Способ переработки материалов,содержащих мышьяк,серу и тяжелые цветные металлы

 

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке материалов, содержащих мьшьяк, серу и тяжелые цветные металлы . Цель изобретения - увеличение степени использования сырьевого материала, повышение качества промпродукта и улучшение условий труда. Исходные материалы, представлякнцие собой возгоны, пыли, шлаки и другие промышленные полупродукты, предварительно обрабатывают раствором кальцинированной соды при 35-45 С и , рН 7,5-8,0. Полученную пу.пьпу фильтруют и из фильтрата вьщеляют сульфат натрия, а кек выщелачивают, в температурном интервале 95-105 С с оборотным раствором, содержащим 90- 100 г/л NaOH и не более 10 г/л NajCOj . После фильтрова:ния пульпы металлы из фильтрата выделяют карбонизацией углекислым газом, а отделенный от полиметаллического осадка раствор каустифицируют, очищают от мышьяка и направляют на стадию щелочнрго выщелачивания. 1 ил, 2 табл. i СЛ tv9 СО О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЛК 12 161 (51)4 С 22 В 3/00; 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БяьлЦ01Il А

° М

° Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3909318/22-02 (22) 17.04.85 (46) 23.02.87, Бюл. Ф 7 (71) Ереванский политехнический институт им.K.Ìàðêñà (72) К.А.Тер-Аракелян, А.А.Гюльзадян и Г.С.Авакян (53) 669.053.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 914647, кл. С 22 В 7/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 18668l, кл. С 22 В 7/02, 1965. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЫШЬЯК, СЕРУ И ТЯЖЕЛЫЕ

ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ (57) Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при переработке материалов, содержащих мышьяк,, серу и тяжелые цветные металлы. Цель изобретения — увеличение степени использования сырьевого материала, повышение качества промпродукта и улучшение условий труда.

Исходные материалы, представляющие собой возгоны, пыли, шлаки и другие промышленные полупродукты, предварительно обрабатывают раствором кальцинированной соды при 35-45 С и, рН 7,5-8,0. Полученную пульпу фильтруют и из фильтрата выделяют сульфат натрия, а кек выщелачивают. в температурном интервале 95-!05 С с оборотным раствором, содержащим 90I00 г/л NaOH и не более 10 г/л

Ма СО, . После фильтрования пульпы . металлы иэ фильтрата выделяют кар" бонизацией углекислым газом, а отделенный от полиметаллического осадка раствор каустифицируют, очищают от мьппьяка и направляют на стадию щелочнрго выщелачивания. 1 ил, 2 табл.

1291615

П. р и м е р 2. Условия те же, что и в примере 1, но при вьпцелачивании кека применяют раствор, содержащий

80 г/л NaOH и 6 г/л Na СО, а про3 должительность перемешивания составляет 2 ч. Масса полученного сухого кека (15,3 r) указывает на значительное уменьшение степени.комплексообраИзобретение относится к области металлургии цветных металлов и мо— жет быть использовано при переработке материалов, содержащих мыньяк, серу и тяжелые цветные металлы. 5

Целью изобретения является увеличение степени использования сырьевого материала, повышение качества промпродукта и улучшение условий труда.

f0

На чертеже приведена технологическая схема предлагаемого способа.

Пример 1. К 100 г тонкой конвертерной пыли медеплавильного производства добавляют 370 мл раствора, содержащего 70 г/л Иа СО

Полученную пульпу в течение 35 мин перемешивают при 40 С. В конце агитации рН раствора снижается до 7,6 и остается на этом уровне. Затем пульпу фильтруют и из раствора выпаривают, в присутствии NaÎH выделяют сульфат натрия. К промытому водой кеку, сухая масса которого 84 r

25 добавляют l 5 л раствора, содержащего 100 г/л ИаОН и 8 г/л 11а СО

Пульпу перемешивают при 98 С в течение 50 мин, после чего твердый остаток, сухая масса которого 8,9 г, отделяют от раствора фильтрованием.

Прозрачный, темно-синего цвета фильтрат подвергают карбонизации, диспергируя в нем при 70 С газовоздушную смесь, содержащую примерно !2 об.X

СО . В ходе карбонизации происходит 35

2 выделение твердой фазы и в конце процесса раствор обесцвечивается. Полученный полиметаллический осадок, состоящий их гидроксидов, карбонатов и гидрокарбонатов цветных металлов, сухая масса которого 76 r отделяют фильтрованием и промывают водой, а раствор каустифицируют известью при

95 С, добавляя к нему 120 r СаО и перемешивая пульпу в течение .1,5 ч. 45

Образовавшийся осадок, состоящий из карбоиата, гидроксида и арсената . кальция, сухая масса которого 192 г, отделяют фильтрованием. Остальные данные приведены в табл. 1 и 2. 50 зования цветных металлОв и их извлечения в раствор.

