанной с использованием огарка для нейтрализации гидролизной серной кислоты и, следовательно. ., исключающей потери цинка с железистыми осадками.

Для окисления железа можно использовать простые окислители — марган1 цевый анодный шлам или пероксид водорода. Диоксид марганца МпО, в процессе электролиза регенерируется, что делает процесс наиболее эффективным с замкнутым циклом производства.

Содержание марганца в растворе получается при этом невысокое 7-8 г/л, что вполне приемлимо для цинкового производства.

Осадки хорошо фильтруются, отстаиваются, так как имеют кристаллическую структуру. Содержание железа в них достигается 59-64, т .е ° намного больше, чем по прототипу, а цинка— не более 0,1-0,2X.