Способ переработки растворов, содержащих катионы металлов Советский патент 1992 года по МПК C22B3/24 C22B23/00 

Изобретение относится к ионообменным способам переработки и утилизации сбросных и технологических растворов гйд- рометаллургических производств.

Известен способ переработки растворов, включающий фильтрование через слой сульфокатионита в водородной форме с переводом металлов в фазу катионита и утилизацию фильтрата, обработку насыщенного металлами катионита концентрированным раствором сульфата натрия, утилизацию элюата с получением металлсодержащих продуктов.

Недостатком способа является высокая стоимость процесса и низкое качество продуктов.

Цель изобретения - удешевление процесса и повышение качества металлсодержащих продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что сульфокатионит после обработки раствором сульфата натрия дополнительно обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 94,2-315,6 г/л с получением элюата, содержащего катионы кальция и натрия, осаждают последние в виде смеси сульфатов путем высаливания серной кислотой и/или термообработки элюата, осадок суль Ч

СО 00

Јь

J

фатов обрабатывают водой и отделяют твердый сульфат кальция от раствора сульфата натрия, а маточный раствор осаждения сульфатов и раствор сульфата натрия используют повторно на десорбции металлов с сульфокзтионита

П р и м е р 1. Испытания проводили на установке, включающей ионообменную ко- лонСну с высотой слоя сульфокатионита КУ-2 в водородной форме 4 м, напорные емкости для исходных и оборотных растворов, сборники фильтратов и элюатов, реакторы с мешалками для осадительных процессов, испаритель-кристаллизатор, вакуумные нутч-фильтры, сушильную печь.

В опытах по предлагаемому способу через слой катионита в Н-форме фильтровали со скоростью 2,3-2,36 м/ч ра.створ отработанного медного электролита и выщелачивания медеэлектролитного шлама до проскока катионов в фильтрат.

Состав раствора, г/л: медь 50,4; никель 24,8; железо (II) 0,7; кальций 0,92; серебро 0,08; сер,нэя кислота 93,59; мышьяк 19,1; сурьма 1,34, Расход раствора 0,3735 уд.об.

Насыщенный металлами катионит промывали водой, на выходе из слоя собирали фильтрат от начала проскока кислоты до отсутствия кислоты и перерабатывали известными способами с извлечением металлов.

Емкость катионита, г/л (в расчете на объем набухшего в воде ионита в Н-форме, коэффициент пересчета на массовую емкость 2,5); медь 18,82; никель 9,263; железо 0,261; кальций 0,344; серебро 0,03; водород 1,002. Состав фильтрата, г/л, серная кислота 90,39, мышьяк 7,984, сурьма 0,561. Обьем фильтрата 0,8935 уд.об.

Насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 314,4 г/л сульфата натрия до прекращения десорбции, затем водой. Расход раствора 1,2 уд.об. На выходе из слоя собирали сульфатный элюат от начала проскока до прекращения выхода катионов металлов.

Состав элюата, г/л: медь 11,911; никель 5,863; железо 0,165; серебро 0,019; натрий 49,414; серная кислота 31,075. Объем элюата 1,58уд.об.

Из элюата осаждали на первой стадии серебро цементацией на железе. Расход металлического железа 0,005 г на 1 г элюата, извлечение серебра 100%, выход твердого 0,02 г на 1 л элюата, содержание серебра 95%. Из элюата осаждали содой железо и медь (вторая стадия) и никель (третья стадия) с возвращением промежуточных фракций в голову процесса. Расход соды (общий)

95,046 г на 1 л элюата. Осадки промывали, сушили.

Состав железо-медного концентрата, %: медь 44,63; железо 0,64, выход твердого 26,688 г на 1 л элюата, извлечение 100%.

Состав никелевого концентрата, %: никель 41,8 (в виде карбоната), выход твердого 14,026 г на 1 л элюата, извлечение 100%.

