СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕРЫ ИЗ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2011 года по МПК C01B17/33 

Изобретение относится к области химии, в частности, к способам извлечения элементной серы из твердых серосодержащих материалов, образующихся в ходе гидрометаллургических процессов цветной металлургии.

Известен способ извлечения элементной серы путем переработки серо-сульфидного концентрата, выделяемого при сернокислотном автоклавно-окислительном выщелачивании. Способ заключается в том, что водную пульпу исходного материала обрабатывают реагентом-гидрофилизатором, при температуре, обеспечивающей плавление серы, предпочтительно при 120-130°С, охлаждают полученную пульпу и флотируют с получением серного и сульфидного концентратов. В качестве элементов-гидрофилизаторов используют следующие щелочные соединения: сернистый натр, едкий натр, известь или их смесь (Горячкин В.И. и др. Гидрометаллургическая переработка медно-никелевых концентратов на основе автоклавного окислительного выщелачивания, гидрометаллургия, автоклавное выщелачивание, сорбция, экстракция. Под ред. Б.Н.Ласкорина. М.: Наука, 1976, с.55-57).

Недостаток известного способа состоит в том, что использование извести при обработке вносит в процесс стабилизаторы серной эмульсии, которые препятствуют коалесценции капелек серы, осложняя их переформирование при соударениях и снижая степень разделения серы и сульфидов. В следствии чего ухудшается селективность при последующей флотации и снижается качество получаемых серного и сульфидного концентратов. Основная масса серы в серном концентрате (70-90%) представлена классом крупности менее 44 мкм. Последующая плавка такого высокодисперсного материала крайне нестабильна.

Известен способ извлечения серы путем дезинтеграции пульпы исходного серосульфидного материала при температуре выше точки плавления элементной серы в течение 60 мин в присутствии кальциевого реагента-гидрофиллизатора, в котором для уменьшения отрицательного действия стабилизаторов серной эмульсии добавляют поверхностно-активное вещество (ПАВ). В качестве реагента используют известь с добавками нефтепродуктов в количестве 0.5-3.0 кг на тонну твердого исходного сырья. Далее продукт подвергают флотации с подачей керосина и вспенивателя. Кондиционный серный концентрат с содержанием серы более 70% подают на серную плавку, а сульфидный концентрат с содержанием серы не более 5% перерабатывают пирометаллургическими методами (Авторское свидетельство СССР №1303549, МКИ С01В 17/027, опубл. 15.04.87. Бюл. №14).

Недостатком этого способа является то, что эффективность реагентов, как дестабилизаторов серных эмульсий, недостаточна и не позволяет получать высококачественные концентраты. Автоклавная плавка серы из концентратов с пониженным содержанием элементной серы осложнена образованием множественной эмульсии, снижающей качество товарной серы и резко увеличивающей затраты на переработку хвостов. Кроме того, органические ПАВ, используемые в процессе, обладают побочными негативными свойствами, снижают сортность серы, вызывая необходимость ее дополнительной очистки от органических примесей.

Известен способ извлечения элементной серы из твердого остатка от окисления под давлением при переработке руды или концентрата, содержащих цветные и благородные металлы, с получением остатка с низким содержанием элементной серы. Извлечение серы проводят пенной флотацией твердого остатка от окисления под давлением с получением богатого флотацинного серного концентрата и обедненных по сере флотационных хвостов с последующей экстракцией серы из флотацинного концентрата подходящим экстрагентом. При этом экстракцию проводят при температуре 90-150°С, а в качестве экстрагента используют керосин и тетрахлорэтилен (Заявка на изобретение РФ №98100309, МПК⁶ С22В 3/08, С22В 15/00, С22В 19/00, С22В 23/00, опубл. 27.10.1999 - прототип).

Способ характеризуется многостадийностью технологических операций, необходимостью использования сложного оборудования, низким качеством получаемого продукта, сопряженным с трудностями по отделению сульфидной части от экстрагента. При этом стоимость реагентов, сложность их регенерации, токсичность, пожаро - и взрывоопасность снижают производственные возможности способа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности растворения и упрощение процесса извлечения элементной серы в товарный продукт в виде экстракционного элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения элементной серы из серосодержащих материалов, включающем обработку исходного серосодержащего материала экстрагентом-растворителем с переводом серы в раствор, согласно изобретению серосодержащий материал обрабатывают скипидаром при температуре 50-70°С при перемешивании, полученную пульпу фильтруют, а раствор экстракции охлаждают до температуры не более 30°С.

