СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ ЦЕМЕНТАЦИЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПОРОШКОМ Советский патент 1971 года по МПК C22B3/46 

Изобретение относится к гидрометаллургическим впособам осаждения металлов из растворов, в частности к способам глубокой очистки растворов от металлических примесей цементацией металлическим порошком.

По известному способу осаждения металлов цементацией при перемешивании используют порошок цементирующего металла с размером частиц в несколько десятков или сотен микрон.

Недостаток такого способа состоит в большом расходе порошка, значительная часть которого остается неиспользованной и переходит в твердый осадок цементируемого металла даже при повышенной температуре процесса.

Кроме того, недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса, увеличение затрат на достижение глубокой очистки, а также технологическая трудность последующего использования полученного осадка металлов, так как он в больших количествах содержит порошок непрореагировавшего цементирующего металла. Эти недостатки не устраняются даже в том случае, когда цементацию проводят в шаровых мельницах, заполненных шариками цементирующего металла.

рошком, который перед подачей в раствор дополнительно размалывают до размера частиц менее 150 ммк. При дополнительном размалывании поршня

цементирующего металла, которое осуществляют в вибрационных или струйных мельницах в атмосфере инертного газа, получается вещество с большой удельной поверхностью и значительными нарушениями кристаллической

решетки. При воздействии такого порошка па очищаемый раствор происходит благоприятное изменение электрохимического потенциала цементирующего металла в сравнении с его обычным значением. В качестве цементирующего металла можно использовать .металл, который содержится в растворе как основная его составляющая, но применять любой другой металл, пригодный для осаждения, на основании его положения в ряде напряжений металлов.

При дополнительном длительном размалывании порошка цементирующего металла в вибрационной мельнице перед цементацией может происходить агломерация тонкоизмельченных частиц металла, что отрицательно влияет на процесс последующего осаждения или очистки раствора. Эта агло.мерация предотвращается, если дополнительное размалывание проводить в присутствии твердой соли,

обрабатываемый раствор и становится его компонентом. Удобнее всего использовать соль, катион которой представляет собой цементирующий металл, а ее анион согласуется с анионом перерабатываемого раствора. Например, при очистке сульфатного цинкового раствора целесообразно использовать цинковый порошок и твердый сульфат цинка.

Кроме того, при помощи твердой соли можно пе только предотвратить агломерацию, но еще больше уменьшить количество расходуемого цементирующего металла, а также снизить продолжительность процесса.

Пример 1. При температуре 70°С и перемещивании очищают раствор, содержапдий (в г/л): 150 цинка; 0,29 кадмия и 0,1 меди. Для очистки используют цинковый порошок, предварительно размолотый в вибромельпице в среде инертного газа в течение 60 мин. При пятикратном изб-ытке порошка через 1 час цементации очищенный раствор содержит менее 0,1 мг1л кадмия, а в осадке находится 53% (по массе) цинка. Если размалывание порошка в вибромельнице- проводить в течение более 1 час, то результаты получаются хуже даже в сравнении с теми, которые имеют место при продолжительности дополнительного размалывания менее 1 час, так как происходит агломерация. Если использовать порошок без дополнительного из1мельчения, то в соответствующих условиях концентраци-и кадмия в растворе лишь немногим ниже 20 .

Пример 2. Очистку раствора того же состава и в тех же условиях, что и в примере 1, ведут порошком цинка, предварительное размалывание которого в течение 1 час также осуодаствляют в вибромельнице в среде инертного газа, но в присутствии твердого сульфата цинка. Наилучшие результаты получают, когда цинковый порошок и твердую цинковую соль берут в пропорции 1:0,25 соответственно. В этом случае через 40 мин цементации раствор содерлсит менее ОД мг1л кадмия. В осадке содержание цинка при этом составляет 48% (по массе).

Если отношение цинка к его соли при дополнительном размалывании 1:0,73 и менее, то результаты последующего осаждения кадмия худшие, чем при использовании порошка без дополнительного размалывания.

Растворы солей металлов и предварительно размолотый до размера частиц менее 150 ммк металлический порошок, взятые в определенных пропорциях, молсно непрерывно пропускать через реакционную зону, футерованную цементирующим металлом и содержащую шарики из цементирующего металла, осуществляя перемещивание реагирующих фаз посредством виброколебаний, приложенных к стенкам этой реакционной зоны.

В качестве последней, например, может служить вибромельница, снабженная приспособлениями для регулируемых подачи исходных веществ и отвода конечных продуктов процесса, а также для удаления выделяюнщхся газов. В этом случае сокращается продолжительность и снижается требуемая температура процесса, а также резко уменьшается содержание цементирующего металла в осадке,

причем в таком варианте осуществления способа предварительное размалывание порошка может быть выполнено не только в вибромельнице, а и любым другим известным способом. Пример 3. Из раствора, указанного в

примере 1, осаждают кадмий (и медь) цинковым порошком с размером частиц меньше 150 ммк при комнатной температуре. В качестве реакционной зоны используют вибромельницу, футерованную цинковым листом и частично заполненную цинковыми шариками диаметром 13 мм. К исходному раствору, который подают в мельницу непрерывно, постоянно добавляю-т двухкратное по стехиометрии количество указанного порошка. Скорость

прохождения раствора через реакционную зону соответствует его среднему времени пребывания в ней в течение 10 мин. Выделяющийся водород непрерывно удаляют через газоотвод. Обработанный раствор и осадок отводят совместно И непрерывно.

В этих условиях конечный раствор содержит лишь до 0,05 мг1л кадмия. Содержание цинка в осадке ниже 16% (iio массе). Если предварительно размолотый цинковый порошок в

мельницу не добавлять, то такие высокие результаты не достигаются и концентрация кад. мия в конечном растворе не уменьшается ниже около 10 мг1л. Пример 4. Из раствора с концентрацией

серебра 47 мг1л и серной кислоты 14 г/л цементацию ведут трехкратным по стехиометрии количеством цинкового порошка с размерами частиц тоньше 150 ммк, сохраняя все прочие условия такими же, как в примере 3. В конечном растворе концентрация серебра составляет 0,12 мг1л по сравнению с почти 20 мг1л, если осаждение вести известным способом з течение 1 час при температуре 60-70°С.

Предмет изобретения

1.Способ осаждения металлов из растворов солей металлов цементацией металлическим

порошком при перемешивании, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода цементирующего металла при одновременном повышении скорости и степени осаждения, цементацию осуществляют металлическим порошком, который перед подачей в раствор дополнительно размалывают до размера частиц менее 150 ммк.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения агломерации частиц

металлического порошка, дополнительное размалывание порошка ведут в присутствии твердой соли, которая в процессе последующей цементации переходит в обрабатываемый раствор. 5 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и непрерывности процесса цементации, а также снижения его температуры и содержания цементирующего металла в осадке, цементацию дополнительно5 6 размолотым порошком осуществляют под действием виброколебаний, приложенных к футерованным цементирующим металлом стенкам реакционной зоны, частично заполненной итяриками из того же металла.