Способ переработки мышьяксодержащих сульфидных медно висмутовых материалов

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЫШЬЯКСОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-ВИСМУТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий обжиг материала с возвращением образующихся газов в реакционную зону, конденсацию серы, выщелачивание огарка сульфатно-хлоридным раствором, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, обжиг осуществляют в токе водяного пара в восстановительной среде, а выщелачивание огарка проводят в одну стадию с переводом висмута в раствор с последующей переработкой медьсодержащего кека известными способами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исключения загрязнения окружающей среды, мышьяксодержащие обжиговые газы барботируют через суспензию гидроокиси железа в расплавленной сере.

Изобретение относится к металлургии висмута и может быть использовано для переработки сульфидных мышьяксодержащих медно-висмутных промпродуктов и концентратов по комбинированной пирогидрометаллургической схеме.
Цель изобретения упрощение процесса, исключение загрязнения окружающей среды.
Процесс осуществляют следующим образом.
Сульфидный материал, содержащий мышьяк, висмут, медь и железо, подвергают обжигу в токе водяного пара при 600-700^оС. Пар подают в печь, предварительно нагретую до 200^оС во избежание конденсации воды. В процессе обжига в токе водяного пара создается восстановительная атмосфера за счет образования в газовой среде элементарной серы, сероводорода, двуокиси серы и водорода. При этом висмут селективно восстанавливается до металла, медь при температуре обжига остается или в виде -Cu₂S или в виде халькопирита CuFeS₂, пирит и пиротин переходят в форму Fe₃O₄ и Fe₂O₃. Мышьяк в виде сульфидов As₂S_3, As₄S₃, AsS и As₄S₄переводится в газовую фазу, которую барботируют через суспензию 2-4% Fe(OH)₃ в расплавленной сере. В результате этого мышьяк образует труднорастворимые тиоарсениты железа, которые отделяют от серы и подвергают захоронению известными способами, например в виде серной пасты. Основная масса серы, которая вместе с водяным паром и мышьяковистыми продуктами барботируется через расплав серы (черновая сера), после отделения от мышьяка проходит через холодильник в приемник, где собирается вместе с конденсатом. После коагуляции серы конденсат поступает в пароперегреватель и снова возвращается в зону обжига. Образующиеся в незначительном количестве SO₂ и H₂S также возвращаются в зону обжига вместе с водяным паром.
В результате осуществления процесса благодаря конденсации основной массы газообразных продуктов (S₂ и Н₂О) в системе не создается избыточного давления, что и обусловливает возможность замыкания процесса в цикл, чего не удается сделать при использовании в процессе обжига окислителей воздуха или нитрата натрия. Получаемая в результате осуществления процесса сера практически не содержит мышьяка, поскольку весь мышьяк улавливается в ловушке с расплавом черновой серы. Выход серы составляет 72-85% Процесс осуществляют в печи кипящего слоя в течение 2-3 ч. Огарок после обжига выщелачивают раствором, содержащим 25-40 г/л Н₂SO₄ и 70-100 г/л NaCl при 80-90^оС в течение 3 ч при Т: Ж 1:3. В результате выщелачивания висмут переходит в раствор, а медь остается в кеках, из которых может извлекаться известными способами. Например, если в качестве исходного сульфидного материала был использован медный концентрат, то кек после выщелачивания поступает на медеплавильный завод, если же исходным материалом был промпродукт, то кек поступает на флотацию сульфидов меди.
П р и м е р 1. Медный концентрат (навеска 5 г) с содержанием (%) Bi 0,53, As 2,0, Cu 16,6, Fe 36,1 и S 33,0 помещают на пористую керамическую перегородку кварцевого реактора и нагревают до 200^оС, после чего подают снизу водяной пар и повышают температуру до 700^оС. Образующиеся обжиговые газы поступают в подогреваемую до 300^оС ловушку, в которой находится суспензия 2% Fe(OH)₃ в расплавленной сере. После ловушки газовая смесь, содержащая элементарную серу, пары воды и незначительные количества H₂S и SO₂ проходит через холодильник, где пары воды и серы конденсируются, и попадают в приемник для конденсата, подогреваемый до 100^оС. В приемнике конденсата сера в результате коагуляции выделяется в осадок, а водяные пары вместе с H₂S и SO₂поступают в пароперегреватель и далее возвращаются в зону реакции. В результате осуществления процесса в течение 3 ч получено 1,7 г серы (выход 78,8%). Огарок выщелачивают раствором, содержащим 70 г/л NaCl и 40 г/л H₂SO₄ при 90^оС в течение 3 ч при отношении твердого и жидкого, равном 1:3. В результате выщелачивания извлечение в раствор составило (%) висмута 87,4; меди 0,9 и железа 13,75.
П р и м е р 2 (по известному способу). К медному концентрату с содержанием основных компонентов, указанных в примере 1, добавляют 1 г (20% от массы) нитрата натрия. Смесь нагревают до 200^оС, подают водяной пар и повышают температуру до 700^оС. В результате обжига в течение 3 ч вместе с водой отгоняется 1,25 г серы, что составляет 76% Мышьяк выделяется в виде As₂O₃ и поступает вместе с газообразными серосодержащими продуктами в приемник для серы, а также частично конденсируется на холодных частях установки. Огарок выщелачивают раствором 7 г/л H₂SO₄ при Т:Ж 1:3 в течение 2 ч при 90^оС, смесь фильтруют, кек промывают на фильтре (7 г/л H₂SO₄, Т:Ж 1:1). По данным анализа, извлечение меди составляет 96,8% Кек после промывки выщелачивают раствором, содержащим 40 г/л H₂SO₄ и 70 г/л NaCl при тех же отношениях Т:Ж, температуре и времени. Извлечение висмута в раствор 85,3%
Составление примеров 1 и 2 показывает, что выполнение способа по прототипу не предусматривает утилизации мышьяка, в результате чего, например, происходит загрязнение им получаемой товарной серы. Кроме того, мышьяк конденсируется на различных частях установки и не исключена возможность загрязнения окружающей среды, поскольку распределение его вообще не контролируется. В то же время в предлагаемом способе предусмотрено улавливание и утилизация мышьяка. Как видно из примера 2, практически вся медь в этом случае переходит в растворимую форму, что обусловливает многостадийность процесса выщелачивания, т. е. появляются лишние операции выщелачивания, фильтрации и промывки, что в конечном итоге приводит к потерям металлов. Присутствие в шихте NaNO₃ создает в системе избыточное давление газов, что делает невозможным замыкание процесса в цикл.
Таким образом, преимущества предлагаемого способа заключаются в упрощении процесса, исключении загрязнения окружающей среды мышьяк- и серосодержащими продуктами, обеспечении возможности проведения процесса в замкнутом цикле.
Изобретение относится к металлургии висмута. Цель изобретения - упрощение процесса, исключение загрязнения окружающей среды. Мышьяксодержащий сульфидный медно-висмутовый материал обжигают в токе водяного пара в восстановительной среде с возвратом образующихся газов в зону обжига, сера при этом конденсируется в холодильнике. Огарок подвергают одностадийному выщелачиванию сульфатнохлоридным раствором, а медьсодержащий кек перерабатывают известными способами. Мышьяксодержащие обжиговые газы барботируют через суспензию гидроокиси железа в расплавленной сере. 1 з. п. ф-лы.