ПримерЗ. К 100 г тонкой конвертерной пыли (т.к.п.), состав которой приведен в табл.1. добавляют

350 мл раствора концентрацией 67 г/л

Na С03 . Пульпу перемешивают при

40"С в течение 50 мин. Через 35 мин перемешивания рН раствора понижается до 7,3 и остается неизменным в течение последующих 15 мин перемешивания. После разделения пульпы в фильтрате определяют содержание цветных металлов и железа (III). В растворе содержится, мг/л: Си 520; Zn 110;

РЪ 25; Cd 22; Ре (Х?Х) не/об.

К раствору добавляют несколько кристалликов Na СОз так, чтобы рН раствора повысился до 7,5, При этом раствор мутнеет и через 2 ч выпадает бледно-голубоватый осадок. После отделения выпавшего осадка и анализа раствора в нем не обнаруживаются

Zn и Pb, содержание Си уменьшается до 120 г/л, а содержание Cd не изменяется.

Пример 4 К 100 г т к п добавляют 380 мл раствора концентрацией 75 г/л Иа СО .Через 50 мин перемешивания пульпу, рН раствора которой 8,2, отфильтровывают и в растворе определяют содержание цветных металлов и железа (III). В растворе содержится, мг/л: Си 160; Zn 140;

Pb 30; Cd 20; Fe (III) не/об.

Как видно из примеров 1,3,4, в растворах при рН ниже 7,5 и вьппе

8,0 содержатся ощутимые количества

Cu, Pb, Zn и Cd, в то время как при рН 7,6 эти металлы в растворе практически отсутствуют (табл .2) .

Таким образом, содержание металлов в растворе в зависимости от рН изменяется, проходя через минимум, находящийся в интервале 7,5 (рН с 8,0.

В случае проведения содовой обработки при рН ниже 7,5 и вьппе 8,0 в результате использования растворов в обороте происходит накопление цветных металлов в сульфатном растворе до равновесной концентрации, после чего начинается их переход в кристаллический продукт — сульфат натрия, что снижает качество этого промпродукта. С другой стороны, потери цветных металлов этим путем влекут за собой снижение степени использования сырьевого материала.

129! 615

Пример5.К100гт.к.п. добавляют 370 мл раствора концентрацией 71 г/л Na СОЗ .Полученную пульпу перемешивают при 30 С. Через 35 мин рН раствора снижается примерно до 9, а содержание сульфат-ионов в растворе достигает 46,7 л, т.е. степень извлечения $0 не превышает

46 7 х 100

86,2Х, где 54,2 — конЯцентрация SO — в случае если бы

4 все количество сульфат-ионов 20,04Х содержащееся в т.к.п., извлечь в раствор, г/л, При повторном опыте уже через

70 мин рН раствора достигает 7,8, а содержание SO в растворе — 52,9 г/л, т.е. степень йзвлечения сульфатионов увеличивается до 97,6Х.

Пример 6. Условия те же, 20 что и в примере 5, но перемешивание пульпы проводят при 35 С. Содержание SO„ в растворе уже через 35 мин достигает 52,7 г/л, а рН понижается до 7,9. Степень извлечения суль— фат-ионов в раствор 97,2Х.

Приме р 7. Условия те же, что и в примере 5, но перемешивание пульпы проводят при 45 С. Через

15 мин рН раствора снижается лишь

2до 9,1, а содержание 80 достигает

47,5 г/л. Через 35 мин содержание

SO в растворе достигает 53,1 г/л, а рН понижается до 7,8 (как и при условиях примера 1) . Степень извле- 35 чения сульфат-ионов в раствор 987.

Количество жидкой фазы (с учетом влажности осадка) уменьшается до

361 мл за счет испарения. Потери жидкой фазы по результатам примеров 40

1,5 и 6 не превышают 2-4 мин.

