Способ переработки пылеотходов, содержащих тяжелые цветные металлы

 

Изобретение относится к способам переработки сырья с целью извлечения цветных металлов или их соединений. Сущность: способ включает выщелачивание конверторной пыли аммиачным раствором с последующим отфильтровыванием свинецсодержащего осадка, обработку фильтрата растворимых цинксодержащих аммиакатов электросаждением меди, кадмия и железа на алюминиевых электродах с последующим отфильтровыванием этих металлов, соосажденных с гидроксисульфатом алюминия, дистилляцию аммиаката цинка горячим воздухом, после чего выпавший осадок гидроксида цинка прокаливают и получают сухие цинковые белила. Полученный при электроосаждении осадок подвергают аммонизации вторичным (после дистилляции) аммиаком для отделения в осадок алюминия, который отправляют на дальнейшую переработку для получения алюминиевого коагулянта известными способами. Раствор аммиакатов меди, кадмия, железа подвергают повторной дистилляции горячим воздухом с получением гидроксидов меди, кадмия, железа, перерабатываемых далее в качестве полуфабрикатов в металлургическом производстве на медь и кадмий. Выделяющийся при дистилляции аммиак возвращают на повторное использование. 1 з.п. ф-лы.

Предлагаемое изобретение относится к способам переработки сырья с целью извлечения цветных металлов или их соединений и может быть использовано для переработки пылевых отходов цветной металлургии, содержащих наряду с оксидом цинка оксиды свинца, меди, кадмия, железа и других металлов, в частности, для утилизации пылей медеплавильных производств.

Переработка отходов металлургического производства является решением задач комплексного использования сырья и охраны окружающей среды от загрязнения, главным вопросом при этом является создание замкнутых экологически чистых комплексных безотходных технологий.

Известны способы переработки цинксодержащего сырья, основанные на селективном извлечении цинка и меди (а.с.СССР N 1406534, С22В19/24, 15/10, 3.25.6.87, oп. 15.6.89, б. N 22); цинка и свинца (a.c.CCСP N 1557182, С22В3/00, l9/00, з.8.7.88, оп.15.4.40, б.N 14); цинка, железа, свинца и меди (пат.ФРГ N 2454332, C22В7/02, РЖ.Мет. 1976, 121325).

Недостатком этих способов является невозможность полного разделения этих металлов и необходимость добавления веществ, загрязняющих продукты разделения или являющихся отходами, таких как хлор-ион или сульфид-ион. Не достигается полная безотходная переработка, экологически совместимая с окружающей средой.

Известен способ извлечения цинка из летучей пыли производства стали, содержащей цинк, свинец, железо, медь, хром и кадмий, принятый за прототип (пат.США N 4071357, С22BI9/24.75-103.з.23.9.76, оп.31.1.78, РЖ.Мет. 10Г499).

Способ включает выщелачивание ее раствором аммиака в присутствии газообразной углекислоты, отфильтровывание остатка, цементацию из фильтрата свинца, меди и кадмия цинковым порошком, отделение осадка, дестилляцию с паром полученного цинксодержащего раствора для отгонки аммиака и осаждения основного карбоната цинка, карбонатный осадок промывают водой для удаления сульфатов, прокаливают для перевода его в оксид цинка, который также промывают для удаления растворимых сульфатов и соединений сопутствующих металлов.

Недостатком указанного способа является некомплексность переработки, т. е. наличие твердых экологически вредных отходов (свинец, медь) и сточных вод, объем которых увеличивается применением пара при дестилляции цинкового аммиаката, а также использованием воды для промывки карбонатного осадка и готовой окиси цинка.

Кроме того, на стадии выщелачивания осуществляется неполное извлечение тяжелых металлов вследствие образования нерастворимых карбонатов тяжелых металлов из-за возможных технологических нарушений соотношения содержания известных металлов к количеству добавляемого карбоната аммония вследствие невозможности поддержания постоянного и контролируемого состава металлов в выщелачиваемой пыли. Способ пригоден лишь только при очень малых содержаниях цветных металлов, особенно свинца, и при очень высоких концентрациях аммиака и углекислоты.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является утилизация пылеотходов и безотходная комплексная переработка их, повышающая экологическую совместимость производств, связанных с выделением пылеотходов цветных металлов.

