СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ РТУТНО-СЕЛЕНОВОГО ШЛАМА ЦИНКОВОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2001 года по МПК C22B7/00 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при утилизации шламов сернокислотного передела цинкового производства.

Известен способ обработки шламов сернокислотного производства перманганатом калия и серной кислотой с последующим захоронением шлама в шламонакопителе [см. Цветные металлы, N 5, 1984, с. 32-33].

Однако, обработанный по такому способу ртутно-селеновый шлам не может быть утилизирован в условиях действующих производств, т.к. ртуть и селен находятся в форме трудновосстановимых соединений, а шлам как продукт I класса опасности требует высоких затрат на свое захоронение.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ утилизации ртутно-селенового шлама цинкового производства, включающий операции его смешения с раствором соды, сушку и последующую пирометаллургическую переработку высушенного продукта [К.А. Черепанов, Г.И. Черныш, В.М. Динельт, Ю.И. Сухарев "Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии", М., Металлургия, 1994 г., с. 180-181]. Способ имеет следующие недостатки:
- при одностадийном обжиге ртуть не извлекается, при двухстадийном ее извлечение составляет 18-20%;
- "ступа" значительно загрязнена ртутью (содержание ртути 16-18%) и из нее практически невозможно извлечь селен.

Техническим результатом изобретения является интенсификация процесса отгонки ртути, получение "ступы", пригодной для извлечения селена, повышение комплексности использования сырья. Указанный результат достигается тем, что в способе утилизации ртутно- селенового шлама цинкового производства, включающем операции смешения, сушки и пирометаллургической переработки высушенного продукта, на стадию смешения в пульпу гидроксида кальция подают ртутно-селеновый шлам из расчета следующего соотношения компонентов:
Ca(ОН)₂:(S+Se)_шлама=(2,0-2,5):1.

Способ осуществляется следующим образом.

В пульпу гидроксида кальция с соотношением ж:т = (4-5):1 вводят ртутно-селеновый шлам в количестве, обеспечивающем соотношение компонентов Ca(ОН)₂: (S+Se)_шлама= (2,0-2,5):1. Пульпа ртутно-селенового шлама выдерживается в течение 1 часа (время протекания реакции (1)) и направляется на сушку.

С целью обеспечения полного контакта всех частиц шлама с гидроксидом кальция смешение материалов производится, когда они находятся в пульпе. Гидроокись кальция нейтрализует остатки серной кислоты, адсорбированной на поверхности шлама. Реакция сопровождается выделением тепла, пульпа нагревается до 70-80^oC, в дальнейшем протекает реакция
HgSe+Ca(OH)₂--->HgO+CaSe+H₂O. (1)
Гидроксид кальция является гидрофобным коагулянтом для частиц ртутно-селенового шлама, находящихся в пульпе. Поэтому непрореагировавший (избыточный) гидроксид кальция адсорбируется катионом молекулы - ионом кальция (Ca²⁺) на поверхности частиц концентрата. Вследствие этого расход гидроксида кальция (с учетом его активности 80%) для связывания серы и селена практически равен стехиометрическому и степень использования добавки составляет около 115%.

Подсушенная шихта с влажностью 18-20% направляется на пирометаллургическую переработку.

Пирометаллургическая переработка ведется в трубчатых печах при температуре 680-700^oC. В печи протекает реакция (2)

для "удаления" кислорода в печь подгружается при необходимости коксик.

Ртуть улавливается в газоходной системе, а ступа, содержащая сульфиды селена и серы, может быть использована для извлечения селена.

Интервал добавки гидроксида кальция (2,0-2,5) обусловлен ее активностью. Дальнейшее повышение добавки (более 2,5) не увеличивает степень пироселекции ртути от селена и приводит к перерасходу реагента. Добавка гидроксида кальция менее (2,0) не позволяет полностью связать селен и при обжиге ртуть загрязняется селеном, а "ступа" ртутью. Кроме того, холодильное оборудование подвергается интенсивной коррозии.

