Способ очистки растворов от железа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17404 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРС КОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ(57) Использованка, очистка разлстоков. Сущностров от железа (1присутствии гемсы гематита к остабл. ТКИ РАСТВОРО ие: гидрометаллургия циничных железосодержащих очистку цинковых раство 1) ведут его осаждением в атита при отношении мас аждаемому железу 15-45, 1 скии инстит ССС 978, ССС Д ,0 с,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетел ьствоМ 696062, кл, С 22 В 19/26,Авторское свидетельствойг 1514814, кл. С 22 В 19/26 Изобретение относится к цветной металлургии, может быть использовано в гидрометаллургии цинка и при очистке различных железосодержащих стоков промышленных предприятий.Растворы, получаемые при сернокислотном выщелачивании цинковых кеков, в качестве примеси содержат 12 - 19 г/дм железа. Растворы направляют на очистку от железа. Разработано и используется несколько способов удаления железа (11) из растворов. Распространенным способом очистки от железа (11) является ярозит-процесс, Недостатком ярозит-процесса является необходимость использования ярозитобразующих добавок (аммиак, сода, поташ и т,п,), Ярозитовый осадок содержит до 2 - 6% цинка, На 1 т железа в ярозите расходуется 1,16 т серной кислоты, что я вляется недостатком данного процесса.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки растворов, включающий осаждение железа (111) при 5 С 22 В 3/20// С 22 В 19;00 рН 1,0 - 2,4 в присутствии гематита и нейтрализацию выделяющейся гидролизной кислоты, проводимые раздельно и многостадийной, По этому способу очистка от железа (111) включает: гидролитическое осаждение железа (1); нейтрализация гидрол изной кислоты нейтрал изато ром (цин ковым огарком или СаО). Указанные операции проводятся раздельно и многократно с использованием двух специальных аппаратов; осадителя и нейтрализатора, При нейтрализации величину рН повышают на 0,05 - 0,58, После каждой операции проводится фильтрация растворов. Отношение загруженного гематита Ре 20 з к количеству содержащегося железа (111) в растворе находится в пределах от 1,9 до 3,12 г/г в 1 л. Осаждение железа осуществляется при теоретическом расходе нейтрализатора.Способ-прототип имеет следующие недостатки. Очистка от железа (1 1) осуществляется при использовании двух различных процессов; осаждения (гидролиза соли железа с переводом;кс леза в осадок) и нейтра 1740464лизации гидролизной кислоты, Очистка получается сложной. Процессы осаждения железа и нейтрализации кислоты многократно повторяются, что приводит к циклической очистки растворов. На каждой стадии необходима фильтрация растворов, требующая затрат энергии. При многократном проведении нейтрализации или осаждения многократно повторяется фильтрация растворов, Требуются аппараты для раздельного осаждения железа и нейтрализации гидролизной кислоты. Нейтрализация гидролизной кислоты огарком при рН 1,0 - 2,4 протекает медленно, что снижает производительность процесса очистки.Целью изобретения является упрощение процесса очистки растворов за счет уменьшения числа стадий, устранения цикличности, многократной фильтрации растворов, уменьшение капитальных затрат, повышение производительности процесса очистки,Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки растворов от железа , включающем осаждение железа в присутствии гематита, согласно изобретению осаждение железа () ведут при отношении веса гематита к осаждаемому железу, равном 15-45.Осаждение железа при повышенном расходе гематита проводят в одну стадию без нейтрализации гидролизной кислоты. В предложенном способе расход нейтрализатора и промежуточная фильтрация исключаются полностью. Для очистки раствора от железа требуется один аппарат - на осаждение железа.В присутствии гематита Ее 20 з гидролиз соли железа Ее(304)з идет по реакцииЕе 2(504)з+ ЗН 20 = Ее 20 з+ ЗН 2504.По прототипу при расходе ЕегОз 1,9- 3,12 г на 1 г осаждаемого железа кислотность раствора повышается незначительно: величина рН понижается на 0,05 - 0,15 в кислой среде. Дальнейшая очистка раствора от железа возможна только после нейтрализации.По предложенному способу очистку раствора проводят при отношении (А) веса гематита (ЕегОз) к весу осаждаемого железа , равном 15 - 45, т.е, по сравнению с прототипом указанное отношение (А) повышается в 5 - 20 раз.Гематит ЕегОз, загружаемый в раствор, при большом А не только является затравкой роста кристаллов Ее 20 з из осаждаемого железа, но и резко сдвигает процесс осаждения железа (гидролиза соли железа) в кислую область. При отношении А, равном 15 в45, гидролиз соли Еег(304)з легко идет прирН 0,82 - 0,85. Это позволяет осуществлятьочистку раствора в одну стадию без какой 5 либо нейтрализации, Установлено также,что осаждение железапри высоком отношении А достаточно эффективно протекает из растворов, содержащих цинк, медь вбольших количествах. При малом отноше 10 нии А (А = 2 - 3 по прототипу) данный эффектне проявляется. Устранение нейтрализацииспособствует повышению производительности процесса очистки раствора, так какликвидируется наиболее медленная стадия15 При этом отпадает надобность в оборудовании для нейтрализации и фильтрации (какпромежуточного процесса),Отношение А имеет нижний и верхнийпределы. Нижний предел (А=15) превышает20 А прототипа в 5-7 раз, а верхний (А = 45) в20-25 раз.