Задача достигается технологией полного извлечения цветных металлов из пыли и превращения их в товарные продукты, переработкой всех возникающих в технологии побочных продуктов в товарные продукты или полуфабрикаты, созданием замкнутого безотходного цикла, исключающего сточные воды и газовые выбросы.

Доставленная задача решается следующим образом.

В способе переработки пылеотходов, содержащих цинк, свинец, медь, кадмий и другие металлы, включающем выщелачивание растворителем с последующим отфильтровыванием осадка, обработку фильтрата и отделение осадка, дестилляцию цинкового раствора с последующим получением из образующегося осадка цинка или его соединений согласно изобретению, выщелачивание проводят раствором аммиака с получением растворимых цинксодержащих аммиакатов и свинецсодержащего осадка, поступающего на дальнейшую переработку, обработку фильтрата осуществляют электроосаждением меди, кадмия и железа на алюминиевых электродах с последующим отфильтровыванием этих металлов, соосажденных с гидроксосульфатом алюминиям, дестилляцию аммиаката цинка ведут горячим воздухом, а осадок металлов с алюминием подвергают аммонизации вторичным аммиаком после дестилляции для отделения в осадок алюминия от других металлов, который отправляют на получение из него алюминиевого коагулянта известными способами, раствор аммиакатов меди, кадмия, железа подвергают повторной дестилляции горячим воздухом для получения гидроксидов этих металлов, выделяющийся при дестилляции аммиак возвращают на повторное использование.

Свинецсодержащий осадок подвергают выщелачиванию азотной или уксусной кислотой с последующей нейтрализацией фильтрата вторичным аммиаком и осаждением гидроксида свинца, отправляемого далее на извлечение свинца или его соединений, образующиеся при этом аммиачные растворы (азотнокислый или уксуснокислый) смешивают с суперфосфатами для получения комбинированного аммиачнофосфорного минерального удобрения. Осуществление дестилляции горячим воздухом более экономически и технологически эффективнее,чем применение острого пара, а также исключает образование сточных вод из использованного пара. Возврат вторичного аммиака на повторное использование создает замкнутый цикл, исключает газовые выбросы в атмосферу. Проведение очистки аммиакатов меди, кадмия, железа электроосаждением на алюминиевых электродах, которые не дают отходов, так как производится их переработка, позволяет осуществить очистку цинка с образованием двух товарных продуктов цинковых белил и алюмосернокислого коагулянта, а также полуфабриката в виде совместного гидроксида меди, кадмия, железа, направляемого на металлургическую переработку.

Кроме того, использование электроэнергии для очистки цинкового раствора ведет к удешевлению процесса по сравнению с использованием цинкового порошка по прототипу, упрощает технологию, аппаратурное оформление и техническое обеспечение процесса, исключая подготовительно-вспомогательные обслуживающие и транспортные операции с цинковым порошком.

Переработка свинецсодержащего осадка до свинца или его соединений (например, свинцового сурика) и превращение побочного продукта вторичного аммиачного раствора в минеральное удобрение, путем смешивания его с суперфосфатом, позволяет осуществить полностью безотходный процесс и получить дополнительный товарный продукт. Использование водного раствора аммиака без добавок анионов кислот (СL^-, CO₂, S^-2 и т.п.) при выщелачивании пылей медеплавильных производств обусловлено присутствием в них SO^-₃²--аниона.

Способ осуществляют, например, в следующей последовательности.

Конвертерная пыль медеплавильного производства, содержащая цинк, свинец, медь, кадмий, железо, например, в виде пульпы Т:Ж 1:4 поступает на выщелачивание, куда одновременно подается 8%-ный аммиачный раствор и осуществляется перемешивание в течение 1-2 час. После отфильтровывания свинецсодержащего осадка раствор образующихся аммиакатов цинка, меди, кадмия, железа подвергают электроосаждению с использованием алюминиевых электродов, более электроотрицательных по отношению к меди, кадмию, железу. Отфильтрованный после электроосаждения аммиакат цинка подвергают дестилляции горячим воздухом t^o= 50±10^oС до полного выдувания аммиакам, но не более 1,5 часов, после чего выпавший осадок гидроксида цинка прокаливают при t^o 700±50^oC и получают товарный продукт-сухие цинковые белила.