Как следует из результатов примеров 1,5,6,7 при температуре ниже

35 С ощутимо уменьшается скорость процесса, что значительно увеличи- 45 вает его продолжительность. При температуре 35 С скорость процесса вполне приемлема для производственных условий. Дальнейшее повышение температуры существенно не влияет на скорость процесса, в то же время, при температуре выше 45 С становятся ощутимыми потери жидкой фазы за счет испарения, что влечет за собой увеличение отношения Ж:Т в i5 исходной пульпе и удорожание процесса. Поскольку изменение температуры в пределах 35-45 С не влияет на рН раствора, то в данном случае, комбинации этих технологических параметров также не влияют на показатели процесса содовой обработки.

Пример 8. К 100 r промытого и высушенного осадка, полученного после содовой обработки т.к.п. (состав осадка приведен в табл.l) добавляют 1,8 л раствора, содержащего 90 г/л NaOH. Пульпу в течение

50 мин перемешивают при 98 С, после чего нерастворимый остаток отделяют от раствора фильтрованием. Масса промытого и высушенного остатка оказалась 10,9 г, т.е. в раствор перешло 89,1Х от массы осадка.

Состав остатка, мас.Х: Pb 0,25;

Zn 0,12; Си не/об.; Cd не/об.;

Bi 5,61; Fe 26,93; As 0,11; Si0

0,09.

Пример 9. Условия те же, что и в примере 8, но щелочной раствор содержит 90 г/л NaOH u 10 г/л Na CO .

Масса сухого остатка 11,6 r, В раствор переходит 88,4Х от массы осадка содовой. обработки.

Состав остатка, мас.Х: Pb 0,34, Zn 0,19;: Си 0,11; Cd не/об.; Bi 5,22;

Fe 26,08; As 0,08; SiO, 0,14.

II р и м е р 10. Повторяет пример

9, за исключением состава щелочного раствора, который содержит 90 г/л

NaOH и 15,6 r 11а СО . Масса промытого и высушенного остатка 15,6 г/л,т.е. значительно уменьшилось количество цветных металлов, перешедшее в раствор: в раствор перешло лишь 84,4Х от массы обрабатываемого осадка.

Пример 11. Повторяет пример

8 при 105 С и концентрации раствора 100 г/л NaOH, т.е. при максимальной температуре пульпы, которой можно достичь за счет температурной депрессии примененного щелочного раствора в безантоклавных условиях (при атмосферном давлении

670 мм Hg). Масса промытого и высушенного нерастворимого остатка

10,5 r. В раствор переходит 89,5Х от массы осадка.

Пример 12.:Ставят два параллельных опыта, условия которых идентичны условиям примера 11, за исключением температуры: она равна

90 С. Первый опыт прекращают через

50 мин перемешивания, а второй — через 90 мин. В первом случае массы нерастворимого остатка 13,6 r (перешло в раствор 86,4Х от массы осадка), а во втором — 10,8 r (в раст20

5 l 29161 5 вор .перешло 89,2% от массы осадка) .

Таким образом, при температуре 90 С достаточно высокая степень извлечения цветных металлов в раствор достигается при некотором увеличении 5 продолжительности перемешивания ввиду уменьшения скорости процесса.

Пример 13. Повторяют пример

12, но при 85 С. Через 120 мин масса нерастворенного остатка 14,2 r, а через 180 мин она уменьшается до

11,9 r, т.е. в раствор перешло 88,1% от массы осадка. Это указывает на резкое уменьшение скорости процесса с понижением температуры ниже

90 С.

Иэ приведенных примеров следует, что проведение щелочной обработки осадка в интервале температур 90105 С (средняя температура 98 С) растворами, содержащими 90-100 г/л

МаОН (примеры 1„8 и 9, позволяет перевести в раствор 88,4-89,4% от массы осадка и это в том случае, когда теоретически можно перевести в

25 раствор не более 90% массы осадка, т.е. достигается высокая степень извлечения цветных металлов. При этом содержание карбоната натрия в растворе колеблется в пределах 010 г/л Иа СО, а величина карбонатного модуля (массовое отношение

Na CO3, NaOH в растворе не превышает 0,11. Уменьшение концентрации раствора no NaOH (пример 2) или 35 увеличение карбонатного модуля (пример 10) снижают степень перехода осадка в раствор (81,8 и 84,4% соответственно), иэ-эа чего снижается и степень использования сырьевого 40 материала.

Проведение процесса щелочной обработки осадка при 105 С (пример 11) обеспечивает высокую скорость процесса, в то же время снижение температуры до 90 С (пример 12) уменьшает скорость процесса, оставляя ее все же достаточно высокой. Дальнейшее понижение температуры (пример 13) приводит уже к значительному умень- 50 шению скорости процесса, резкому увеличению его продолжительности, т.е. удорожанию всего способа.

