Способ переработки материалов содержащих мышьяк и металл Советский патент 1981 года по МПК C22B3/00 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ №1ШЬЯК И МЕТАЛЛ Изобретение ОТНОСИТСЯ к гидрометаллургии цветных металлов, в част ности к способам переработки материсшов, содержащих мышьяк и металл, для получения сульфатов металлов, свободных от мышьяка и мышьяковых продуктов, не содержащих метсшл. Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки материа лов, содержащих мышьяк и металл, включающий выщелачивание исходного материала водным раствором серной кислоты, отделение раствора от осад ка и кристаллизацию сульфатов метгш лов из раствора. По этому способу исходные материалы обрабатывают раствором серной кислоты и затем -раствор выпаривают осаждают сульфаты металлов и восстанавливают мышьяк, получая его в виде раствора HjAs04, содержащего серную кислоту l . Однако, этим способом трудно эф.фективно разделять мышьяк и сульфаты металлов,так как необходимо применять крепкую серную кислоту и мышьяковую кислоту для полного осаждения сульфатов металлов, в результате чего получают очень вязкий раствор, который усложняет отделение и промывку массы кристаллов. Цель изобретения - повышение эффективности процесса отделения мышьяг ка от металла. Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки материалов, содержащих мышьяк и металл, включаю г щем выщелачивание исходного материала водным раствором серной кислоты, отделение раствора от осадка и кри-. сталлизацию сульфатов металлов из раствора, выщелачивание проводят при бБ-ЮО С при диспергировании в раствор воздуха или кислорода, перед кристаллизацией в раствор вводят серную кислоту в количестве, достаточном до получения концентрации серной кислоты на стадии выщелачивания 100-300 г/л,-кристаллизацию сульфатов из отделенного раствора проводят охлаждением и перед возвратом части этого раствора на выщелачивание из него удаляют мышьяк известньоми методами, выщелачивание проводят при 90-100с, если металлом является медь и/или никель, и при 65-70 С, если металлом является кобальт j мышьяк удаляют из раствора путем восстановления

арсената до арсенита сернистым ангидридом при .

В предлагаемом способе необязательно кристаллизировать сульфаты металлов полностью из отделенного водного раствора, содержащего арсенат во-первых, потому что применяется замкнутый цикл раствора, и, вовторых, потому, что мышьяк может выделяться очень выборочно из маточнОго раствора после кристаллизации. Удаление мышьяка из этого маточного раствора не обязательно должно быть полным, поскольку после удаления мышьяка раствор возвращается на стадию выщелачивания исходного материала.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Исходный материал - осадок арсенида подают на стадию вьпцелачивания, на которой поддерживают соответствующую концентрацию серной кислоты, а окислитель диспергируют либо в виде газообразного кислорода, либо в виде воздуха в водном растворе. Конценрацию серной кислоты поддерживают на уровне 100 г/л. При выщелачивании исходного материала, в котором содержася медь и никель, температуру, предпочтительно, поддерживаютт ЭО-ЮО с, если металлом является кобальт, то температуру поддерживают 65-70 €, при выбранных температурах растворимость сульфатов соответствующих металов максимальна. При обработке осадк арсенида цинка в нем содержатся все три упомянутых металла и температура представляет среднюю величину между упомянутыми диапазонами температур в зависимости от преобладающего металла.

В конце стадии вьпцелачивания раствор подвергают охлаждению.Он может охлаждаться примерно до 30°С, что полностью достижимо при применении обычной воды для охлаждения. При это происходит кристаллизация сульфатов металлов. На этой стадии цикла: предпочтительно добавляется свежая серна кислота. Кристаллы сульфатов удаляют фильтрованием и следующей промывкой.

Следующая стадия заключается в удалении мышьяка, что может осуществляться различными способами.

Мышьяк может быть удален путем восстановления арсената до арсенита, в результате чего выделяется AsaOj.

Восстановление можно осуществлять при применении двуокиси серы. После этого может, возвращаться на стадию очистки раствора либо в таком виде, либо в виде раствора NaAsOa, менее опасного для окружающей среды, который получают путем растворения осажденного в едком натре после удаления маточного раствора из осажденного переливанием.

Мышьяк может быть удален из раствора экстракцией. избирательно извлекают посредством трибутилфосфата или дибутилбутилфосфата из раствора, полученного от кристаллизации. Извле чение осуществляют без добавки какихлибо нейтрализаторов или иных реагентов. Высокая концентрация серной кис-. лоты в растворе способствует извлечению, и поэтому добавка свежей серной кислоты на стадии кристаллизации преимущество и на этой стадии. В раствор трибутилфосфата или Дибутилбутилфосфата в соответствующем углеводороде можно добавлять некоторые высшие спирты с целью улучшения сепарации или отделения фаз. Реэкстракдию осуществляют водой. Раствор на выходе содержит 100 г/л мышьяка и после этого может возвращаться на стадию очистки раствора. Мышьяк, таким образом/ может сохраняться в водном растворе на протяжении всего процесса, что является гиг-иеничным.

