Изобретение относится к области гидрометаллургии металлов и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы.
Известны способы выщелачивания [Г.М.Вольдман, А.Н.Зеликман. Теория гидрометаллургических процессов. М.: Металлургия. 1993. С.139-157] увеличением удельной поверхности выщелачиваемого материала, повышением концентрации реагента, снижением концентрации продукта, уменьшением эффективной толщины диффузного слоя, уменьшением толщины твердой оболочки, увеличением константы скорости реакции в автоклавах за счет термического и механического активирования.
Недостатками способов является низкое извлечение и низкое качество полученных металлов.
Наиболее близким техническим решением является способ [Кокоева Н.Б., Свистунов Н.В., Алкацева В.М. Исследования по комплексной переработке цинковых кеков. Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. №1. 2008. С.15-16], в котором извлечение ионов меди, цинка и железа из сульфатного спека, полученного сульфатизацией цинкового кека - остатка от переработки цинковых концентратов, осуществляли выщелачиванием раствором серной кислоты.
Недостатком является то, что в рассматриваемом процессе не рассматривалось извлечение золота и серебра в кислый раствор.
Задачей изобретения является создание эффективного способа более полного извлечения в раствор тяжелых металлов железа, золота и серебра из материалов, их содержащих.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в интенсификации процесса выщелачивания и более полном извлечении в раствор тяжелых металлов, железа, золота и серебра из материалов, их содержащих.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ионов тяжелых металлов из сульфатного кека, включающем его выщелачивание, выщелачивание осуществляют 3 н. раствором HCl при температуре 70°C и отношении жидкой Ж и твердой Т фаз Ж:Т=2 в присутствии поваренной соли при ее концентрации не менее 120-140 г/дм3.
Сущность способа поясняется табл.1-4.
Независимыми переменными выбран нелинейный план Бокса В3 с числом опытов 14. Независимыми переменными в безразмерном масштабе были: продолжительность гидрохлорирования (X1), отношение Ж:Т (Х2) и концентрация NaCl (Х3).
В качестве зависимых переменных были использованы масса сульфатного спека (50 г), концентрация раствора HCl (3 н.) и температура (70°C).
Примеры конкретного выполнения способа 1
Пример 1
Состав сульфатного спека, % масс.: 10,42 Zn; 11,82 Fe; 1,04 Cu; 1,03 Pb; 0,48 Ca; 0,80 Mn; 24,32 Sобщ; 0,67 Si; 0,21 Cl; а также г/т: 3,2 Au и 261,9 Ag.
Независимые переменные изменялись в пределах: X1=4-6 часов, X2=3-5, X3=60-180 г/дм3.
Матрица планирования и результаты эксперимента приведены в табл.1.
Ниже приведена связь между безразмерными и размерными масштабами независимых переменных:
иначе τ=χ1+5, R=χ2+4, CNaCl=60χ3+120.
В результате обработки экспериментальных данных получены адекватные математические модели извлечений металлов (после отсева незначимых переменных) в кодовом масштабе:
- извлечение цинка в раствор:
- извлечение железа в раствор:
- извлечение меди в раствор:
- извлечение свинца в раствор:
- извлечение золота в раствор:
- извлечение серебра в раствор:
где εME - извлечение металла в раствор, %; χ1 - продолжительность гидрохлорирования в безразмерном масштабе; χ2 - отношение Ж:Т в безразмерном масштабе; χ3 - концентрация NaCl в безразмерном масштабе;
По силе влияния на извлечение металлов в раствор независимые переменные расположились в следующий ряд:
- на цинк: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl);
- на железо: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl);
- на медь: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl);
- на свинец: χ2 (Ж:Т), χ1 (продолжительность), χ3 (концентрация NaCl);
- на золото: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl);
- на серебро: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl).
Следовательно, самое сильное влияние на извлечение цинка, железа, меди, золота и серебра в раствор оказывает продолжительность гидрохлорирования, затем идет отношение Ж:Т и концентрация NaCl. Для свинца самое сильное влияние оказывает отношение Ж:Т, затем продолжительность гидрохлорирования и концентрация NaCl.
По полученным математическим моделям проведена оптимизация (табл.2) с определением значений независимых переменных в кодовом масштабе, соответствующих наибольшему извлечению цинка, железа, меди, свинца, золота и серебра.
Как видно, оптимальные условия гидрохлорирования совпадают только для функций оптимизации εZn, εFe, εCu, но функции εPb, εAu и εAg совпадают только по X3=1. Подстановка значений оптимальных условий свинца (X1=1 и X2=-1) в модели (εZn=34,28%, εFe=52,52%, εCu=6,83%) дала неудовлетворительные результаты; серебра (X1=1 и X2=1) в модели (εZn=63,56%, εFe=60,284%, εCu=21,41%) также дала неудовлетворительные результаты.
Таким образом, условному оптимуму соответствуют следующие значения независимых переменных в процессе гидрохлорирования сульфатного спека:
продолжительность X1=-1 (4 ч), отношение Ж:Т Х2=1 (5) и концентрация NaCl Х3=180 г/дм3.
Этим условиям соответствует опыт 7 (табл.1), в котором получены следующие значения зависимых переменных: εZn=54,45%, εFe=68,79%, εCu=45,25%, εPb=49,48%, εAu=76,25% и εAg=99,27%.
