Способ очистки сульфатных цинковых растворов от железа

 

СПСЮОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ ОТ ЖЕЛЕЗА, включающий восстановление ионовтрехвалентного железа до двухвалентного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии затравки, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и устранения потерь цинка с железистыми осадками, окисление ионов двухвалентного железа ведут при рН 1,01 ,65 и концентрации кислорода окислителя 0,075-0,11 г/л. г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И

РЕСПУБЛИН цр С 22 В 19/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ - й, у" . V (21) 3567735/22-02 (22) 24.01.83 (46) 15.10.84. Бюл. № 38 (72) А.К.Пинаев (71) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им, Серго Орджоникидзе (53) 669 .536.23(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 696062, кл, С 22 В 19/26, 1978.

2. Патент Бельгии ¹ 7242 14, кл. С 22 В, 1972.

„.SU„„ l 118705, А (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТНЫХ

ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ ОТ ЖЕЛЕЗА, включающий восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалентного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии затравки, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и устранения потерь цинка с железистыми осадками, окисление ионов двухвалентного железа ведут при рН 1,01,65 и концентрации кислорода окислителя О, 075-0, 11 г/л .

t 1118

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в гидрометаллургии цинка, Известен .способ очистки сульфатных цинковьм растворов аммиаксодержащим реагентом при 95-100 С t 13.

Недостатком этого способа является то, что на осаждение железа расходуется значительное количество аммиака и серной кислоты, что существенно снижает экономическую эффективность способа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому Результату является способ очистки сульфатных цинковых растворов от железа, включающий восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалентного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты

I и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии затравки.

По этому способу железосодержащий раствор, полученный при вьпцелачивании цинковых кеков, обрабатывают 4 в три стадии: восстановление Ре до

Fe 4 добавкой ZnS до получения

Fe :Fe,ñ 0,05, предварительная ней,,трализация серной кислоты раствора добавкой огарка от обжига цинковых концентратов до рН 1,7-3 с осаждением большей части железа на этой операции, окисление воздухом остатка железа в растворе с последующим осаж- .1 дением Fe при повьппении рН раствора за счет введения огарка.

В качестве катализатора процесса осаждения железа в растворе должно быть более 300 мг/л меди $2).

Однако при осаждении железа для нейтрализации образующейся гидролизной кислоты применяют цинковый огарок. Из-за высокого значения рН (до 3) нейтрализация идет медленно.

Производительность процесса очистки раствора от железа вследствие этого

45 невысокая. Использование огарка в качестве нейтрализатора гидролизной кислоты усложняет процесс, так как ! требуется жесткий и сложный контроль

/ за скоростью растворения окиси цинка 50 огарка и связанной с ней величиной: рН раствора. Кроме того, железистые осадки содержат много цинка (8-9X) и относительно мало железа (50X) .

Переработка таких осадков с целью 55 извлечения цинка (а также меди, свинца и благородных металлов, вносимых огарком) связана с большими за705 3 тратами. Практически этот цинк теряется. Железистые осадки иэ-эа высокого содержания в них цинка теряют свою ценность как сырье черной металлургии.

Цель изобретения — упрощение процесса и устранение потерь цинка с железистыми осадками.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки сульфатньм цинковых растворов от железа, включающему восстановление ионов трехвалентного железа до двухвалеHT ного, предварительную нейтрализацию свободной серной кислоты и окисление ионов двухвалентного железа в присутствии,затравки, окисление ионов двухвалентного железа ведут при рН

1,0-1,65 и концентрации кислорода окислителя 0,075-0, 11 г/л, /

Способ осуществляется следующим образом.

Раствор, содержащий железо, серную кислоту и цинк, в количестве 500 мл нагревают нейтрализуют огарком серную кислоту, После отделения остатков огарка в раствор загружают затравку Fe О, в виде тонкодисперсногЬ кристаллического порошка и затем .вводят в раствор окислитель небольшими порциями для окисления Fe . Процесс окисления проводят при интенсив-. ном перемешивании лопастной мешалкой

Через 3 ч опыт прекращают, отделяют огарок фильтрацией. Раствор обрабатывают цинковым концентратом для пере вода Fe + в Fe +, отделяют остатки концентрата и начинают вторую стадию осаждения железа. Для затравки используют железистый осадок первои

t стадии.