Полученные в процессе сульфаты металлов могут использоваться как исходные материалы для производства чистых металлов или чистых солей металлов, а полученный мышьяк представляет собой товарный продукт.

Пример. Осадок, полученный от очистки раствора в процессе получения цинка, выщелачивали в следующих условиях:

Содержание твердых частиц200 г/л

ТемператураЭЗ С

Начальная концентрация серной кислоты 300 г/л Конечная концентрация серной кислоты 120 г/л В раствор вводили воздух, который хорошо диспергировался.

Через 6 ч цвет остатка от выщелачивания стал белым и выщелачивание прекратили. Результаты опыта приведены в табл.Г. Таблица

Осадок до выщелачи45,2 3,6 вания I Осадок после выщёла0,14 0,025 1чивания 4,2 6,0 0,28 16,5 5,3 0,025 0,13 0,2 30 Выход от выщелачи99,9 99,9 вания Раствор до выцелачи28 17 вания Раствор после выщелаil8 24 чивания

Раствор, подаваемый на выщелачивание , получен путем пропускания раство-;

HaAsOi . AsaO Серную кислоту добавили в раствор, после выщелачивания до концентрации 200 г/Л, раствор охладили до и выдержали при этой температуре б ч. Полученные кристаллы удалили путем, 40 118

24 35 48 2,6 153

е 26

17 26 37 2,1 152 102

110 113 92 83

1,4 1,7 2,4 0,1 0,1 18

Продолжение та6л.1

300 120

pa несколько раз через процесс согласно схеме, приведенной на рисунке

NqAsOg

120

320

1,5 99,9 99,6 99,7 27 36 2 120 35 48 2,6 153 фильтрования и затем промыли небольшим количеством воды (0,2 мл воды на грамм осадка), Результаты исследований приведены в табл.2 Т а б л и ц а 2

Половину раствора очищали от мышьяка, применяя трибутилфосфат.

Для извлечения мышьяка из раствора, полученного от кристаллизации сульфатов металлов, готовили экстрагент, содержащий 85% (объемные) трибутилфосфата и 15% (объемные) Shellisoc К (алифатический углеводород с температурными пределами отбора фракцией 194-251 с и удельным весом 0,79 г/см)..

Одна часть (объемная) раствора, полученного от кристаллизации и

Наличие элементов в растворах, г/л

26 17 26 37 2,1 152

27 17 25 38 2,1 76 а

0,20 0,30 0,25 0,15 0,01 128

0,014 0,013 0,011 0,010 0,001 86

Из таблицы видно,что можно осуществлять избирательное извлечение мышьяка. Остаточное количество совместно извлеченных металлов удаляют просто промывкой экстрагирующего агента незнлчительным количеством воды. Коэффициент разделения как для стадии извлечения, так и стадии промывки водой составляет 2,5, и, таким образом, извлечение осуществляется с получением мышьяковой кислоты, свободной от сульфатов.

Другую половину раствора подавали

Наличие элементов в растворах, г/л

28

17 27

17 27

28

1,4 частей (объемные раствора трибутилфосфата (применяемого уже для извлечения мышьяка и регенерированного) перемешивали в течение 5 мин при . Отделенную органическую фазу перемешивали в течение 5 мин при с 0,1 объема воды, после чего выделенную органическую фазу перемешивали таким же образом с половиной от ее объема воды.

Составы водных растворов приведены в табл.3, IТаблицаЗ

320

228

292

66

в реактор, куда вводили через раствор двуокись серы, при этом температуру поддерживали порядка .

Через 10 ч концентрация As уменьшилась до 26 г/л, и был получен осадок Раствор охладили до 30°С и удалили путем переливания. Раствор, содержащий 60 г/л едкого натра, подали в реактор и перемешивали до тех пор, пока осадок полностью не растворился. До .выщелачивания взяли образец и промыли небольшим количеством воды. Результаты опыта приведены в табл.4.

Таблица 4

36

110

300

36 2

26

405

Выход Раствор возвратили -на стадию выщелачивания исходного материала. Формула изобретения Способ переработки материсшов, содержащих мышьяк и металл, включающий выщелачивание исходного материала водным раствором серной кислоты, отделение раствора от осадка и кристал лизацию сульфатов металлов из раствора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения эффективности процесса отделения мышьяка от металла, выщелачивание проводят при 65ЮО-с при диспергировании в раствор воздуха или кислорода, перед кристаллизацией в раствор вводят серную кислот в количестве,достаточном для получени концентрации серной кислс5ты на стаПродолжение табл.4

88 дии выщелачивания 100-300 г/л, кристаллизацию сульфатов из отделенного раствора проводят охлаждением и перед возвратом части этого раствора на выщелачивание из него удаляют мышьяк известными методами. 2.. Способ по пЛ, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, выщелачивание проводят при 90-100°С, если металлом является медь и/или никель, и при 65-70°С; если металлом является кобальт. 3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что мышьяк удаляют из растйора путем восстановления арсената до арсенита сернистым ангидридом при 60°С. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе l.Jeurnal of the South African Institute of Mining and Metallurgy. July. 1969, p.654.