Способ осаждения сулбфидов цветнб1х металлов

Способ осаждения сулбфидов цветнб1х металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.IV.1969 (№ 1324089.23-26) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 14.VI.1972. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 7Л I I. !972

Комитет Il0 делам изооретений и открытий ори Совете Министров

СССР.8.511

Авторы изобретения

Г. С. Викторович, Д. И. Лисовский, В. Э. Клец, А. Д. Михнев, В. В. Наумов, А. П. Сериков, К. К. Белоглазов и Я. М. Шиеерсон

Московский институт стали и сплавов, Иркутский политехнический институт и Проектный и научно-исследовательский институт

«Гипроникель»

Заявители

СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ

СУЛЬФИДОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к гидрохтеталлургпи цветных металлов, в частности к спосооам из влечения и концентрирования этих металлов из кислых растворожив .путем их осаждения в виде сульфидов. 5

Известен способ осаждения сульфидов цвет,HbIx,ìåòàë IoB, например никеля, кобальта, обрабогкой кислых расвворов, ихьеющнх рН 1 — 3, различными сульфидными соедннениями (сероводородом, сульфидом аммония, 10 ,сульфидоы натрия) при 90 — 160 С, интенсивном перемешивании и по вьешенном общем давлении B,ïðècóòñò âèrr оборотного осадка сульфидов. Однако все указанные соединения токсичны и требуют коррозионностойкой аппа- 15 рагуры для хранения перед использованием, а серо водород еще и взрывоопасен. Кроме roго, необходимо предварительно регулировать рН и нейтрализацию свободной кислоты, .одержащуюся в исходных технологических рас- 20 творах, поскольку при осаждении из кислых растворожив резко, возрастает расход сулыфидных соединений, уменьшаются скорость и глубина осаждения, а также в случае использования сульфидов натрия и аммония осложняет- 25 ся применение растворов в обороте из-за, накопления в них соответствующих iHQEIQIB.

С целью устранения указанных недостатко в предлагается способ, по которому в качестве сульфидного соединения используют кислоторастворимое соединение железа с атомным отношением железа, к сере от 0,85 до 1,0, которое расходуют в количестве, превышающехт экви,валентное, для образования cooTàåòствующих осаждаемых сульфидо в, а получающийся,при этом избыток сероводорода отво,дят, поддерживая парциальное давление сероводорода в реакционнойзоне не выше20кг/сми концентрацию свободной кислоты в раст воре не ниже 0,2 г экв .т.

С целью интенсификации процесса, по вышения качества оса дка и уменьшения объема а ппаратуры,для его обезвоживания указанное сульфидное соединение железа предварительно измельчают до средней крупности, меньшей средней крупности получаемых частиц сульфндо в цветных металлов, и вводят IB реакционное пространство coiaместно с частью ранее полученного осадка, составляю щей не менее

200% от веса осаждаемых сульфидов. Кроме того,,для дальнейшей интенсификации процесса и повышения степени осаждения цветных хтеталло в при одновременном снижении содержания железа,в осадке осаждение ведут при температуре не ниже 80 С,,предпочтительно

80 — 120 С, и парциальнохт давлении сероводорода не выше 10 кг/слт- "в течение че более

1 час.

3067i39

FeS+2H+= H S +Fe+-

Ha S+Me+> = N e S+2H+ (1) (2) Способ состоит,в следукицем.