Образующаяся в дестилляторе пароаммиачная смесь конденсируется в абсорбере и вторичный аммиак снова подается на стадию выщелачивания и аммонизацию осадка после электроосаждения. Осадок гидроксосульфата алюминия, соосажденный с медью, кадмием и железом после электроосаждения, подвергают аммонизации вторичным аммиаком от дестилляции и абсорбции, после чего образовавшаяся пульпа фильтруется с отделением в фильтрате меди, кадмия и частично железа. Осадок гидроксосульфата алюминия подвергают растворению серной кислотой с добавлением острого пара при t^o120^oС. Образовавшийся крепкий насыщенный раствор сульфата алюминия кристаллизуется известными способами (М.Е.Позин. Технология минеральных солей, 1970, Л.Химия, cтp.632-659) в виде алюмосернокислого коагулянта-товарного продукта, используемого в технологии чистой воды.

Фильтрат, содержащий аммиакаты меди, кадмия, железа после аммонизации подвергают дестилляции горячим воздухом t^o=50±10^oС с получением нерастворимых гидроксидов меди, кадмия, железа в качестве полуфабрикатов, перерабатываемых далее в металлургическом производстве на медь и кадмий.

Свинецсодержащий осадок после выщелачивания обрабатывают 5-60% азотной или уксусной кислотами и паром при t^o=95+10^oС, после фильтрования осадок отправляют на смешение с фосфогипсом для приготовления стройматериалов, а раствор азотно-или уксусно-кислого свинца подвергают нейтрализации вторичным аммиаком. Образующийся гидроксид свинца прокаливают с получением свинцового сурика -товарного продукта, а при прокалке с углеродсодержащим восстановителем получают в качестве товарного продукта металлический свинец.

Аммиачный раствор, образующийся при нейтрализации смешивают с простым или двойным суперфосфатом с получением в качестве готового продукта комплексного фосфораммиачного удобрения.

Предлагаемый способ обладает следующими преимуществами: 1. Данная технология является полностью безотходной, не выделяющей в окружающую среду газовых и водных выбросов и неиспользующей воду, т.е. экологически совместимой с окружающей средой.

2. Конвертерная пыль, аммиачный раствор и алюминиевые электроды, изготавливаемые из алюминиевого лома, перерабатываются на четыре товарных продукта и два полуфабриката полностью, т.е.достигается комплексная переработка и рациональный расход сырья.

3. Повышается технологическая управляемость процесса в результате сокращения и упрощения технологических стадий.

4. Достигается удешевление процесса в целом в результате исключения дорогого цинкового порошка на стадии очистки цинкового раствора, исключения пара и дефицитной воды на промывку, снижения численности персонала и трудозатрат из-за упрощения технологии.

Формула изобретения

1. Способ переработки пылеотходов, содержащих тяжелые цветные металлы, включающий выщелачивание растворителем с последующим отфильтровыванием осадка, обработку фильтрата для получения цинкового раствора и отделение осадка, дистилляцию цинкового раствора с последующим получением из образующегося осадка цинка или его соединений, отличающийся тем, что в качестве растворителя используют раствор аммиака с получением растворимых цинксодержащих аммиакатов и свинецсодержащего осадка, поступающего на дальнейшую переработку, из полученного фильтрата осуществляют электроосаждение меди, кадмия и железа на алюминиевых электродах с последующим отфильтровыванием этих металлов, соосажденных с гидроксосульфатом алюминия, дистилляцию цинксодержащих аммиакатов ведут горячим воздухом, а полученный при электроосаждении осадок подвергают аммонизации вторичным аммиаком для отделения в осадок алюминия, который направляют на дальнейшую переработку для получения алюминиевого коагулянта, полученный при аммонизации раствор аммиакатов меди, кадмия, железа подвергают дистилляции горячим воздухом для получения гидроксидов этих металлов, при этом выделяющийся при дистилляции аммиак возвращают на повторное использование.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что свинецсодержащий осадок подвергают выщелачиванию азотной или уксусной кислотами с последующей нейтрализацией фильтрата вторичным аммиаком и осаждением гидроксида свинца, отправляемого на извлечение свинца или его соединений, а образующийся аммиачный раствор смешивают с суперфосфатами для получения комбинированного минерального удобрения.