Пример 1. Раствор, содержа-. щий, г/л: Fe 18; Н S04 10; Zn 50, в количестве 500 мл нагревают до

90 С, нейтрализуют огарком серную кислоту до рН 1,65. После отделения остатком огарка в раствор загружают 15 r Fe,0, затравки (тонкодисперсный кристаллический порошок) и при

85 С начинают вводить в раствор перекиси водорода Н О (ЗОХ-ный водный раствор) небольшими порциями (по 0,30 см через 5 мин) для окисления Fe2" . Процесс. окисления проводят при йнтенсивном перемешивании раствора лопастной мешалкой. Через

3,0 ч Опыт прекращают, отделяют осадок фильтрацией. Раствор обрабатыщ ют цинковым концентратом (15 г), 1118705

ВНИИПО Заказ 7379/21 Тираж 602 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектам, 4 для перевода Fe "+ в Fe + при 95 С в течение 45 . мин. Отделяют

1 остатки концентрата и начинают вто- рую стадию осаждения железа. Для затравки используют железистый осадок первой стадии. Окислитель загружают по О, 6 см . через 5 мин. 3а две ста-, дии (5 ч) загружают 36,0 см раствора пероксида водорода, т.е. стехиометрическое количество. Расход кисло 1О рода окислителя Н,О, 1,01 г/ч . Сред-. няя концентрация кислорода в растворе 0,084 г/л.

После окончания второй стадии (2,0 ч) осадок и .раствор подвергают 15 анализу на железо. Содержание железа в осадке (вместе с затравкой) составляет 60Х, серы О,ЭХ, цинка 0,25Х.

Вес осадка 39 r. Раствор после двух стадий содержит 2,5 г/л Fe. рН раст- 2ä вора 1,65.

Пример 2. Раствор, содержащий, г/л: Fe 15; Zn 50; Н,$0 20, полученный при вьпщелачивании цинкового кека отработанным электролитом, 25 взятый в количестве 500 мм, нагревают до 90 С, обрабатывают. цинковым концентратом (ZnS) для восстановления находящихся в растворе ионов

Fe + до Fe +, нейтрализуют огарком сво-Зо бодную серную кислоту до рН 1,S отделяют остатки огарка и вводят в него 15 r затравки (Fe 0,) . Загрузкой в раствор МпО, начинают окисление

Fez+ до Ре +при 97 С. За первую ста35 дию (Э ч) загружают 3,5 r MnO для осаждения 70Х железа. Концентрация кислорода окислителя в растворе составляет 0,075 г/л.

После первой стадии отделяют раст-4О рор от осадка и восстанавливают Fe цинковым концентратом (10 r) при

98 С в течение 20 мин и отделяют ос-, татки концентрата. Во второй стадии в раствор загружают железистый оса45 док первой стадии в качестве затравки и начинают вводить МпО при перемешивании раствора. За 1,5 ч загружают 5,5 r МпО, . Осадок второй стадии отделяют и подвергают хими/. ческому анализу. Содержание железа в осадке составляет 60Х (вместе с затравкой), цинка О, 1 5Х, серы О, 20Х .

Вес сухого осадка 33 r. pH раствора

1,2. Содержание железа в растворе снижается до 2,2 г/л. Расход кислорода 1,14 r/÷. Концентрация кислорода окислителя в растворе 0,095 г/л.

Пример Э. Раствор, содержащий, г/л: Fe 15, Zn 50; Н S04 20, полученный при выщелачиванин цинкового кека, взятый в количестве 500 мп, нагревают до 97 С, обрабатывают цинковым концентратом для перевода Fe + в Fe +, нейтрализуют огарком до рН

1,3, вводят 15 г затравки (Ре О ), нагревают до кипения .(100 Ñ) и начинают порциями вводить МпО (по 4;5 г/u) для окисления Fe" в Fe + при интенсивном неремешивании лопастной мешалкой. Через 3,5 ч в растворе остается 0,13 r/л Fe. Рентгеноструктурный анализ осадка показывает, что он состоит из Fe,O, с небольшим количеством примесей (Zn 0,29X, S 0,20X).

Вес осадка составляет 36,5 г (вмес- те с затравкой). Значение рН 1,0.

Расход кислорода ИпО составляет

1,65 г/час.

Концентрация кислорода окислителя в растворе О, 1 1 1 /л .

Таким образом, по предлагаемому способу. можно подвергать очистке растворы от железа по весьма простой технологии, не связанной с использованием огарка для нейтрализации гидролизной серной кислоты и, следовательно. ., исключающей потери цинка с железистыми осадками.

Для окисления железа можно использовать простые окислители — марган1 цевый анодный шлам или пероксид водорода. Диоксид марганца МпО, в процессе электролиза регенерируется, что делает процесс наиболее эффективным с замкнутым циклом производства.

Содержание марганца в растворе получается при этом невысокое 7-8 г/л, что вполне приемлимо для цинкового производства.

Осадки хорошо фильтруются, отстаиваются, так как имеют кристаллическую структуру. Содержание железа в них достигается 59-64, т .е ° намного больше, чем по прототипу, а цинка— не более 0,1-0,2X.