Способ переработки серно-мышьяковокислых растворов, содержащих катионы металлов Советский патент 1991 года по МПК C22B3/00 C22B30/04 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для ути-- лизации сбросных растворов производства цветных металлов.

Целью изобретения является удешевление процесса за счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты.

Для испытаний используют растворы выщелачивания медеэлектролитных шла- мов, маточные растворы производства медного купороса, промывные воды катодного участка, отработанный медный электролит в виде смесей, получаемых по мере поступления растворов в расходную емкость. Перерабатываемый раствор в количестве, равном объему удержания, подают в колонну (оборудованную системой пробоотбора через каждые 0,5 м) с высотой слоя сульфо- катионита КУ-2 в водородной форме 4 м, затем катионит промывают водой для удаления остатков раствора в межзернового пространства до отсутствия кислоты в фильтрате (рН 7).

Пример 1 (по известному способу). Через слой катионита фильтруют последовательно 0,528 уд.об. раствора с содержанием компо- : нентов, r-экв/л: медь 1,756; никель 0,622; железо 0,089; кальций 0,044; магний 0,092; натрий 0,01; серная кислота 0,724; мышьяковая кислота 0,399; сурьмянистая кислота 0,006; затем воду.

Скорость фильтрования в ходе процес-, са поддерживают постоянной 7,5 м/ч не корректируют по массовой доле мышьяка в фильтрате в слое катионита, массовую долю мышьяка в фильтрате в слое катионита не определяют.

На выходе из слоя катионита фильтрат анализируют на содержание серной и мышьяковой кислот. Разделения серной м мышьяковой кислот «е обнаружено. Индивидуальной фракции мышьяковой кислоты не получено.

k

Фильтрат в количестве 1,388 уд.об. с содержанием кислот, г-экв/л.; серная 1,235; мышьяковая 0,152; сурьмянистая 0,0023, направляют на дальнейшую переработку. Сурьму извлекают сорбцией комплексооб- разующим катионитом, мышьяк осаждают раствором сульфида и гидросульфида натрия с получением пятисернистого мышьяка.

Полученный осадок промывают, сушат. Часть осадка в количестве 21,72% от полученного используют для получения мышьяковой кислоты известным способом, для чего шихту обжигают в трубчатой печи при подаче воздуха, из отходящих газов улавливают в охлаждаемом газоходе окислы мышьяка, растворяют полученную конденсированную фазу в воде, доокисляют раствор газовой смесью окислов азота и воздуха с получением 0,17 уд.об, раствора 0,254 Н мышьяковой кислоты, используемого в производстве мышьяксодержащих продуктов.

П р и м е р 2. Раствор (состав и количество приведены в примере 1) подают в колонну с начальной скоростью 7,5 м/ч. Входе фильтрования скорость процесса корректируют по предлагаемому способу по массовой доле мышьяка а первой порции фильтрата 0,3 уд.об. в слое катионита, определяемой анализом фильтрата в системе пробоотбора по мере движения фильтрата сверху вниз. Для этого определяют массовую долю мышьяка в первой порции фильтрата в слое катионита АО, рассчитывают в прогнозирующем порядке массовую долю мышьяка в серно-мышьяковокислом фильтрате на выходе из слоя. AI по уравнению ,3+0,Q14 (Ao - 4, и (массовую долю мышьяка в индивидуальной мышьяковокис- лой фракции А2 по уравнению A2 100%-Ai.

Затем вводят показатель допустимого выхода мышьяковой кислоты в серно-мышь- яковокислый-фильтрат ,3% и уменьшают скорость фильтрования до снижения массовой доли мышьяка и первой порции до Ао-4,43%. обеспечивающей выход в индивидуальную мышьяковокислую фракцию мышьяка в количестве .7%.

Конечная скорость, при которой достигнуто ,43%, 1,18 м/ч. На выходе из слоя получают фракцию серно-мышьяковокисло- го фильтрата с массовой долей мышьяка 78,3% и фракцию мышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 21,7%. Количество индивидуальной мышьяковокис- лой фракции 0,18 уд.об.. концентрация мышьяковой кислоты 0,254 Н, Результаты прогнозируемого и фактического распреде

ления мышьяка по фракциям совпадают, ошибка не обнаружена.

ПримерЗ. Раствор с содержанием компонентов, г-экв/л: медь 0,835; никель

0,485; железа 0,031; кальций 0,048; магний 0,069; аммоний 0,003; калий 0,008, серная кислота 1,505; мышьяковая кислота 0,742; сурьмянистая кислота 0,011; плавиковая кислота 0,002, в количестве 0,52 уд.об. пода0 ют в колонну с начальной скоростью 1,18 м/ч. В ходе фильтрования корректируют скорость процесса по массовой доле мышьяка в первой порции фильтрата 0,6 уд.об. в слое катионита по уравнению ,835 A0-7,23.

5 Для этого вводят показатель ,14%, обусловленный необходимостью получения мышьяка в виде индивидуальной фракции в количества ,86%, и увеличивают скорость фильтрования до достижения

0 ,25%, обеспечивающей ,14% и ,86%. Конечная скорость, при которой реализованы ,25% и требуемые результаты фракционирования, 2,36 м/ч. На выходе из слоя получены фракция серно5 мышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 83,14% и фракция мышьяковой кислоты с массовой долей мышьяка 16,88% от исходного количества.количество мышьяковокислого фильтрата 0,256 уд.об.,

0 концентрация мышьяковой кислоты 0.254Н. Результаты прогнозируемого и фактического распределения мышьяка по фракциям совпадают.

