СПОСОБ СУЛЬФИДНОЙ ОЧИСТКИ ИНДИЙСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ Российский патент 2000 года по МПК C22B58/00 C22B3/44 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения индия из промпродуктов цинкового и свинцового производства.

Известен способ очистки индийсодержащих растворов, поступающих на цементационное осаждение индия от сурьмы, мышьяка, меди, железа (III) с помощью анионита АН-1 [см. сборник научных трудов ВНИИцветмета N 19 "Теория и практика применения экстракционных и сорбционных процессов" с. 81- 88, М. Металлургия, 1970].

Недостатки указанного способа:
- процесс многоступенчатый;
- требуется специальная подготовка ионита;
- образующийся при регенерации ионита элюат является экологически опасным продуктом и требует специальной утилизации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ сульфидной очистки индийсодержащих растворов от мышьяка и сурьмы, включающий осаждение примесей сульфидизатором (сульфид натрия) при его расходе 175-200% от стехиометрически необходимого и содержании соляной кислоты в интервале (2-3 н.) - (1,0-1,5 н.). Полученный сульфидный кек утилизируется в цинковом производстве [см. сборник трудов ВНИИцветмета "Совершенствование технологии производства свинца и цинка с целью повышения комплексности использования сырья" с. 35- 43. Усть-Каменогорск, 1985 г.].

Недостатком указанного способа является:
- высокое содержание сероводорода в окружающей среде - 90-110 мг/нм³ (ПДК - 10 мг/нм³);
- низкое извлечение индия в товарный металл (потери с промпродуктами, в т.ч. сульфидным кеком 0,1-0,5%, дроссом при переплавке 40-45%).

Техническим результатом является повышение извлечения индия в товарный продукт, исключение выбросов сероводорода в атмосферу, снижение потерь индия с сульфидным кеком. Он достигается тем, что в способе сульфидной очистки индийсодержащих растворов от примесей подачу сульфидизатора вводят с использованием в качестве вспомогательного вещества гидроксида натрия при концентрации компонентов в растворе, г/л: гидроксид натрия 5-9, сульфид натрия 100-120, при этом расход, сульфида натрия составляет 150-170% от стехиометрически необходимого для осаждения сурьмы, мышьяка, меди и железа (III). Способ испытан в промышленных условиях.

Проверка способа сульфидной очистки индийсодержащих растворов осуществлялась следующим образом.

В индийсодержащий раствор, полученный путем экстракционного извлечения индия из сульфатных растворов цинкового производства, вводили бинарный раствор, содержащий, г/л: едкий натр 5-9; сульфид натрия - 100-120, при расходе сульфида натрия 150-170% от стехиометрически необходимого для осаждения сурьмы, мышьяка, меди и железа (III).

Бинарный раствор подают в центр воронки, образующейся от перемешивания исходного раствора. После образования нерастворимых сульфидов сурьмы, мышьяка, меди и железа пульпа направляется на фильтрацию.

Отфильтрованный индийсодержащий раствор поступает на осаждение алюминием индиевой губки, которая переплавляется под слоем щелочи. При этом получается готовый металлический индий и индиевый дросс, который утилизируется в цинковом производстве.

Использование едкого натра в качестве вспомогательного вещества позволяет практически полностью исключить выделение сероводорода в атмосферу при осаждении сульфидов, сократить переход индия в сульфидный кек и дросс при переплавке индиевой губки.

При снижении концентрации едкого натра в растворе менее 5 г/л происходит выделение сероводорода как на стадии растворения сульфида натрия при приготовлении исходного раствора, так и при подаче бинарного раствора на осаждение сульфидов в исходный кислый индиевый раствор. Кроме того, после осаждения из такого раствора индиевой губки последняя имеет сильно развитую сорбирующую поверхность. При переплавке губка склонна к окислению, что приводит к увеличению выхода индия в окисной форме в дросс.

При повышении концентрации едкого натра более 9 г/л происходит осаждение индия в виде сульфида в сульфидный кек.

При снижении концентрации сульфида натрия в исходном растворе менее 100 г/л в дальнейшем происходит увеличении водного баланса производства, при увеличении концентрации сульфида натрия более 120 г/л происходит пересыщение раствора и выделение кристаллов сульфида натрия на стенках оборудования.

Снижение расхода сульфида натрия менее 150% от стехиометрически необходимого для осаждения примесей не позволяет достичь положительного эффекта по очистке от примесей, а выход готового металла из индиевой губки, полученной при его осаждении из указанных растворов, падает.

В таблицах 1-3 и примерах приведены сравнительные данные известного способа сульфидной очистки индийсодержащих растворов от примесей (по прототипу) и предлагаемого.

Пример N 1. Влияние содержания гидроксида натрия на технологические показатели сульфидной очистки индийсодержащих растворов.

Индийсодержащий раствор, полученный после экстракционного извлечения индия, имел следующий состав, г/л: индий - 28,5-39,8; железо 6,2-9,5; медь 0,06-0,13; мышьяк 0,52-1,47; сурьма 0,02-0,05; серная кислота 141-159.

Раствор для сульфидного осаждения готовили следующим образом: в реактор, объемом 2 м³ заливается промышленная вода и при постоянном перемешивании загружается гранулированный едкий натр из расчета получения раствора с концентрацией 4; 5; 7; 9; 10 г/л. Затем в реактор загружается сульфид натрия из расчета получения концентрации 110 г/л. Приготовленный щелочно-сульфидный раствор закачивается в напорный бак, откуда через дозирующее устройство подается в реактор объемом 2 м³. В указанный реактор предварительно подается индийсодержащий раствор, полученный в результате экстракционного извлечения индия.

