Способ переработки сульфидных цинковых материалов Советский патент 1993 года по МПК C22B58/00 C22B3/00 

Изобретение относится к гидроме- таллургической переработке сульфидных цинксодержащих материалов, в частности материалов, в которых присутствует индий.

Известный способ переработки цинковых материалов, содержащих индий, основан на пирометаллургическом окислительном обжиге цинковых концентратов (в большинстве случаев в печах КС), выщелачивании цинкового огарка в негерметичной аппаратуре, электролизе цинка из сульфатных растворов и вельцевании оставшихся от выщелачивания цинкооых кеков. Содержащийся в цинковом концентрате индий в этом

случае распределяется между раствором от выщелачивания огарка, вельц- окисыо и клинкером. Большая его часть (примерно 60$) переходит в вельц- окись, затем в раствор от ее выщелачивания, который и служит источником получения этого металла. Сквозное извлечение индия невелико и составляет 0-60%. Кроме того, этот способ экологически вреден: наиболее неблагополучные переделы - окислительный обжиг и вельцевание кеков.

Наиболее близким предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки сульфидного цинково00

ю го

4ь

со

Ч)

со

io материала по которому измельченный концентрат выщелачивают серной кислотой (мольное отношение кислоты к цинку 1,0-1,2) при давлении кислорода 0,035-0,7 МПа и температуре 125-175°С с добавлением в качестве поверхностно-активного вещества одного из ли нинов, лигносульфонатов, танинов или солей алкиларилсульфокислоты. Полученную пульпу разделяют на твердую и , жидкую Фазы, затем раствор и кек направляют в действующее производство на дальнейшую переработку. Раствор поступает на операции нейтрализации остаточной кислоты и осаждения железа. Обычно это делается путем контакта раствора с цинковым огарком и кислородом, что уменьшает содержание кислоты до 1-5 г/л и определяет выпадение железа.

При переработке по известному способу цинковых материалов, содержащих индий, последний в зависимости от режима выщелачивания на 50-85% перехо-

- исходное мольное отношение кислоты к цинку

0

5

5

0

дит в раствор и затем при нейтрализации пульпы распределяется между Фазами (примерно 80Ј переходит в кек и 20% остается в растворе). Такое распределение индия обусловливает размазывание его по продуктам и снижает возможность высокого извлечения. Исследования и расчеты с учетом фактических данных показывают, что выход индия в раствор, поступающий на его извлечение в готовую продукцию, от поступившего на автоклавное выщелачивание составляет не более 60-65$.

Так, при проведенной нами в соответствии с прототипом серии опытов по автоклавному выщелачиванию цинкового концентрата (состав,- мас.$: цинк 45,3- i5,8, железо 10,7-11,6, медь 0,88-0,93, свинец 0,28-0,75, кадмий 0,12-0,16, сера ,-35,2, индий 0,007-0,010) в горизонтальном автоклаве объемом 25 л в режиме, усредненные параметры которого составляли:

М 0.,-,,2

Использование: гидрометаллурги- иеская переработка сульфидных цинксодержащих материалов, в частности материалов,в которых присутствует индий. Сущность: сульфидные цинковые материалы, преимущественно индийсо- держащие, подвергают автоклавному окислительному сернокислотному выщелачиванию при повышенной температуре и под давлением кислорода и добавлении в раствор исходной пульпы катионов натрия, калия или их смеси о количестве, обеспечивающем концентрацию этих катионов 2-6 грамм на литр, с последующим разделением выщелоченной пульпы на раствор, я кек подвергают обработке при перемешивании раствором серной кислоты при молярном отношении вводимой кислоты к натрию, калию или их смеси в кеке выше 6 и температуре 90-100°С. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. ч fe

- соотношение фаз в загружаемой К/Т ,,5 пульпе

-сульфитное число (аэрацион- ная характеристика авто.клава

-температура

-парциальное давление кислорода

-расход поверхностно-активного вещества

-продолжительность выщелачивания

Переход в раствор основных компонентов составил (%) цинка ,5, железа 10-30, меди 0-50, индия 50- G5. Концентрация индия в растворе 15- 20 мг/л.

Таким образом, недостатком известного способа является распределение индия по фазам окисленной пульпы, что обусловливает низкое извлечение его из индийсодержащего цинкового сульфидного материала.

