Способ осаждения цветных металлов из растворов

 

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а именно к способам их осаждения из растворов. Способ осаждения цветных металлов из растворов включает обработку раствора пульпой тиосульфата кальция, предварительно полученной в результате реакции растворения серы в водной суспензии извести и окисления образующегося раствора кислородсодержащим газом и содержащей в жидком компоненте раствор тиосульфата кальция, а в твердом компоненте - кальций, серу элементарную и серу сульфитную. Способ позволяет снизить расход осадителя и удешевить процесс. 3 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а именно к способам их осаждения из растворов.

Известен способ осаждения цветных металлов из растворов путем обработки их в автоклаве серусодержащим соединением - сероводородом (Симонс К.С. Сероводород как гидрометаллургический реагент.- М.: Гидрометаллургия, Металлургия, 1971, с.264-275). Недостатком способа является токсичность и горючесть реагента.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ осаждения никеля и кобальта из растворов серусодержащим соединением - раствором тиосульфата, в частности раствором тиосульфата кальция (авт. св. СССР 810844, МПК С 22 В 23/04, опубл. в 1981).

В раствор солей никеля и кобальта вводят расчетное количество раствора тиосульфата кальция, нагревают до температуры 110-160^oС и выдерживают при перемешивании в течение времени, достаточного для получения необходимой полноты выделения.

Технология получения раствора тиосульфата кальция включает следующие операции: во-первых, получение пульпы тиосульфата кальция путем растворения серы в водной суспензии извести и окисления образующегося раствора кислородсодержащим газом и, во-вторых, отделение раствора тиосульфата кальция от твердой компоненты пульпы. Основными составляющими твердой компоненты пульпы являются кальций, сера элементарная и сера сульфитная. Соотношение Ж:Т в пульпе тиосульфата кальция зависит от условий ведения процесса и чистоты реагентов.

Недостатком способа осаждения цветных металлов раствором тиосульфата кальция является необходимость отделения раствора от твердой компоненты пульпы, что делает процесс более дорогим.

Задачей изобретения является удешевление процесса осаждения цветных металлов из растворов тиосульфатом кальция. Технический результат при осуществлении изобретения выражается в исключении из технологического процесса операции отделения раствора от твердой компоненты пульпы и в снижении расхода осадителя. В предлагаемом способе это достигается при использовании в качестве осадителя тиосульфата кальция в виде пульпы, содержащей как жидкий, так и твердый компонент.

Сущность метода состоит в следующем. При осаждении цветных металлов раствором тиосульфата, в частности раствором тиосульфата кальция, происходит взаимодействие ионов металлов с продуктами реакций диспропорционирования тиосульфатной серы, что приводит к осаждению насыщенных серой сульфидов: CuS, NiS₂, CoS₂. Первой реакцией ступенчатого диспропорционирования тиосульфатной серы является разложение тиосульфата в кислой среде на серу элементарную и сульфитную: S₂O₃ ^2-+Н⁺-->НS0₃ ^-+S⁰.

Вторая реакция имеет вид: 3НSO₃ ^---->S⁰+2SO₄ ^2-+H₂O+Н⁺.

При вводе в раствор цветных металлов пульпы тиосульфата, кальция, основными составляющими которой являются элементарная сера и сульфит кальция в твердой компоненте пульпы и раствор тиосульфата кальция в жидкой компоненте, помимо указанных реакций происходит разложение сульфита по реакции: SO₃ ^2-+H⁺-->HSO^3-.

Ввод в раствор цветных металлов вместе с твердой компонентой пульпы тиосульфата кальция дополнительного количества сульфитной серы способствует появлению дополнительного количества новообразованной элементарной серы.

Частицы элементарной серы, присутствующие в твердой компоненте пульпы тиосульфата кальция, являются дополнительными центрами зародышеобразования, что позволяет ускорить процесс сульфидообразования и получать более крупные и раскристаллизованные сульфиды.

Наличие в твердой компоненте соединений кальция способствует ускоренному формированию крупных кристаллов гипса.

Одновременное введение сульфита кальция и элементарной серы с раствором тиосульфата кальция позволяет не только ускорить процесс сульфидообразования, но и получать хорошо флотируемые пульпы.