П р и м е р 4. Раствор с содержанием

5 компонентов, г-экв/л; медь 1,202; никель 0,404; железо 0,033; кальций 0,034; магний 0,069; серная кислота 0,457; мышьяковая кислота 1,309, сурьмянистая кислота 0,005; кремниевая кислота 0,002; в количестве

0 0,552 уд.об. подают в колонну с начальной, скоростью 2,36 м/ч. В ходе фильтрования корректируют скорость процесса по массовой доле мышьяка в первой порции фильтрата, 0,3-0,6 уд.об. в слое катионита по

5 уравнениям AI 78,3 + 0,014 х (А0-4,43)7 и ,835 АО - 7,23. Для этого, исходя из необходимости получения мышьяка в виде индивидуальной фракции в количества ,68% от исходного, вводят показатель

0 ,32% и корректируют скорость до достижения АО, обеспечивающей требуемое распределение мышьяка по фракциям.

Конечная скорость после ряда корректировок 2,62 м/г. На выходе из слоя получе5 ны фракция серно-мышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 88,32% и фракция мышьяковой кислоты с массовой долей мышьяка 11,68%,

Количество мышьяковокислого фильтрата 0,332 уд.об,, концентрация мышьяковой кислоты 0,254 Н. Результаты прогнозируемого и фактического распределения мышьяковой кислоты по фракциям совпадают.

Условия и результаты примеров 1-4 приведены в таблице.

Как видно из приведенных в таблице данных, разделение мышьяковой кислоты по фракциям достигается при конечных скоростях на выходе из слоя 1,18-3,62 м/ч. В этих условиях выход в индивидуальную мышьяковую фракцию Аа 11,68-21,7%. Конкретный показатель выхода Аа в этом интервале определяется потребностью производства мышьяковой кислоты и задается в качестве первичного, основного показателя - вне связи с составом исходного раствора.

Реализация заданного показателя выхода мышьяковой кислоты в индивидуаль- ную фракцию А2 достигается корректировкой Аа (и Ai 100-A2) по скорости процесса по предложенным уравнениям вида Ai y(A0). Показатель АО является контролируемой величиной, определение его в хо- де процесса является операцией, обеспечивающей существенность отличий предлагаемого способа вне связи с количественными ограничениями показателей скорости (известного) и распределения мышьяка по фракциям AI и Аа (возможно, известного). Помимо реализации заданного распределения мышьяка по фракциям AI и А2 корректировка по уравнениям обеспечивает стабильность концентрации мышьяковой кислоты в индивидуальной фракции, независимо от концентрации ее в исходном сер- но-мышьяковокислом растворе.

Ограничение скорости процесса показателями конечной скорости 1,18-3,62 м/ч нецелесообразно, поскольку на начальных стадиях высокая скорость 7,5 м/ч (максимально возможная в 4-метровых колоннах нормального давления) обеспечивает повышение производительности в 6-7 раз и об-

щей производительности в 2 4 раза. При скорости ниже 1,18 м/ч не достигается требуемая производительность процесса.

Серно-мышьяковокислые фильтраты направляют на извлечение сурьмы осаждением или сорбцией и мышьяка в виде сульфида.

Осадок пятисернистого мышьяка отфильтровывают, промывают, сушат, складируют в захоронениях. Мышьяковокислую фракцию используют в производстве мышь- яксодержащих продуктов.

Способ прост в осуществлении, отвечает требованиям производства и обеспечивает извлечение (12-22%) мышьяковой кислоты в индивидуальную фракцию, не содержащую примесей; удешевление процесса переработки раствора за счет исключения потерь мышьяка (5,6%) в пирометаллургиче- ском переделе; упрощение процесса переработки раствора за счет исключения пирометаллургического и окислительного переделов с соответствующим удешевлением процесса переработки.

Формула изобретения Способ переработки серно-мышьяково- кислых растворов, содержащих катионы металлов, включающий фильтрование через слой катионита последовательно перерабатываемого раствора и воды с переводом катионов металлов в фазу катионита и излечение из фильтрата мышьяка и сурьмы известными способами, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса за счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты, в процессе фильтрования через слой катионита раствора и воды регулируют скорость фильтрования по массовой доле мышьяка в водной фазе в слое катионита, а по выходу из слоя катионита отделяют фракцию серно-мышьяковокислого фильтрата с массовой долей мышьяка 78- 88% от общего количества и фракцию мышьяковой кислоты.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для утилизации сбросных растворов производства цветных металлов. Цель изобретения - удешевление процесса за счет дополнительного извлечения мышьяковой кислоты. В процессе фильтрования через слой катиони- та перерабатываемого раствора и воды с переводом катионов металлов в фазу катио- нита регулируют скорость фильтрования по массовой доле мышьяка в водной фазе в слое катионита. По выходе из слоя катиони- та отделяют фракцию серно-мышьяковокис- лого раствора с массовой долей мышьяка 78-88% от общего количества и фракцию мышьяковой кислоты. 1 табл.