Целью предполагаемого изобретения является повышение извлечения индия.

К „ 1 с.о с -м°Ј 32§9± с L л.час.атм

t 150±10°С

Ро2 0,6-1,1 МПа

0

5

ПАВ 0,3-0,5%

от веса загружен.конц.

ff- 1,5-2 ч

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе переработки сульфидных цинковых материалов, преимущественно индийсодержащих, включающем автоклавное окислительное сернокислотное выщелачивание пульпы измельченного материала при повышенной температуре и под давлением кислорода, разделение пульпы на раствор и кек, согласно предложенному способу, выщелачивание ведут при добавлении в раствор исходной пульпы катионов натрия, калия или их смеси в количестве

обеспечивающем их концентрацию 2 - С грамм на литр, а кек обрабатывают при 90 100°С и перемешивании раствором серной кислоты при мольном отно- ыении вводимой кислоты к натрию, калию или и смеси в кеке выше 6.

Приведенный ниже пример иллюстрирует возможности заявляемого способа.

Пример. Исходный цинковый концентрат (состав, мас.%: цинк 5,5, железо 11,1, медь 0,9, свинец 0,5 0,7, сера З.О, индий 0,0085-0,010) выщелачивают в автоклаве при 150°С, парциальном давлении кислорода О,7 МПа, мольном отношении серной кислоты к сульфидному цинку в загрузке 1,0, исходном соотношении фаз Ж/Т ,3. Сульфитное число автоклава Кс 2,5 моль На4503/л.час.атм. В раствор исходной пульпы добавлено 2 г/л катиона натрия.

Анализ окисленной пульпы, полученной после выщелачивания в течение Ј 2 час, показал, что в жидкую фазу перешло 99,2% цинка и всего 6,3% индия (строка 6, табл. 1).

Кек после выщелачивания, содержащий (мае.2): индия 0,036, натрия 2,5, железа 25,1, свинца 2,04 растворяют при механическом перемешивании и в водном растворе серной кислоты при мольном отношении кислоты к

натрию в твердой фазе М

(Na + К)

7,1, )строка 7, табл. 2).

В результате растворения в жидкую фазу перешло 97,1% индия, находящегося в кеке, концентрация индия в растворе составила около 150 мг/л.

Таким образом, в раствор пригодный для дальнейшей переработки, например, для сорбционного или экстракционного выделения, перешло примерно 91% индия от поступиви/его на автоклавную переработку с исходным цинковым концентратом.

Предлагаемый способ проиллюстрирован также экспериментальными результатами, приведенными в таблицах 1 и 2.

Анализ опытов ( час), основные показатели которых приведены в табл. 1 показывает, что присутствие катионов натрия и калия существенно снижает извлечение в жидкую фазу ин

822 4396

дия, при этом степень выщелачивания цинкл находится на уровне 96.

Проведенная экспериментальная про- верка предложенного способа показала, что при автоклавном выщелачивании ин- дийсодержащего цинкового сульфидного материала (табл. 1) оптимальная концентрация катионов натрия, калия или

«Q их смеси в растворе исходной пульпы лежит в диапазоне 2-6 г/л. При содержании катионов меньше 2 г/л не удается предотвратить существенным переход индия в раствор окисленной пульпы, а

15 при содержании, большем чем 6 г/л, имеет место малооправданный перерасход реагента.

В процессе растворения железистого кека, как видно из табл. 2, при

20 недостаточной кислотности раствора (мольное отношение кислоты к натрию, калию или их смеси в твердом, поступающем на растворение, меньше 6) результаты по извлечению индия в раствор

25 далеки от требуемых величин с экономической точки зрения.

Таким образом, как следует из результатов экспериментов, заявляемый способ позволяет сконцентрировать

30 большую часть индия практически в одном продукте и получить сквозное извлечение в раствор для последующего его выделения на уровне 70-90%.

Формула изобретения

71822 398

Таблица Выщелачивание цинковало концентрата при 150°С

Таблица 2

Растворение железистого кека (усредненный состав кека, мас.%: индий 0,030-0,036, железо 20-25, свинец 1,8-2,3)

16 7

3,

2,50

Примечание. Растворение кека при t 10f}°C

требует автоклавной аппаратуры, что удорожает процесс.

1872 3910

Продолжение таил.

5,5 7,

68,1 97,1