В реа кц ио нном пространстве при соблюдении о пределенных условий две известныс порознь реакции проте как,т одновременно, причем двух валенгное железо переходит в раствор и не загрязняет осадок, а осаждаю щиеся по реакции (2) сулыфиды цветных металло в не обволакивают частицы суль|фидного соединения железа и Hp. препятствуют el о дальнейшему взаимодействиюю с ки=лотой. Бла цодаря этому реакция (1) протекает практически до конца, а осаж дениг сульфи дов по реаиции (2) цроисходит посредством сероводорода,,выделяющегося по ыр вой реакции. С вобо дная кислота, выделяющаяся по реа кции (2) эквивалентно осаждае.мому металлу, вступает во,взаи модействие по реакции (1) немедленно, т. е. нейтрализуется с одно временным выделением до полнительного количества серо|водорода, что ускоряет осаждение, обес,печивает полное растворение сернистого соединения железа и сдвигаетравновесие реакции (2) в сторону более .полного навлечения цветных,металлов из раствора в концентрированный сульфидный осадок. Таким образом, в одном а ппарате ilkpomcxopит одновременно образование сероводорода, оса ждение сулыфидо в цветных металлов и нейтрализация кислоты как содержащейся в исходном растворе, так и выделяющейся в ходе осаждения. Путем взаимнодействии указанного соединения со с вободHQH каис IQTQ?t исходного раствора е реакционной зоне накапливается изábITQIK серо водорода,. С его помощью можно создать .в реакторе заранее за данное парциальное давление сероводорода и отводить его избыток под эги м давлением.

В реактор периодически или непрерыв to вводят исходный раствор и предварительно измельченное вещество, содержащее кислотораст воримое сульфидное соединение железа.

Последнее |удобно подавать в виде суспензии, полученпо и с помощью любого имеющегося в налич|ии распвора или воды. Процесс ведут при 80 — 160 С и интенсивном перемеши вании в течение, времени, достаточном для BBBepmeния реакций осаждения. Пульпу, состоящую из конечнотo раствора и осадка, суль фндов, периодически или непрерывно выпускают из реактора и подвергают обычным операциям отстаивания, фильтрации и про мывки осадка, после чего сульфиды цветных металлов и маточный,,раcTIBop,HBIIlpBâëÿþò на переработку известны ми способами. На пример, маточный раствор воз вращают на оиислительное выщелачивание сырья цветных металлов, на окислительно- гидролитическое вы деление о киги железа и регенерацию кислоты или на;получение еулнфата; железа. Сульф идное соединение железа наиболее полно и быстро растворяется в кислоте, если

6)

65 оно состоит только из железа и серы в вышеуказанном атомном отношении. При этом образуются наиболее чистые осадки. Такое соединение нес-,o>Hmo получить, на пример, мз пирита путем его обработки при 700 — 1400 С в восстановительной атмосфере или вакууме, с доба экой металлического железа или п»остой,прокалкой в неокислительной атмосфере, в результате чего происходиT термическое и1!i химическое разложение пирита, обеспечивающее получение химичес ки активного соединения требуемого состава. Кроме того, существуют и готовые для ис пользования .природные вещества с .высокой реакционной с посо бностью: различные руды и концентраты, содержащие xiktcz! O Top acTzop >!мый |минерал пирротин. Вместе с тем на металлур гических заводах имеются в налич ги различные сульфидные железосодержащие полупродукты, удовлетворяющие требо ваниям данного способа, на при мер железистые штейны, включая металлизированные, и др, Во всех этих мате риалах, кроме частиц сулыфидного соединения железа„могут находиться еще и частицы сульфидов и металлической фазы, например частицы сульфидов цинка, меди, никеля, кобальта, металли Ieской меди, ферроникеля, феррокобальта и т. д. Все этн материалы при условии, что в них находится растворимое в кислоте сульфидное соединение железа пригодны для спользования в данном способе. Цветные, а также благород|ные металлы, содержащиеся в этих материалах, полностью переходят в î Bдок сульфидов, что создает до полните1ьные преимущества и обеспечи вает комплексность использования сырья. Предварительное и змельчение указанных материалов непосредстьенно перед прои,менением повышает их реакционную способность.