Пример. Влияние добавки гидроксида кальция на показатели утилизации ртутно-селенового шлама.

В пульпу гидроксида кальция (ж:т = 5:1) добавляют ртутно-селеновый шлам, имеющий следующий состав,%: ртуть - 21,2; селен - 4,6; сера - 5,2; мышьяк - 0,03; фтор - 0,1; цинк - 2,2; свинец - 3,5 в количестве, обеспечивающем соотношение компонентов в пульпе Ca(ОН)₂ : (S+Se)_шлама, равном 1,8; 2,0; 2,3; 2,5; 2,7. Полученную пульпу перемешивают в мешалке V = 2,5 м³ в течение часа. Затем пульпу выгружают на греющий настил и подвергают сушке в течение 8 часов при температуре 70-80^oС.

Высушенный материал с влажностью 19% подвергают обжигу в трубчатой печи (⊘ - 1 м; L-12 м) в течение 1 ч при температуре 690^oC. Производительность печи составляет 4,5 т/ч. Полученная ртуть улавливается в конденсаторе и соответствует марке P-3 (сод. ртути 99,9%), а ступа с содержанием ртути 1,2% и селена 6,5% направляется на механическую отбивку "ступы", с последующим извлечением селена. Извлечение ртути в готовый металл составляет 70%. Для сравнения проводили опыт по прототипу. В содовый раствор с концентрацией соды 35% загружали ртутно-селеновый шлам. Затем подвергали сушке до влажности 18-20% (определяется условием транспортировки). Время сушки составляет 240 час при температуре 70-80^oC.

Пирометаллургическую переработку вели в трубчатой печи, как описано выше. При этом было получена ртуть марки P-3 при извлечении 3%, а содержание ртути в "ступе" составляло 17,2%. При повторном обжиге удалось извлечь 21% ртути. "Ступа" с содержанием ртути 13,9% не пригодна к самостоятельной переработке с извлечением селена, а захоронение такого экологически опасного продукта требует устройства специального хранилища. Результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что при повышении величины добавки (соотношения гидроксида кальция к сумме серы и селена в шламе более 2,5) не приводит к существенному увеличению положительного эффекта при пирометаллургической селекции ртути и селена. Снижение величины добавки менее 2,0 увеличивает время сушки шлама, а также снижает извлечение ртути и потери ртути со "ступой" при пирометаллургической селекции шлама.

Таким образом, данные, приведенные в примере, показывают, что в предлагаемом способе при использовании гидроксида кальция в качестве добавки к ртутно-селеновому шламу соотношение гидроксида кальция к сумме серы и селена, содержащихся в шламе, должно быть равным (2,0-2,5):1.

Использование способа обеспечит по сравнению с известным следующие преимущества:
- получается шлам, пригодный для утилизации, с извлечением из него ртути в товарную продукцию (извлечение 70%, ртуть марки P-3), а "ступа" пригодна для получения из нее селена;
- оборудование при пирометаллургической селекции не корродирует;
- повышается комплексность использования сырья за счет дополнительного извлечения из отхода цинкового производства ртути и селена.

Способ утилизации ртутно-селенового шлама цинкового производства относится к металлургии цветных металлов и может быть использован при утилизации шламов сернокислотного передела цинкового производства. Предложено ртутно-селеновый шлам смешивать с пульпой гидроксида кальция при соотношении компонентов в пульпе Са(ОН)₂ : (S+Sе)_шлама = (2,0 - 2,5) : 1 с последующей сушкой смеси и пирометаллургической переработкой высушенного продукта, обеспечивается повышение комплексности использования сырья и отсутствие коррозии оборудования. 1 табл.

Способ утилизации ртутно-селенового шлама цинкового производства, включающий операции смешения, сушки и пирометаллургической переработки высушенного продукта, отличающийся тем, что перед сушкой проводят операцию смешения ртутно-селенового шлама и пульпы Гидроксида кальция при соотношении компонентов в пульпе Са(ОН)₂ : (S+ +Se)_шлама= (2,0 - 2,5) : 1.