СПОСОБ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 2004 года по МПК C22B13/00 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для гидрометаллургической переработки свинцовых и свинцово-цинковых руд и концентратов.

Известны пирометаллургические способы переработки свинцовых и свинцово-цинковых промпродуктов и концентратов (шахтная плавка, КИВЦЭТ-процесс, плавка во взвешенном состоянии и в жидкой ванне и другие). Наиболее распространенными являются пирометаллургические процессы с извлечением свинца в черновой металл, а цинка в возгоны и шлак. Черновой свинец очищают пирометаллургическими способами от примесей с получением чистого металлического свинца. Из него методами растворения-осаждения производятся различные химические соединения свинца, включая краски, соли, оксиды. Извлечение свинца в металлический продукт находится на уровне 92-94%.

Пирометаллургические процессы неэффективны по извлечению ценных компонентов и экологически опасны ввиду выбросов в атмосферу свинца, серы в виде SO₂ и SO₃, кадмия, мышьяка, цинка и других вредных элементов (Шиврин Г.Н. Металлургия свинца и цинка. М.: Металлургия, 1982, 352 с.).

Известны также гидрометаллургические способы переработки сульфидного свинцового сырья: хлоридная гидрометаллургия (Цефт А.Л. Гидрометаллургические методы переработки комплексного сырья. Алма-Ата, 1976. T.1. С.332.); автоклавное выщелачивание в атмосфере кислорода и в водных аммиачных и аммиачно-сульфатных растворах (Соболь С.И. Сб.: Автоклавные процессы в цветной металлургии. М.: Гинцветмет. 1969. С.280; Сб.: Проблемы современной металлургии. 1995. В.3(21). С.49-53).

Выщелачивание свинца из свинцового концентрата растворами FеСl₃ не нашло практического применения из-за сложности аппаратурно-технологической схемы, в том числе регенерации реагента FеСl₃. Автоклавные процессы растворения PbS в кислых и щелочных растворах приводят к образованию осадка PbSO₄ и снижению извлечения свинца в раствор (87-91%). При этом процессы необходимо вести при температурах свыше 100°С. Эти недостатки способов не позволили реализовать их на практике.

Наиболее близким к предложенному способу является способ кислотного извлечения свинца растворами Fе(NO₃)₃ при температуре 75-78°С, времени выщелачивания более 1 часа с выделением металла на уровне 96-97% (Эннс И.И., Быков Р.А., Струнников С.Г. - Цветные металлы, 1990, №8, с.36-38).

Недостатком способа является ведение процесса при температурах выше 70°С, что приводит к образованию нерастворимого осадка PbSO₄ и не полному извлечению свинца (при переработке комплексного свинцово-цинкового сырья извлечение свинца в раствор не превышает 70-72%).

Целью изобретения является повышение извлечения свинца, исключение экологически опасных процессов, снижение затрат на производство металлического свинца и его солей.

Решение задачи достигается тем, что прямое окислительное выщелачивание свинца из концентрата осуществляют при мольном отношении Pb:Fe(III)=l:2, при температуре 15-25°С в течение 15-20 мин, при этом используют свинецсодержащий концентрат с крупностью частиц менее 0,1 мм. Выщелачивание проводят в две стадии, раствор азотнокислого железа (III) получают растворением в азотной кислоте оксида железа, полученного на стадии очистки азотнокислого свинца от ионов железа, и подают на вторую стадию выщелачивания.

Способ осуществляется следующим образом. Проводили прямое окислительное выщелачивание свинца из сульфидного свинцового концентрата раствором Fe³⁺, содержащим NO-3

количестве железа (3+) (мольное отношение Fe:Pb не менее 2:1). Выщелачивание свинца из концентрата, измельченного до крупности -0,1 мм, проводится в две стадии с подачей растворителя Fе(NО₃)₃ на вторую стадию и использованием раствора второй стадии на первой стадии выщелачивания. Процесс протекает без подогрева в интервале температур 15-25°С и времени 15-20 мин. Суспензия разделяется из нерастворимого остатка известными методами, например, флотацией, выделяется элементная сера (серный концентрат). Из раствора Рb(NО₃)₂+Fе(NО₃)₂+НNО₃+Н₂O методом гидролиза выделяется железо, осадок оксигидроксидов которого (гематит, Fе₂O₃, и другие) затем растворяется в оборотной азотной кислоте с получением нитрат железа (III) реагента для извлечения свинца из новой порции PbS (примеры 1-6). Далее из раствора электролитически извлекается свинец (металл) и диоксид свинца или же осаждением получают соли свинца (более 70 наименований).

Пример 1.