Пример 2
Состав сульфатного спека, % масс.: 10,21 Zn; 12,27 Fe; 0,98 Cu; 0,97 Pb; 0,64 Ca; 0,80 Mn; 73,86 Sобщ; 1,09 Si; 0,22 Cl; а также г/т: 3,2 Au и 261,9 Ag.
Независимые переменные изменялись в пределах: X1=1-6 часов, X2=2-8, X3=0-240 г/дм3.
Матрица планирования и результаты эксперимента приведены в табл.3.
Ниже приведена связь между безразмерными и размерными масштабами независимых переменных:
иначе τ=2,5χ1+3,5, R=χ2+5, CNaCl=120%χ3+120.
В результате обработки экспериментальных данных получены адекватные математические модели извлечений металлов (после отсева незначимых переменных) в кодовом масштабе:
- извлечение цинка в раствор:
- извлечение железа в раствор:
- извлечение меди в раствор:
- извлечение свинца в раствор:
- извлечение золота в раствор:
- извлечение серебра в раствор:
В связи с тем что для уравнений 1-12 F>F0,05; N-1; N-k, они признаны адекватными экспериментальным данным с уровнем значимости 0,05.
По силе влияния на извлечение металлов в раствор независимые переменные расположились в следующий ряд:
- на цинк: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl);
- на железо: χ2 (Ж:Т), χ1 (продолжительность), χ3 (концентрация NaCl);
- на медь: χ2 (Ж:Т), χ1 (продолжительность), χ3 (концентрация NaCl);
- на свинец: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl);
- на золото: χ2 (Ж:Т), χ1 (продолжительность), χ3 (концентрация NaCl);
- на серебро: χ1 (продолжительность), χ2 (Ж:Т), χ3 (концентрация NaCl).
Следовательно, самое сильное влияние на извлечение цинка, свинца и серебра в раствор оказывает продолжительность гидрохлорирования, затем идет отношение Ж:Т и концентрация NaCl. Для железа, меди и золота самое сильное влияние оказывает Ж:Т, затем продолжительность и концентрация NaCl.
По полученным математическим моделям проведена оптимизация (табл.4) с определением значений независимых переменных в кодовом масштабе, соответствующих наибольшему извлечению цинка, железа, меди, свинца, золота и серебра.
Как видно, оптимальные условия не совпадают. Подстановка значений оптимальных условий в модели извлечений металлов соответствует:
- железа (X1=-1, Х2=1, Х3=-1) в модели εZn=47,07%, εAg=92,31%, εPb=62,09%;
- цинка (X1=1, Х2=-1, Х3=1) в модели εFe=56,33%, εPb=53,64%, εAg=92,84%;
- свинца (X1=-1, Х2=-1, Х3=1) в модели εZn=51,94%, εAg=91,68%, eFe=57,95%.
Таким образом, условному оптимуму соответствуют следующие значения независимых переменных в процессе гидрохлорирования сульфатного спека: продолжительность X1=1 (6 ч), соотношение Ж:Т Х2=-1 (2) и концентрация NaCl Х3=240 г/дм3.
Этим условиям соответствует опыт 6 (см. табл.3), в котором получены следующие значения зависимых переменных: εZn=63,58%, εFe=64,55%, εCu=62,80%, εPb=69,04%, εAu=93,44% и εAg=98,03%.
Обе серии опытов изменяют показатели извлечений серебра (98-99% масс.) и железа (65-69% масс.).
По сравнению с первой серией во второй серии опытов получены более высокие показатели извлечений золота (93% масс.), цинка (64% масс.), меди (63% масс.) и свинца (69% масс.).
Для повышения извлечения золота, цинка, меди и свинца при выщелачивании сульфатного спека 3 н. раствором HCl при температуре 70°C и соотношении Ж:Т=2 следует увеличивать продолжительность гидрохлорирования и концентрацию поваренной соли.
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы. Способ извлечения ионов тяжелых металлов железа, золота и серебра из сульфатного кека включает выщелачивание спека 3 н. раствором HCl при температуре 70°C и отношении Ж:Т=2. Причем выщелачивание ведут в присутствии поваренной соли при ее концентрации не менее 120-140 г/дм3. Технический результат заключается в интенсификации процесса выщелачивания и более полном извлечении в раствор металлов из материалов, их содержащих. 4 табл., 2 пр.
Способ извлечения ионов тяжелых металлов, железа, золота и серебра из сульфатного спека, включающий его выщелачивание, отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют 3 н. раствором HCl в течение 1-6 часов при температуре 70°C и соотношении жидкой (Ж) и твердой (Т) фаз Ж : Т = 2 в присутствии поваренной соли при ее концентрации не менее 120-140 г/дм3.
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СУЛЬФИДЫ | 2006 |
|
RU2308495C1 |
КОКОЕВА Н.Б | |||
и др | |||
Исследования по комплексной переработке цинковых кеков | |||
Известия ВУЗов Цветная металлургия, 2008, N1, с.15-16 | |||
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЦВЕТНЫЕ И БЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ | 2002 |
|
RU2219264C2 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ГРАВИТАЦИОННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ | 1989 |
|
SU1649815A1 |
WO 03100412 А3, 04.12.2003 | |||
WO 9531577 А1, 23.11.1995 | |||
US 4695317 А, 22.09.1987 | |||
Рукав высокого давления | 1988 |
|
SU1601450A1 |
JP 63111134 А1, 16.05.1988 |
Авторы
Даты
2014-06-27—Публикация
2012-09-28—Подача