Способ извлечения цинка из комплексных сернистых руд, сульфидных концентратов и т.п. помощью серной кислоты

Способ извлечения цинка из комплексных сернистых руд, сульфидных концентратов и т.п. помощью серной кислоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЗЮТВР

39МЧ3333Тф Ô9 МЙЙЬ

ММЬс ФФф И

Класс 444 ;+2—

Яо ф) 681

ИВОВ М1ДБИИ1К;й 13ЮНБЮ

ОПИСАНИЕ способа извлечения цинка в виде сульфата и связанной с ним серы в виде сероводорода при действии серной кислоты на необожяеннь3е сульфидные концентраты.

K авторскому свидетельству A. Е. Мановецкого, заявленному 7 июня

1923 года (заяв. свид. № 76796). а опубликовано 31 марта 1935 года.

0 выдаче авторского свидетельств

Большею частью цинк встречается в природе в виде цинковой обманки, содержащей, на ряду с сернистым цинком, другие сернистые металлы — железо, медь, свинец и т. д. Существующие методы переработки таких руд исходят обычно из обжига с прямой отгонкой окиси цинка или же с отгонкой металлического цинка при восстановлении окиси углем, или же применяется нагрев обманки с железом или с известью и углем в целях удержания серы. В случае применения электролиза цинка обманка после обжига до окиси выщелачивается обычно серной кислотой, причем в раствор переходят, в виде сернокислых солей, цинк, железо и медь. Еслитемпература обжига превышала 650, то часть цинка остается не извлеченной в виде феррита цинка. Для электролиза раствор должен быть освобожден от железа и меди, что достигается прибавлением соответствующих количеств известняка и металлического цинка в виде стружки.

Согласно предлагаемому способу обработку ведут при температуре 140—

155 серной кислото" крепостью до 65о о.

По сравнению с известными способами, при работе по новому способу исключается операция обжига и делается возможным обрабатывать коллективные концентраты, т. е. общие концентраты металлов, отделенные от пустой породы и содержащие в себе 97 — 99о е всех металлов руды; кроме того устраняются потери цветных и благородных металлов, достигающие в среднем 50% от всех металлов, извлекаемых из руды, если переработка ее ведется путем селективной флотации, не дающей полного извлечения и четкого разделения металлов, что влечет указанные громадиые потери как при флотации, так и при дальнейшей обычной металлургической переработке селективных концентратов. Полученная сера, связанная с цинком, в виде концентрированного сероводородного газа может быть почти полностью утилизирована путем переработки на серу, SO> или Н2$0., и наконец, имеется возможность повысить выработку всех металлов до 90 /, от их содержания в коллективном концентрате и таким образом удешевить цветные металлы и серу.

При осуществлении предлагаемого способа содержащие цинк в виде цинковой обманки или комплексных сульфидов цинка с другими металлами концентраты, руды и т. п. подвергают в измельченном (сообразно величине зерна минералов) состоянии, без обжига, действию серной кислоты при температуре не свыше

150 — 155, доводя однако температуру не менее чем до 140, причем за время ( от 15 минут максимум до 1 — 2 часов (смотря по роду материала и измельчению) может быть достигнут на 90 — 100% переход цинка в сульфат, а связанной с ним серы в сероводород, по реакции: (ZnS)+H>SO4+ aq =

= ZnSO + Н $ - - aq+ нуль калорий.

Для полноты реакции следует брать избыток серной кислоты против теоретического or 1,1 до 2,0 кратного, как максимум, обычно бывает достаточно

1,25 — 1,5 кратного количества серной кислоты против теоретического, чтобы полностью извлечь цинк, в особенности, если к концу реакции, когда еще не вскрытые частички руды облепляются сульфатом цинка, производить увлажнеННе массы водой или паром. Естественно, что реакция ускоряется при размешивании. Она практически начинается уже при 60 — 80 (в соответствии с материалом, его измельчением и с крепостью кислоты). Холодная и слабая серная кислота, моментально растворяющая чистый свеже осажденный сернистый цинк, значительно труднее действует на сухой и полежавший и почти совершенно не действует на сернистые руды, содержащие цинковую обманку или комплексные минералы, содержащие сулъфид цинка вместе с сульфидами других металлов.

