Способ переработки свинцовых кеков Российский патент 2021 года по МПК C22B3/08 C22B19/30 C22B58/00 C22B7/04 B01D21/01 B01D37/03 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке свинцовых кеков, содержащих индий.

Известен способ переработки свинцовых кеков цинкового производства, включающий их выщелачивание в сернокислотной среде с добавкой мелкодисперсной металлической меди в виде цементной меди (Авторское свидетельство СССР №811859, приоритет от 14.11.11.1979 г.).

Недостатком способа является:

- из свинцового кека, содержащего индий, имеет место низкое (менее 20%) извлечение индия:

- для извлечения цветных металлов в технологию вводится раствор серной кислоты, который нарушает сульфатный и водный баланс цинкового производства;

- дополнительный ввод меди в растворы цинкового производства (до 25 г/дм³) требует увеличение расхода цинковой пыли для очистки растворов перед электролизом.

Наиболее близким по технологической сущности к заявляемому является способ переработки свинцового кека, включающий высокотемпературное довыщелачивание пульпы свинцового кека, полученной после операции отстаивания раствором серной кислоты с концентрацией 150-250 г/дм³ при температуре 80-90°С (Кляйн С.Э., Козлов П.А., Набойченко С.С. Извлечение цинка из рудного сырья. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. С. 322-323).

Недостатком указанного способа является то, что для извлечения индия используется раствор серной кислоты, который нарушает сульфатный и водный баланс цинкового производства. Для удаления избытка серной кислоты из растворов необходимо проведение проведения операций по осаждению сульфат-иона из растворов цинкового производства с потерей индия и цинка с сульфатным осадком.

В основу патентуемого способа поставлена цель повышения извлечения индия и исключение нарушения сульфатного баланса цинкового производства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки свинцового кека, включающем высокотемпературное выщелачивание пульпы свинцового кека с последующем отделением нерастворимого осадка, перед выщелачиванием пульпу свинцового кека фильтруют с добавкой вспомогательного вещества сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом (далее по тексту «САТ») в количестве 0,025-0,033% от веса твердого в пульпе.

Способ осуществляется следующим образом. Пульпу свинцового кека смешивают с сополимером акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом в количестве 0,025-0,033% от веса твердого в пульпе. Полученная пульпа поступает на фильтрацию. Отфильтрованный свинцовый кек загружают в реактор с раствором отработанного цинкового электролита, полученного после электролиза цинка, содержащего 45-55 г/дм³ цинка и 130-147 г/дм³ серной кислоты. Паровоздушной смесью пульпа, состоящая из свинцового кека и отработанного цинкового электролита, нагревается до 91°С и перемешивается в течение 4 ч. После довыщелачивания пульпа фильтруется. Индий-цинк, содержащий раствор, направляется на извлечение индия и цинка. Нерастворимый осадок - свинцовый кек- отгружается на свинцовый завод.

Фильтрация пульпы свинцового кека с добавкой «САТ» - сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом в количестве 0,025-0.033% отвеса твердого в пульпе позволяет обеспечить более 97% извлечение индия на операции выщелачивания свинцового кека без ввода в процесс серной кислоты.

При использовании в качестве добавки менее 0.025% сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлорида не удается обеспечить полное извлечение индия, так как при выщелачивании свинцового кека при недостатке сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом образующиеся основные гидросульфаты железа сорбируются на поверхности свинцового кека и препятствуют доступу реагентов к поверхности свинцового кека.

При использовании в качестве добавки более 0,033%) сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом нецелесообразно, так как не происходит существенного увеличения положительного эффекта.

Пример

Влияние расхода «САТ» - сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом

Пульпа свинцового кека полученная после выщелачивания вельц-окиси имеет следующую характеристику: твердый остаток имеет следующий состав. %: 32.2 Pb; 11,8 S; 4,3 Fe; 3,1 As; 1,4 Cu; 5,6 Zn; 4,2 SiO₂; 1,85 Са; 0,02 In; раствор, г/дм³: 10,4 Fe; 110 Zn; 5,1 Cu; 1,2 As.