Ввод в раствор цветных металлов вместе с раствором тиосульфата кальция дополнительного количества элементарной и сульфитной серы, содержащихся в твердой компоненте пульпы тиосульфата кальция, приводит при сохранении той же полноты выделения к снижению расхода раствора тиосульфата кальция, т.е. к снижению расхода осадителя.

Таким образом, в случае использования пульпы тиосульфата кальция, во-первых, исключается операция отделения раствора тиосульфата от твердой компоненты пульпы, что удешевляет процесс, и, во-вторых, снижается расход осадителя - раствора тиосульфата кальция за счет использования сульфитной и элементарной серы, содержащихся в твердой компоненте пульпы, для сульфидирования цветных металлов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Пример 1.

Осаждение цветных металлов раствором и пульпой тиосульфата кальция из четырех видов модельных растворов (медный, железисто-медный, никелевый и кобальтовый) вели в автоклаве при повышенной температуре: 90^oС и 130^oС. Загрузка осадителя в раствор осуществлялась на холоду, автоклав нагревали до температуры процесса и выдерживали при этой температуре 45 мин. В твердой компоненте пульпы тиосульфата кальция содержалось, %: S⁰ -1,3; S_{сульфит.}- 22,4; S_общ.- 23,7; Са - 31,8. Концентрация серы "тио" в жидкой компоненте пульпы (в растворе) составляла 122 г/л. Соотношение объема пульпы (Ж:Т=16) и объема раствора определяли экспериментально при фильтрации пульпы. В примере это соотношение равно величине 1,1. Кек после фильтрации пульпы промывали водой, промводу смешивали с раствором тиосульфата кальция и смесь отправляли на осаждение. В опытах с использованием пульпы тиосульфата кальция к осадителю добавляли такое же количество воды. Удельный расход осадителя считали как отношение количества серы "тио" в осадителе к количеству осажденного металла.

Результаты опытов представлены в табл. 1.

Применение пульпы тиосульфата кальция вместо раствора тиосульфата кальция позволяет существенно снизить расход осадителя.

Пример 2.

Осаждение цветных металлов раствором и пульпой тиосульфата кальция из модельного раствора состава, г/л: Ni - 10,2; Cu - 2,3; Co - 0,52; Fе_общ - 3,2; Fе²⁺ - 1,1, Н₂SO₄ - 30,1 проводили в автоклаве следующим образом: I - нейтрализация модельного раствора пульпой известняка при 90^oC в течение 10 мин, II - ввод осадителя и выдержка при температуре 90^oС в течение 45 мин, III - выдержка при температуре 130^oС в течение 80 мин. Полученную пульпу направили на серосульфидную флотацию. Расход осадителя составил величину 1,55 г S_тио на г суммы никеля, меди и кобальта в исходном растворе для обоих вариантов осаждения, т. е. для варианта осаждения раствором тиосульфата кальция и для варианта осаждения пульпой тиосульфата кальция.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

Использование пульпы тиосульфата кальция позволяет получать богатые по цветным металлам концентраты с низким содержанием кальция, при этом содержание никеля в хвостах и в растворе ниже, чем в случае использования раствора тиосульфата кальция.

Пример 3.

Очистку цинкового электролита, содержащего 4 г/л меди и 162 г/л цинка, проводили раствором и пульпой тиосульфата кальция при температуре 95^oС в течение двух часов.

Расход тиосульфата кальция определяли в процентном отношении к стехиометрии реакции Сu²⁺+S₂O₃ ^2-+H₂O-->CuS+SO₄ ^2-+2H⁺.

Результаты опытов приведены в табл. 3.

Факт получения более быстрого и глубокого осаждения меди из раствора в случае использования пульпы тиосульфата кальция позволяет сделать вывод о возможности снижения расхода серы "тио", подаваемой в электролит, т.е. о возможности снижения расхода осадителя.

Применение пульпы тиосульфата кальция вместо раствора тиосульфата кальция для осаждения цветных металлов из растворов позволяет сделать процесс дешевле за счет исключения операции отделения раствора от твердой компоненты пульпы, а также снизить расход осадителя, при этом ускоряется процесс сульфидообразования, более быстро формируются кристаллы гипса и получаются лучше флотируемые пульпы.

Формула изобретения

Способ осаждения цветных металлов из растворов, включающий их обработку серусодержащим соединением - тиосульфатом кальция, отличающийся тем, что обработку ведут с использованием тиосульфата кальция в виде пульпы, содержащей как жидкий, так и твердый компонент.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2