Более высокое чем 45 отношение А нецелесообразно, так как связано с повышением объема Ее 20 з в аппарате для25 осаждения (пульпа становится густой) идальнейшее увеличение А не приводит кснижению рН ниже 0,82 - 0,85 или ускорению процесса.При отношении А меньше 15 показатели30 по длительности очистки остаются на уровне прототипа, степень очистки значительнопадает. Таким образом, качественное улучшение процесса очистки наблюдается в интервале значений А от 15 до 45.35 Для очистки раствора использовали установку, состоящую из реактора осажденияжелеза, нагревателя, с регулятором температуры и мешалки, Объем реактора во всехопытах 0,8 дм, Количество раствора, пред 340 назначенного для очистки, изменялось от0,25 до 0,5 дм . Продолжительность опытов3и температуру растворов устанавливали таким образом, чтобы остаточное содержаниежелеза находилось в пределах 1-3 г/дм .з45 П р и м е р 1. Ы реактор залили 0,5 дмраствора, содержащего 5,32 г/дм Ее69г/дм Еп, Раствор нагрели до 85 С, загрузили в него 40 г ЕегОз и включили мешалку(180об/мин) рН = 1,4. Периодически (через 3050 мин) определяли рН раствора и содержаниеЕев растворе для контроля за ходомочистки. Через 2,5 ч мешалку отключили, араствор направили на фильтрацию и затемна химический анализ на железо, При отно 55 шении А, равном 15, за 2,5 ч очистки содержание Ее) в растворе снизилось с 5,32 до0,3 г/дм Степень осаждения железа94,3 , Осадок железа после промывки исушки 69,2 ,;1740464 П р и м е р 2, В раствор (0,5 дм ), рН =з 1,39, содержащего 8,4 г/дм Ре,86 г/дм 2 п, 0,8 г/дм Си, загрузили 230 г Ре 20 з (отношение А равно 54,6). При продолжительности осаждения 4,0 ч и температуре 85 С содержание Ре () уменьшилось до 0,42 г/дм . Степень осаждения железа 95,1%. Содержание железа в осадке 69.3 о ,Содержание (111) в раст во е.гг к:Оеаичина рн Загрутчен Отношение.1 Степень ) Содер омер А очистки отре 011).11.091.3 пер осад рас ворав растьор. госпеистги083400.82 2300.83 550,98, 22082 1 1432 20 1 ЗО р л.. послеочистки0.31 О, 20.305 в исход номЗаказ 2053 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 П р и м е р 3. Раствор состава, г/дм Рез12,7; Лп 89; Со 0,6; Сс 0,43; Мп 4,7, в количестве 0,25 дм залили в реактор и нагрели до 90 С. Исходная величина рН 1,45. При работающей мешалке в раствор загрузили 55 г Ге 20 з. Отношение А 17,3, После 2,5 ч перемешивания раствора остаточное содержание железаснизилось до 0,305 г/дмз. Степень осаждения железадостигла 97,4 о . Содержание железа в осадке 69,1 о.П р и м е р 4. В раствор (0,5 дм ), содержащий 11,2 г/дм Ре , 25 г/дм Еп; 1 г/дм Со после нагрева до 90 С загрузили 22 г Ее 20 з (отношение А равно 3,92), Через 2,5 ч процесс очистки раствора прекратили, отделили осадок железа фильтрацией. Раствор направили на химический анализ. Содержание железа в растворе снизилось до 8,2 г/дм, Степень осаждения железа 26,8 о , Содержание железа в осадке 69,3 о .зП р и м е р 5, В раствор (0,25 дм, состав, как в примере 3) загрузили после нагрева до 93 С гематит в количестве 143 г(отношение А составило 45). Через 2,5 ч очистку раствора прекратили и отфильтрованный раствор направили на анализ, Остаточное содержание в растворе снизилось до 0,310 , Степень осаждения железа достигла 97,4/. Содержание железа в осадке не превышало69,5%.Результаты приведенных примеров сведены в таблицу.5, Из таблицы видно, что по мере повышения отношения А улучшаются показателиочистки. При отношении А выше 45,0 показатели, однако, не улучшаются, При А, равном 54,6, извлечение железа в осадок10 меньше, чем в опыте 5(А =45), При низкомотношении А (менее 15 в опыте 4) переводжелеза в осадок не превышает 26,8 о ,Экономический эффект от использования предложенного способа очистки рас 15 творов от железапо сравнению спрототипом следующий, Капитальные затраты уменьшаются от устранения промежуточной фильтрации (при 50 тыс.т переработки цинковых кеков) на 28 тыс,руб.; при20 использовании только аппаратов-осадителей (нейтрализаторы не требуются) на 35тыс, рубот устранения промежуточных перекачивающих насосов, дозаторов для нейтрализаторов, регуляторов на 8 тыс, руба25 также на строительство здания (на 40 о ) на120 тыс. руб., снижаются эксплуатационныерасходы на 20 тыс, руб., уменьшаются затраты электроэнергии на 12 тыс. руб., итогона 223 тыс. руб,30 Формула изобретения Способ очистки цинковых растворов отжелеза, включающий осаждение железа в присутствии гематита, о т л и ч а ю щ и й с я 35 тем, что, с целью удешевления, упрощенияи интенсификации процесса, осаждение железаведут при отношении массы гематита к осаждаемому железу 15 - 45.