Маточный раствор после отделения концентратов возвращали на десорбцию металлов. Железо-медный концентрат нейтрализовали серной кислотой, растворяли сульфат меди. Из раствора выделяли железный концентрат фильтрацией, раствор сульфата меди подвергали термообработке с получением кристаллического медного купороса. Выход твердого железного концентрата 0,278 г на 1 л элюата, содержание железа 61,2%, извлечение железа 100%. Выход медного купороса 46,78 г на 1 л элюата, содержание основного продукта соответствует высшему сорту марки А (ТУ 19347-84), нерастворимый остаток 0,01%, примеси железа, серной кислоты, мышьяка не обнаружены, извлечение меди 100%. Катионит после десорбции тяжелых металлов раствором сульфата натрия и водной про- мывки переводили в исходную водородную форму. Для этого через слой катионита в натриево-кальциевой форме (объемная емкость, г/л: натрий 44,144; кальций 0,344) фильтровали 1,2 уд.об. раствора 315,6 г/л серной кислоты, затем воду, на выходе из слоя собирали сернокислый элюат от начала проскока до прекращения выхода катионов металлов и кислоты Состав элюата, г/л: серная кислота 179,64; натрий 27,94; кальций 0,2175. Объем элюата 1,58 уд.об. Из элюата высаливали концентрированной серной кислотой смесь сульфатов, отделяли осадок сульфатов фильтрацией. Состав осадка, %: натрий 19,07; кальций 0,15. Выход твердого 146,538 г на 1 л элюата, извлечение 100%, Осадок обрабатывали водой и отделяли раствор сульфата натрия от осадка сульфата кальция. Выход гипса 0,738 г на 1 л элюата, извлечение 100%. Выход раствора сульфата натрия 0,548 л на 1 л элюата. Раствор сульфата натрия после нейтрализации акклюдитив- ной серной кислоты и кондиционирования объединяли с оборотным десорбирующим раствором сульфата натрия. Маточный сернокислый раствор после высаливания и отделения осадка сульфатов частично использовали для декарбонизации оборотного раствора сульфата натрия, оставшуюся часть разбавляли водой и использовали в качестве де- сорбирующего сернокислого раствора.

Согласно полученным данным, предлагаемый способ обеспечивает отделение

кальция от тяжелых металлов и отделение кальция от натрия,

П р и м е р 2. Процесс проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того что сернокислый элюат подвергали термообработке и после охлаждения отделяли осадок сульфатов фильтрацией. Выход, состав осадка, показатели и результаты его переработки совпадают с приведенными в примере 1.

П р и м е р 3. Процесс проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что сернокислый элюат подвергали термообработке до начала кристаллизации и обрабатывали серной кислотой до окончания высаливания сульфатов. Выход, состав осадка, показатели и результаты его переработки совпадают с приведенными в примере 1.

П р и м е р 4. Процесс проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что через слой катионита в натриево-кальциевой форме фильтровали 5 уд.об. раствора 94,2 г/л серной кислоты, затем воду, на выходе из слоя собирали сернокислый элюат. Извлечение 100%. Состав элюата, г/л: серная кислота 70,95; натрий 8,33; кальций 0,065. Объем элюата 5,3 уд.об. Элюат подвергали термообработке до начала кристаллизации и высаливали сульфаты серной кислотой. Выход, состав осадка, показатели и результаты его переработки совпадают с приведенными в примере 1.

П р и м е р 5. Опыты по известному способу проводили в условиях, аналогичных примеру 1, за исключением того, что через слой катионита в натриево-кальциевой форме фильтровали 12,2 уд.об. сбросного раствора катодного участка, затем воду Состав раствора, г/л: серная кислота 51,4, медь 0,001; никель 0,001. На выходе из слоя собирали фильтрат и сбрасывали в стоки, Состав фильтрата, г/л; серная кислота 42,64; натрий 3,53; медь 0,0006; никель 0,0007, Степень десорбции натрия 100%, десорбции кальция не обнаружено. Степень извлечения меди 36%, никеля 28%. Емкость катионита, г/л: кальций 0,344; водород 1,92; медь 0,0044; никель 0,0034. Катионит насыщали катионами металлов в условиях, приведенных в примере 1. Состав фильтрата приведен в примере 1. Емкость насыщенного катионита, г/л: медь 18,82; никель 9,26; железо 0,261; кальций 0,687; серебро 0,03; водород 1,001. Насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 314,4 г/л сульфата натрия до прекращения выхода катионов в фильтрат, затем водой. Расход раствора 1,2 уд.об. На выходе из слоя собирали сульфатный элюат. Состав элюата, г/л: медь 11,911; никель 5,863; кальций 0,2175; серебро 0,019; натрий 49,414; серная кислота 31,07. Объем элюата 1,58 уд.об. Из элюата 5 осаждали (аналогично примеру 1) серебро (первая стадия), медь и железо (вторая стадия), никель (третья стадия). Извлечение серебра 100%, выход твердого 0,101 г на 1 л элюата, состав концентрата, %: серебро

0 18,8; кальций (в виде гипса) 21,7. Расход соды общий 95,558 г на 1 л элюата. Состав железо-медного концентрата, %: медь 43,84; железо 0,63; кальций 0,71. Выход твердого 27,172 г на 1 л элюата, извлечение