Для выщелачивания использовали свинцовый концентрат (масса 10 г) с содержанием свинца 57,3% (в виде PbS), выщелачивали в растворе Fе(NО₃)₂ при мольном отношении Pb:Fe³⁺=1:2 по реакции (1), т:ж=1:10, температуре 20°С, t=20 мин. Раствор готовили из Fе(NО₃)₃·9Н₂O, подавая на вторую стадию выщелачивания, после II выщелачивания раствор II использовали на I стадии выщелачивания. Предварительно был сделан рассев концентрата по классам крупности. Извлечение свинца определялось по анализу растворов и нерастворимых остатков. В последних методом рентгенофазового анализа определено наличие PbS, S⁰, сульфата свинца и т.д. Результаты приведены в табл.1. Как видно из табл.1, наибольшая степень вскрытия PbS и извлечения свинца в раствор достигается из свинцового концентрата с размером частиц на уровне 0,04 мм.

Пример 2.

Определено влияние концентрации Fе(NO₃)₃ на процесс выщелачивания свинца из свинцового концентрата, исходя из реакции (1). Процесс проводили с концентратом <0,04 мм и изменяющейся концентрацией ионов Fe³⁺. Все остальные параметры оставались, как в примере 1.

Данные табл.2 показывают, что максимальное извлечение свинца достигается при выщелачивании концентрата в растворах с концентрацией Fe³⁺, равной 31,2 г/л, или 1,0-1,1 от теоретически необходимого количества (ТНК).

Пример 3.

Определено влияние температуры процесса выщелачивания на извлечение свинца в раствор с начальной концентрацией Fe³⁺, соответствующей ТНК, при поддержании остальных параметров, как в примере 1. Процесс проводили в термостатированных аппаратах (ячейках) при интенсивном механическом перемешивании. Данные опытов приведены в табл.3, из которых следует, что для осуществления окисления PbS и растворения свинца не требуется подогрев и достаточно поддержания температуры процесса на уровне 15-22°С.

Дальнейшие эксперименты проведены при температуре 20-22°С.

Пример 4.

Установлено оптимальное время выщелачивания свинца. Данные в табл.4 указывают на высокую скорость протекания процесса; достаточно 15-20 мин для достижения уровня извлечения свинца 98,1-98,6%.

Пример 5.

Процесс проводили, как в примере 1, но подавали реагент Fе(NО₃)₃ по 50% на I и II стадии. Данные приведены в табл.5.

Проведение двухстадийного выщелачивания с подачей 100% реагента на II стадию выщелачивания позволяет извлечь свинец на 98,1-98,6%. В таком варианте проще организовать процесс двухстадийного выщелачивания свинца.

Пример 6.

Для выщелачивания готовили раствор реагента Fе(NО₃)₃ путем растворения осадка Fе₂O₃ после очистки раствора Pb(NO₃)₂+Fe(NO₃)₂+НNО₃ от железа методом высокотемпературного гидролиза. Раствор содержал 36 г/л Fe³⁺ и 7 г/л НNO₃. Результаты выщелачивания приведены в табл.6.

Реагент, полученный растворением осадка Fе₂О₃ от очистки раствора Рb(NО₃)₂, эффективен в процессе выщелачивания свинца из концентрата.

По сравнению с прототипом разработанный процесс имеет следующие преимущества:

1. Снижаются затраты на извлечение свинца за счет:

- исключения нагрева пульпы до 70-78°С и уменьшения расхода теплоэнергии;

- сокращения времени выщелачивания в 3 раза;

- приготовления реагента Fе(NО₃)₃ из оборотного продукта - осадка Fе₂О₃ после разделения Fe³⁺ и Рb²⁺;

- извлечения элементной серы из нерастворимого остатка от выщелачивания свинца.

2. Снижаются выбросы в атмосферу ввиду низких температур выщелачивания.

3. Повышается извлечение свинца на 1,5-2,2% (до 99,1-99,5%).

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для гидрометаллургической переработки свинцовых и свинцово-цинковых руд и концентратов. Способ включает выщелачивание сульфидных свинецсодержащих концентратов в азотнокислых растворах железа (III), которое осуществляют при мольном отношении Pb:Fe(III)=1:2, температуре 15-25°С, времени 15-20 мин, используя свинцовый концентрат с частицами менее 0,1 мм; при этом раствор азотнокислого железа (III) получают растворением в азотной кислоте оксида железа, полученного на стадии очистки раствора азотнокислого свинца от ионов железа, и подают на вторую стадию выщелачивания, обеспечивается повышение извлечения свинца, исключение экологически опасных процессов, снижение затрат на производство металлического свинца и его солей. 1 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ гидрометаллургической переработки сульфидных свинецсодержащих концентратов, включающий выщелачивание свинца из концентрата водным раствором азотнокислого железа (III), отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют при мольном отношении Pb:Fе(III)=1:2, при температуре 15-25°С в течение 15-20 мин, при этом используют свинецсодержащий концентрат с крупностью частиц менее 0,1 мм.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание проводят в две стадии, раствор азотнокислого железа (III) получают растворением в азотной кислоте оксида железа, полученного на стадии очистки азотнокислого свинца от ионов железа, и подают на вторую стадию выщелачивания.