Пример 1. В титановом автоклаве обрабатывают раствор с концентрацией, г/л: 20 — 30 никеля,,2 — 3 кобальта и 20 — 30 серной кислоты. Сульфидное соединение железа получили путем плавки пиритного концентрата с добавкой металлическо го железа (скрапа),в восстановительной атмосфере с последую|щей грануляцией расплава в воду и доизмель чение>м полученных гранул на 100 о до 0,1 л ль Проводят две серии опытов. В первой из !!mix расход сульфидного соеди IelHktÿ железа составляет

10ОЯ нз расчета на стехнометрически необходимое количество для осаждения металзов или 68О/о для с вязыванпя всего находящегося в pacTIBope сульфат-иона в ферросульфат. При повышении тем пературы от 120 до 180 С извлечение цветных металлов в оса док,возрастает с 21 до 62 /о. Во второй серии опытов расход названного соединения, согласно Bblшеуказан ному расчету, 200 и 137 /о соответ"Tвенно. Из влечение никеля и кобальта в осадок при 120, 140,!150, 160 < 180 С 54, 100, 100, 100 и 91О/о соответственно.

Пример 2. Так ие же, что и |в примере 1, растворы обрабатывают при 150 С, изменяя 306739

65 расход сульфидного соединения железа от 63 до 177% из расчета на полное связывание в ферросульфат:всего сульфат-иона в растворе.

При расходе соединения около 115% извлечения никеля и кобальта в осадок достигает практически 100%. Осадки, полученные в примере 1 и 2, в оптимальных условиях содержат около 20 — 35% железа (остальное — цвет 1ые металлы и серп), а конечный раствор имеет рН около 5. Все цветные и благородные мегаллы, содержащиеся в небольших количествах в cóëbôèiäном соединении железа, переходят в сульфидный оса 10IK. Чтобы понизить содержание железа в осадке сульфидов цветных металлов и интенсифицировать,процесс, используют прием, согласно которому,в реакционном пространстве в результате взаимздействия частиц сульфидного соединения железа с раствором создают избыточное давление сероводорода, которое поддерживают не;выше

10 кг/сл 2, причем расход указанного соедш1ения увязывают с кислотностью исходного расTlBopB c та ким расчетом, что бы остаточная концентрация свободной кислоты в растворе была не ниже 0,2 нормалей.

Пример 3. Сульфидны м соединением железа, полученным, как описано в примере 1, обрабатывают раствор с концентрацией ни келя 19,9 г/л и кобальта 2,0 г/л при 120 С. Концентрацию серной кислоты в исходном растворе изменяют от 30 до 72,5 г/л, а расход ук;:,занного соединения — от 20 до 60% из расчета на полное связы вание в ферросульфат все"о сульфат-иона, находящегося в растворе. В заэи симоспи от сочетания кислотности исходного раствора и расхода названного соединен11я да1вление серово дорода в автокла ве составляет от 0,5 до 5,0 кг/сл -, кислотность конечного раствора изменяется от 0,4 до 0,8 нормалей, а извлечение цветных металлов в осадок — от

53,5 до 99,0%. При этом содержание железа в осадке не превышает 1,4 — 2,1%, а суммарное содержание никеля и кобальта находится в пределах от 60 до 65% (остальное — сера).

Если концентрацию кислоты в конечном растворе, увеличивая расход указанного соединения, снизить до 0,2 нормалей и ниже, то содержание железа:в осадке .возрастает до 6—

12%, а давление сероводорода повьвсится до 10 кг/сл1 и выше, что уменьшает скорость растворения сульфидного соединения железа.

При тем пературах от 80 до 140 С,процесс осаждения в оптимальных условиях заканчнвается за 1 5 — 45 л1ин. Если же температуру поддерживать ниже 80 или выше 160 С, то скорость процесса сокращается и содержание железа в осадке повышается даже при кислотности конечного раствора вы ше 0,2 нормалей. Дальнейшая интенсификация процесса и повышение ка чест1ва осадка достигаются,B том случае, когда сульфидное соединение жел- за в1во1д ят в реакционное пространство совместно с частицами ранее полученного осадка, играк щими роль затравки, центров кристаллизац ии для вновь осаждаемых сульфидо в, а так5

45 же, когда указанное соединение предварптель11о измельчают до средней величины частиц, hiGHbllli Й СРСДНЕ11 KPli11HOCTH ЧагтИЦ C1 ЛЬфИДОВ цветных металлов,,получающихся прп ис пользовании затравки.