При этом в качестве исходного серосодержащего метериала используют кеки выщелачивания медно-цинковых концентратов или анодные шламы электролиза сульфидных сплавов цветных металлов, а процесс экстракции осуществляют в закрытом объеме.

Как следует из фиг.1, растворимость серы в скипидаре возрастает с увеличением температуры. Следовательно, возможно выделение серы из жидкой фазы при охлаждении системы до температуры не более 30°С.

Способ осуществляется следующим образом.

Серосодержащий твердый продукт обрабатывают скипидаром при перемешивании и температуре 50-70°С. Затем пульпу фильтруют и раствор экстракции охлаждают до температуры не более 30°С. Процесс необходимо вести при температуре 50-70°С. При более высоких температурах происходит деструктуризация скипидара, а при низких - снижается емкость скипидара по сере. В сравнении с известным тетрехлорэтиленом скипидар отличается высокой селективностью по сере. После насыщения скипидара по элементной сере раствор охлаждают, при этом снижается растворимость серы в скипидаре. При охлаждении сера выделяется из экстрагента (скипидара) и отделяется на фильтре, а оставшийся раствор экстракции рециркулируют в начало процесса.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Обработку кека от окислительного сернокислотного выщелачивания проводили по схеме, представленной на фиг.2. Кеки выщелачивания медно-цинкового концентрата содержали ~20% суммы Сu, Fe, Co. Основными фазовыми составляющими материала были элементная сера, сульфаты меди, цинка и железа. Содержание общей серы изменялось от 23,3 до 66,6%, в том числе элементной от 12,6 до 48,2%. Кек обрабатывали скипидаром при соотношении Ж:Т=4:1 и температуре 50°С. Использовали живичный и гидролизный скипидары. Процесс осуществляли на экспериментальной установке, состоящей из термостатированного стакана, мешалки для смешения кека с экстрагентом и водоохлаждаемого нутч-фильтра. Экстракцию проводили в течение 15 минут, затем пульпу фильтровали, раствор охлаждали до 20°С и фильтровали. На фильтре выделяли элементную серу. Результаты извлечения серы приведены в таблице.

Таблица
Результаты экстракции серы из кека   Общее содержание серы в кеке,% Содержание элементной серы,% Содержание сульфатной серы,% Извлечение элементной серы,% 1 28,3 12,6 15,7 99,6% 2 43,2 31,2 12,0 99,7% 3 66,6 48,2 18,4 99,8%

Пример 2. Серосульфидный шлам (смесь сульфидов меди и никеля с элементной серой) электролиза медно-никелевого файнштейна, содержащий, %: 2,55 Сu; 9,71 Ni; Fe 0,22; 80,0 S; 0,24 Со подвергали выщелачиванию в скипидаре в течение 10 минут при 70 С°. Выщелачивание проводили на термостатированной установке, состоящей из стакана, мешалки для смешения шлама с экстрагентом и водоохлаждаемого нутч-фильтра.

Отношение Ж:Т (скипидар: шлам) составило 10:1. После охлаждения экстрагента до 30°С и фильтрации раствора выделена элементная сера. Извлечение серы из шлама составило 90,8%. Шлам после обработки скипидаром содержал %: 11,3 Сu; 39,42 Ni; 2,09 Fe; 36,4 S; 1,04 Co.

Предложенный способ извлечения элементной серы обладает следующими преимуществами:

- отсутствие в растворяющей системе щелочи;

- простота проведения и технологичность процесса при промышленном использовании;

- более высокая эффективность растворения.

Способ относится к области химии и цветной металлургии, может быть использован для извлечения элементной серы из твердых серосодержащих материалов. Способ включает обработку исходного серосодержащего материала экстрагентом-растворителем, в качестве которого используют скипидар, с переводом серы в раствор при перемешивании и температуре 50-70°С. Полученную пульпу фильтруют, а раствор экстракции охлаждают до температуры не более 30°С. При этом в качестве исходного серосодержащего сырья могут быть использованы кеки выщелачивания медно-цинковых концентратов или анодные шламы электролиза сульфидных сплавов цветных металлов. Возможно осуществление процесса в закрытом объеме. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ извлечения элементной серы из серосодержащих материалов, включающий обработку исходного серосодержащего материала экстрагентом-растворителем с переводом серы в раствор, отличающийся тем, что исходный материал обрабатывают скипидаром при температуре 50-70°С при перемешивании, полученную пульпу фильтруют, а раствор экстракции охлаждают до температуры не более 30°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного серосодержащего материала используют кеки выщелачивания медно-цинковых концентратов или анодные шламы электролиза сульфидных сплавов цветных металлов.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку исходного материала проводят в замкнутом объеме.