5 100%. Состав и выход никелевого концентрата совпадают с приведенным в примере 1, Концентрат первой стадии направляли на переплав с получением серебряного концентрата с содержанием основного компо0 нента 91-93%. Железо-медный концентрат перерабатывали на железный концентрат и медный купорос. Выход и состав железного концентрата совпадают с приведенными в примере 1. Выход медного купороса 47,437

5 г на 1 л элюапа, извлечение 100%. Содержание основного вещества 98,6,1, нерастворимый остаток 1,34%, примесей железа, кислоты, мышьяка не обнаружено. Медный купорос не соответствует нормам ТУ 193470 84, не является товарным продуктом и подлежитпереработкевпирометаллургическом цикле с потерями окисленной меди 20-80%. Промытый водой катионит содержал, г/л натрия 44,14; каль5 ция 0,345, что соответствовало натриево- кальциевой форме катионита (см. примеры 1-4). Катионит использовали в следующем цикле (см. настоящий пример).

П р и м е р 6. Процесс проводили в

0 условиях, приведенных ь- примере 1, за исключением того, что насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 276,3 г/л сульфата натрия до прекращения десорбции металлов. Выход, состав продуктов,

5 концентратов, осадка и результаты его переработки аналогичны приведенным в примере 1.

Пример, Процесс проводили в условиях, приведенных в примере 1, за иск0 лючением того, что насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 388,5 г/л сульфата натрия до прекращения десорбции металлов. Выход, состав продуктов, концентратов, осадка и результаты его пе5 реработки аналогичны приведенным в примере 1.

ПримерЗ. Процесс проводили в условиях, приведенных в примере 5, за исключением того, что насыщенный металлами катионит обрабатывали раствором 276,3 г/л

сульфата натрия до прекращения десорбции катионов металлов, Выход, состав продуктов, концентратов, осадка и результаты его переработки аналогичны приведенным в примере 5..

П р и м е р 9. Процесс проводили в условиях, приведенных в примере 5, за исключением того, что насыщенный металлами катионитобрабатывали раствором 388,5 г/л сульфата натрия до прекращения десорбции катионов металлов. Выход, состав продуктов, концентратов, осадка и результаты его переработки аналогичны приведенным в примере 5.

Как показали результаты испытаний, предлагаемый способ обеспечивает разделение кальция и тяжелых металлов на стадии десорбции; разделение кальция и натрия на стадии растворения осадка сульфатов; снижение расходов на повышение качества продуктов за счет исключения операций кондиционирования; снижение расхода реагента-осадителя до 95,046 г/л против 95.558 г/л по известному способу, или 0,54%.

Формула изобретения Способ переработки растворов, содержащих катионы металлов, включающий фильтрование раствора через слой сульфо- катионита в водородной форме с переводом металлов в фазу катионита и утилизацию фильтрата, обработку насыщенного металлами катионита концентрированным раствором сульфата натрия, утилизадию элюата с получением металлсодержащих продуктов, отличающийся TeMt что, с целью удешевления процесса и повышения качества металлсодержащих продуктов, сульфокатионит после обработки раствором сульфата натрия дополнительно обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 94,2-315,6 г/л с получением элюата, содержащего катионы кальция и натрия, осаждают последние в виде смеси сульфатов путем высаливания серной кислотой и/или термообработки элюата, осадок сульфатов обрабатывают водой и отделяюттвер- дый сульфат кальция от раствора сульфата натрия, а маточный раствор осаждения сульфатов и раствор сульфата натрия используют повторно на десорбции металлов с суяьфокатионита.

Изобретение относится к способам переработки и утилизации сбросных и технологических растворов гидрометаллургических производств. Цель изобретения - удешевление процесса и повышение качества металло- содержащих продуктов. Раствор, содержащий катионы металлов, фильтруют через слой-сульфокатионита в водородной форме. Фильтрат, содержащий несорбируемые металлы, утилизируют известными способами. Насыщенный металлами катионит обрабатывают концентрированным раствором сульфата натрия, собирают сульфатный элюат и утилизируют его известными способами с получением металлосодержащих продуктов. Сульфокатионит после обработки раствором сульфата натрия дополнительно обрабатывают раствором серной кислоты концентрации 94,2-315,6 г/л с получением элюата, содержащего катионы кальция и натрия. Последние осаждают в виде смеси сульфатов путем высаливания серной кислотой и/или термообработки элюата. Выделившийся осадок сульфатов обрабатывают водой и отделяют твердый сульфат кальция от раствора сульфата натрия. Маточный раствор осаждения сульфатов и раствор сульфата натрия используют повторно на десорбции металлов с сульфокатионита.