Из приведенных примеров следует, что предлагаемый способ обладает 55 преимуществами по сравнению с известным.

Увеличивается степень использова-.

-ния сырьевого материала.

В сырьевом материале содержится значительное количество сульфатной серы, которое в пересчете на сульфатион достигает 20-30 мас.X. По известному способу она не извлекается в товарный продукт, а сбрасывается вместе со стоками, что приводит к потере значительной части сырьевого материала.

По предлагаемому способу сульфатная сера на стадии содовой обработки селективно переводится в раствор, из которого по известному способу выкристаллизовывают сульфат натрия — товарный продукт. Следовательно, степень использования сырья повышается на 20-30Х. Из одной тонны тонких конвертерных пылей медеплавильного производства получают

0,25-0,45 т сульфата натрия.

Повьппается качество продукта.

В сырьевом материале содержится

2"6 мас.% железа. Согласно известному способу в процессе переработки сырья железо полностью остается в промпродукте — полиметаллическом осадке цветных металлов, загрязняя промпродукт. Этим обуславливается необходимость дополнительной специальной очистки промпродукта от железа перед извлечением из него цвет» ных металлов.

По предлагаемому способу попутно, непосредственно на стадии щелочного вьпцелачивания, цветные металлы отделяются от железа и остальных примесей, благодаря чему получают высококачественный промпродукт— полиметаллический осадок, не содержащий нежелательных примесей (табл. Ц. Улучшаются также условия труда.

В сырьевом материале содержится

5-7 мас.X мышьяка в водно-растворимой форме. Известный способ предусматривает электровыщелачивание пульпы, при котором неизбежно происходит восстановление водорода на катоде, что приводит к образованию сильно ядовитого мьппьяковистого водорода— арсина.

В технологической схеме предлагаемого способа процессы электролиза или цементации не предусмотрены, тем самым исключается какая-либо возможность образования и выделения ядовитых газов. 7

1291 6l 5

Т а б л н II а 1

Материал

Тонкая конвертерная лыль 30,4

13,2 2,5

1>0 0,5 2,5 5,3 1,5 16,7 - - 26,5

Промытый сухой осадок после содовой обработки

36,2, 15>7 3,0 1,2 0,6 2,9 6 ° I 1 ° 8 0,5 2,) - 29,9

Промытый сухой осадок лосле щелочного выщелачи0,2 0,1 - — 5,6 27,6 О,) 16,9 0,1 - — 49 ° 4 валия

Промытый сухой осадок лосле карбонивации 39,8 22,8 2,3 1,1 - — — - - 12,6 - 21,4

Промытый сухой осадок лосле каустификации

1,8 — — 22,8 62,5 12 ° 9

Таблица 2

Содержание компоненI)oB> г/л

Материал

2,3 н/об 78,1 0,5 Следы Следы не/об ° не/об.не/об.не/об, Раствор после содовой обработки пыли

8,1 96,3 0,2 3,2 20,1 8,7 1,7 0,7 ме/об.не/об.

Раствор после щелочного выщелачивания осадка

120,4 18,2 0,1 3,1 Следы Следы 0,6 Следы не/об.не/об.

Раствор после карбонизации и корректировки состава

Раствор после каустификации

8,6 102,3 0,2 0 9 -"- -"- 0,6 Следы не/об.не/об, Фо рмул а из о б р е т е н ия

Способ переработки материалов, содержащих мышьяк, серу и тяжелые цветные металлы, включающий щелочное вьпцелачивание исходного материала, отделение осадка от раствора и осаждение мьппьяка в виде арсената кальция, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени использования сырьевого материала,10 повышения качества промпродукта и улучшения условий труда, исходный материал предварительно обрабатывают раствором кальцинированной соды

-при 35-45 С и рН 7,5-8,0, пульпу фильтруют, из раствора кристаллизу-, ют сульфат натрия, а кек выщелачивают при 95-105 C оборотным раствором, содержащим 90-100 г/л гидроксида натрия и не более !О г/л кальцинированной соды, затем от отделенного от нерастворимого остатка раст-, вора осаждают металлы карбонизацией углекислым газом, и после отделения осадка фильтрованием раствор каустифицируют и очищают от мьппьяка.

129I 6l5

08padj п на

Составитель Л.Рякина

P едактор Н.Егорова Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Закаэ 206/30 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, F ° Ужгород, ул. Проектная, 4