Пример 1. На 10 г измельченной карпушинской руды с содержанием 48% цинка действовали 49 г моно гидрата серной кислоты в виде 38% кислоты (т. е. 6 — 7- кратным избытком серной кислоты) на холоду, в течение 33 дней.

Выщелочено 4,9% цинка or всего цинка, бывшего в руде.

Пример 2. Кислотой той же крепости и в том же избытке при температуре кипения ее (около 113 ) выщелочено 85,5% от всего цинка за 12 часов воздействия.

Пример 3. При действии того же количества серной кислоты, но в виде

63%-ной при 113 за 4 часа извлечено

52,6% цинка.

Пример 4. При действии 19,35 г моногидрата серной кислоты в виде

63%-ной кислоты при температуре 140—

150 за 2 часа извлечено 93,4% цинка.

При очень бедных или при черезвычайно мелко кристаллических агрегатах, в особенности комплекснь1х полиметаЛ. лических рудах, для полноты извлечения оказывалось необходимым измельчение порядка, 150 — 200 меш, т. е. не больше, чем для флотации.

Рядом опытов с вариацией всех условий над различными сульфидными рудами, содержащими цинк, медь, свинец, железо, благородные металлы и т. д., было установлено, что при надлежащем измельчении руды извлечение наиболее полно и скоро происходит при действии камерной кислоты, т. е. кислоты 60 — 65О/о-ной.

Можно брать и более слабую, например, 10, 20, 30, 40, 50%-ную кислоту. Но в этом случае для полноты выщелачивания надобно выпаривать или отгонять при кипении излишнюю воду, теряя, кроме топлива, значительное время.

Согласно тем же опытам даже для наиболее упорных, трудно вскрываемых концентратов и руд извлечение достигается не долее, чем за 2 часа, если температура реакции поддерживается не менее, чем четверть или полчаса на уровне 145 — 155 .

Применение кислоты крепче 65%-ной и температуры выше 155 влечет за собой наступление реакций:

2Н,SO4 = ZnSO + 2Н O+ S (ZnS) +

4Н $0.- = ZnSO4+ 4Н ОФ.4$0

Здесь уже не выделяется сероводород (или точнее он окисляется серной кислотои до серы или до сернистого газа), а происходит сульфатизирующий обжиг, притом не только цинковой обманки или другого комплексного минерала, ее содержащего (обозначаемого условно через ZnS), но и всех других сульфидов металлов — железа, меди, свинца и т. д., которые при этом переходят полностью или частью в сульфаты, остающиеся большей частью не растворенными в серной кислоте.

При правильных общих для всех исследованных сульфидных концентратов, руд и т. и условиях, определяемых максимально допустимыми температурой (155 ) и крепостью кислоты (65 о), сероводород еще окисляется незначительно. В то же время удается выщелачивать быстро и селективно весь цинк (с небольшими количествами же леза, ибо FeS> в такой серной кислоте нерастворимо), не тронув при этом остальных тяжелых и благородных металлов, как нерастворимых и осаждаемых сероводородом в кислом растворе.

Таким образом после удаления сероводорода и растворения сульфата цинка водой остаток сульфидов прочих металлов является обогащенным и пригодным для дальнейшей обработки. Наконец, этим путем удается почти всю серу, связанную с цинком, получить в виде сероводорода, легко, как известно, переводимого сожиганием или взаимодействием с S02 в элементарную серу высокой степени чистоты и весьма дешевую.

Температурная граница в 155 является основным обязательным условием. Кислота может быть взята и крепче 65О О (что однако дороже), но при этом уже значительная часть сероводорода будет разложена и окислена до S и до SO„например, по уравнению:

H2S+H..SO =2H O+S+S0» и трудно избежать перехода в раствор части тяжелых металлов, особенно меди, кадмия и др., что в свою очередь, усложняет очистку цинковых растворов (для электролиза).

Предмет изобретения.

Способ извлечения цинка в виде сульфата и связанной с ним серы в виде сероводорода при действии серной кислоты на необоженные сульфидные концентраты, руды и т. и., содержащие на ряду с цинком также железо, медь и другие цветные и благородные металлы, отличающийся тем, что обработку ведут при температуре 140 — 155" серной кислотой крепостью до 65 о.

Эксперт М. Г. Евангулоа

Редактор Н. И. Кузнецов

Тип, „Пе гатный Труд". Зак. 4057 — 400