Щелочно-сульфидный раствор подается в центр воронки, образуемой при перемешивании исходного раствора со скоростью 5-7 л/мин. Расход сульфида натрия составлял 160% от стехиометрически необходимого для осаждения по реакциям сурьмы, мышьяка, железа, меди. Окончание процесса определяют по исчезновению мышьяка из очищаемого раствора (~30 мин). Очищенный раствор состава, г/л: индий 27,2-38,7; железо (III) (1,0-1,2) 10^-3; медь н/обн; мышьяк < 10^-4, сурьма 1,1-1,2 10^-4; серная кислота 101-112 фильтруется на фильтр-прессе. Фильтрат направляется на получение индиевой губки, а сульфидный кек с содержанием индия менее 0,3% направляется на утилизацию в цинковое производство. Далее фильтрат заливается в цементатор, в котором установлены алюминиевые листы.

После осаждения индиевой губки последняя удаляется на переплавку под слоем щелочи, а раствор направляется в цинковое производство на утилизацию.

Готовый индий разливается в формы, а дросс направляется на утилизацию в цинковое производство.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что при снижении концентрации едкого натра в щелочно-сульфидном растворе менее 5 г/л резко увеличиваются выбросы сероводорода в атмосферу и в 5 раз превышаются ПДК рабочей зоны. При увеличении концентрации едкого натра увеличиваются потери индия с сульфидным кеком с (0,2- 0,3)% до 0,5%. При проведении осаждения примесей по прототипу по сравнению с предлагаемым способом содержание сероводорода в атмосфере в 10 раз превышает ПДК, а остаточное содержание индия в сульфидном кеке повышается с (0,2-0,3)% до 0,6%.

Пример 2. Влияние содержания сульфида натрия на технологические показатели процесса сульфидной очистки индийсодержащих отходов.

В индийсодержащий раствор состава (см. пример 1) подавали приготовленный по способу, изложенному в указанном примере, щелочно-сульфидный раствор, причем содержание едкого натра составило 7 г/л, а содержание сульфида натрия составляло, г/л: 90; 100; 110; 120; 130. Осаждение примесей и дальнейшее получение готового металла проводили, как указано в примере 1.

Расход сульфида натрия составлял 160% от стехиометрически необходимого для осаждения по реакциям примесей сурьмы, мышьяка, меди, железа (III).

Очищенный раствор по содержанию примесей соответствовал составу, приведенному в примере 1.

Из в приведенных в примере 2 результатов видно, что при снижении содержания сульфида натрия в щелочно-сульфидном растворе менее 100 г/л на 12% увеличивается водный баланс индиевого производства.

При увеличении содержания сульфида натрия более 130 г/л происходит его осаждение на стенках аппаратуры (~10%), что ведет к перерасходу реагентов.

При сравнении предлагаемого способа с прототипом, в известном способе имеют место как выбросы сероводорода в атмосферу, так и частичное осаждение сульфида натрия на стенках аппаратуры.

Пример 3. Влияние расхода сульфида натрия на технологические показатели процесса сульфидной очистки индийсодержащих растворов.

Процесс проведения аналогично описанному в примере 1, при этом содержание компонентов в щелочно-сульфидном растворе составило, г/л: едкий натр - 7,0; сульфид натрия - 110.

Расход сульфида подаваемого на очистку с указанным раствором, составлял 140; 150; 160; 170; 180% от стехиометрически необходимого для осаждения по реакциям примесей мышьяка, сурьмы, меди и железа (III).

Из приведенных в примере 3 результатов видно, что при снижении расхода сульфида натрия менее 150% от стехиометрически необходимого для осаждения примесей (сурьма, мышьяк, железо (III), медь) степень очистки падает, что в дальнейшем приведет к уменьшению выхода металла при переплавке губки с 73,9-75,2 до 69,3%. Увеличение расхода сульфида натрия более 170% не приводит к существенному повышению положительного эффекта и способствует перерасходу реагентов.

При реализации способа по прототипу получаем раствор с повышенным содержанием примесей. После осаждения из такого раствора индиевой губки и дальнейшей ее переплавке выход готового металла составляет 61,2%, т.е. снижается на (12,7 - 14,0)%.

Т.о. предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет:
повысить извлечение индия в товарный металл на (12,7- 14,0)%;
практически исключить выбросы сероводорода в атмосферу;
снизить на (0,3 - 0,4)% потери индия с сульфидным кеком.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения индия из растворов цинкового и свинцового производств. Согласно предложенному способу очистку растворов от мышьяка, сурьмы, меди и железа ведут щелочно-сульфидным раствором состава, г/л: гидроксид натрия - 5 - 9; сульфид натрия - 100 - 120 при расходе сульфида натрия 150 - 170% от стехиометрически необходимого для осаждения сурьмы, мышьяка, меди и железа (III). Способ позволяет повысить извлечения индия, исключить выбросы сероводорода. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ сульфидной очистки индийсодержащих растворов от примесей, включающий подачу сульфидизатора с вспомогательным веществом, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного вещества используют гидроксид натрия при концентрациях компонентов в растворе, г/л:
Гидроксид натрия - 5 - 9
Сульфид натрия - 100 - 120
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход сульфида натрия составляет 150 - 170% от стехиометрически необходимого для осаждения сурьмы, мышьяка, меди и железа (III).