П р и мер 4. В усло впях, соотвегствующ11х примеру 3, процесс ведут с оборотом ранее полученного осадка, расход которого изменяют от 100 до 400% по OTHOIIIPHHIO к весу осаждаемых за одну операцию сульф11дов и который вводят в реакционное пространство совместно с указанным соединением. Повьппение расхода затравки до 200% увеличивает в 1,5—

2 раза скорость осаждения и на 20 — 40 (относительных) снижает содержание железа в осадке. При этом осадок становится крупнокристаллическим, быстро отстаивается и OTмывается от маточного pacTIBopa и легко фильтруется. Повышение расхода затра вки сверх 200,7 при водит уже к незначительному ,улучшению показателей.

Ноевый способ прост и безопасен в осуществлении, поз во.7яет .вести процесс непрерывно, включая бес перебойный отвсид и утилизацию избыточного сероводоро да. Кроме того, OH применим к широкому кругу промышленных растворов,:в том числе содержащих примеси железа, кальция, магния, марганца, хрома, ал1оминия и других металлов, произведение

pBcTIBopHiiIocTH сульфидов которых больше, чем у осаждаемых цветных,металлов и железа. Этот способ позволяет осаждать из кислых или специально подкис7енных растворов те цветные металлы, произ ведение р аствори мости которых меньше, ч.,м у сульфида железа.

Переход железа в рàcTBор Hå с ложняет технологии. так,как железо является обязательной и главной составляющей руд и полупродуктов цветных метал.7о в, технологическая схема гидрометаллургической переработки которых обязательно предусматривает выделение железа в несра вненно болыдих .количествах, чем то, которое переходит,при осаждении в раствор. При этом кислота не теряется и

BHoiBb возвращается B процесс гвместе с обротным маточным раствором.

Предмет изобретения

1. Способ осаждения сульфидов цветных металлов, например никеля, кобальта, из кислых во дных растворов их солей путем обработки сульфидными соединениями при температуре не выше 160 С, интенсивном перемеш и вании и повышенном давлении в присут твип оборотного осадка сульфидов, отличающийся тем, что, с целью повышения из влечения металлов при снижении параметров процесса и обеспечения его безопасности, в качестве сульфидного соединения и спользуют кислоторастворимое соединение железа с атомным отношением железа,к сере от 0,85 до

1,0, которое расходуют в количестве, превышающем зкви валентное для образования cooTIBcTc7IBóþùèõ осаждаемых сульфи дов, à получающий ся при этом избыток сероводорода,306739

Составитель Л. Темирова

Тскрсд Е. Борисова

К,оррсктор В. )Колудева

Редактор T. Пилипенко

Вака:i 2029 Изд. ¹ 883 I Ill);iiK 406 Поппи ио

ЦНИИПИ комитета по делам изобретений и открытии при Совете Министров СС(.l

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4 5

Т ипография, пр. Сапунова, 2 отво 1ят, поддержи вая пар циальное давление серо водорода в реакционной зоне не выше

20 кг/с,яа и концентрацию свободной кислоты в растворе не ниже 0,2 г экв/л.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации IIIpOII1åññà, повыше;пя качества осадка и уменьшения объема аппаратуры для его обез вожи вания, указанное сульфидное,соединение железа предварительно измельчают до средней крупности, меньшей средней крупности получаемых частиц сульфилов цветных металлов, и вводят в реакцпонное пространство совместно с частью раисе полученного осадка, составляюгцсй нс менее 200о о от веса осаждаемых сульфидов.

3. С|пособ по пп. 1 и 2, отличающийся тесл, что, с целью дальнейшей интенсификации процесса и повышения степени осаждения цветных металлов при. одновременном снижении содержания железа в осадке, осаждение ведут при температуре не ниже 80 С, предпочтительно 80 — 120 С, и парциальном давлении сероводорода не выше 10 кг/с,и> в течение не более 1 час.