Согласно данным рентгенофазового анализа, свинец в кеке находится, в основном, в форме англезита (PbSO₄), плюмбоярозита (PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂), цинк в виде франклинита (ZnFe₂O₄), сфалерита (ZnS), железо в форме ферритов цинка и свинца. Также обнаружен гипс (CaSO₄*2H₂O) и кварц (SiO₂).

Индий находится в форме сложных кристаллогидрат сульфатов.

В пульпу свинцового кека подавали водный раствор «САТ» концентрацией 600-800 мг/дм³ из расчета, чтобы расход составил, %: 0,024, 0,025, 0,029, 0,033, 0,034 от веса твердого в пульпе. Затем пульпу фильтровали на фильтр-прессе. Отфильтрованный свинцовый кек направляли на выщелачивание отработанным цинковым электролитом. Отфильтрованный свинцовый кек загружают в реактор с раствором отработанного цинкового электролита, полученного после электролиза цинка, содержащего 52 г/дм³ цинка и 146 г/дм³ серной кислоты. Паровоздушной смесью пульпа, состоящая из свинцового кека и отработанного цинкового электролита, нагревается до 91°С и перемешивается в течение 4 ч. После выщелачивания пульпа фильтруется. Индий-цинк, содержащий раствор, направляется на извлечение индия и цинка. Нерастворимый осадок - свинцовый кек отгружается на свинцовый завод.

Для сравнения проводили опыты по прототипу с добавкой на выщелачивание свинцового кека к отработанному электролиту содержащего 52 г/дм³ цинка и 146 г/дм³ серной кислоты серной кислоты с концентрацией 96% серной кислоты в количестве, обеспечивающем содержания индия в растворе направляемом в индиевое производстве - 0,3 г/дм³. Для сохранения требуемого технологией сульфатного и водного баланса из части отработанного электролита в технологической схеме цинкового производства предусмотрено осаждения сульфатного осадка, с которым теряется цинк и индий.

Результаты проведенных опытов приведены в табл. 1.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, повышение расхода «САТ» более 0,034% нецелесообразно, т.к. повышения извлечения индия и цинка в раствор не происходит. Снижение расхода «САТ» ниже 0,025% нет существенного положительного эффекта, извлечение индия и цинка снижается.

Таким образом, при использовании в предлагаемом способе фильтрации перед выщелачиванием пульпы свинцового кека с добавкой вспомогательного вещества сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлорида оптимальный расход «САТ» составляет 0,025-0,033% от веса свинцового кека.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известным позволяет:

- проводить выщелачивание свинцового кека без дополнительного ввода в процесс серной кислоты;

- обеспечить ведение технологии без нарушения сульфатного баланса;

- исключить потери индия 0,04 кг/тн сульфатного осадка и цинка 25 кг/тн сульфатного осадка при проведении операции вывода сульфатов с сульфатным осадком;

- повысить на (4-9)% извлечение цинка и на (3-9) % извлечение индия в раствор.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке свинцовых кеков, содержащих индий. Способ включает высокотемпературное выщелачивание пульпы свинцового кека, содержащего индий, с последующим отделением нерастворимого остатка. Перед выщелачиванием пульпу свинцового кека фильтруют с добавкой вспомогательного вещества - сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом в количестве 0,025-0,033% от веса свинцового кека. Способ обеспечивает повышение извлечения индия и цинка, исключение нарушения сульфатного баланса цинкового производства. 1 табл., 1 пр.

Способ переработки свинцовых кеков, содержащих индий, включающий высокотемпературное выщелачивание пульпы свинцового кека с последующим отделением нерастворимого остатка, отличающийся тем, что перед выщелачиванием пульпу свинцового кека фильтруют с добавкой вспомогательного вещества - сополимера акриламида с (2-акриламидопропил)-триметиламмонийхлоридом в количестве 0,025-0,033% от веса свинцового кека.