Способ окисления соединений металлов

Ф -.ч те ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. КЛ.2 С 22 В 3/00 с присоединением заявки М 9 -Гоеударстаеиный коиитет СССР но аелам изобретений и открытий(23) Приоритет(53) УДК 861,2. 511088,8) Опубликовано 25087 9 Бюллетень Йо 31 Дата опубликования описания 250879 Р 2) А р изобретения Ю.А. Козьмин, С.Г. Струнников, Ф.С. Конькова, Т.И, Клевцова,А.Е. Порхунов, В.И. Полулях, Н.А. Рябова, А.И. Воронини А.А. Дюйсекина(71) Заявитель Всесоюзный ордена трудового красного знамени научноисследовательский горно-металлургический институтцветных металлов 54) СПОСОБ ОКИСЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙМЕТАЛЛОВ 25 Изобретение относится к цветнойметаллургии и мояет быть использовано в производствах, применяющих азотную кислоту либо как самостоятельный окислитель, либо как катализатор для окисления материалов кислородом, например металлов и их сульфидов, окисление мишьяковистых соединений, солей двухвалентного железа и т,д.ОИзвестен способ окисления соединений мет аллов, например сул ьфидов, азотной кислотой и кислородом при повышенной температуре с одновременной регенерацией азотной кисло ты кислородом в одном аппарате при диспергировании одной из фаэ в другую 1.Процесс по этому способу ведут так, что газовая Фаза непрерывно 20 диспергируется мешалкой в жидкой фазе. Для ускорения процеса окисления ведут при давлении не ниже 11,5 ати. В ходе реакции непрерывно поступает кислород, который подается в жидкую фазу. Образующиеся при окислении исходных материалов нитрозные газы взаимодействуют с кислородом и водой, регенерируя при этом азотную кислоту.Окисление нитрозных газов и поглощение продуктов окисления проводятся при той же температуре, что и окисление исходных материалов, т.е. не ниже 150 С. Для устранения вредного влияния повышенной температуры применено повышенное давление не менее 11,5 ати), что значительно усложняет эксплуатацию оборудования и требует решения специальных вопросов по герметизации оборудования. Кроме того, применение повышенной температуры снижает корроэионную стойкость многих материалов, применяющихся в промышленности.Предложенный способ отличается тем, что бкисление ведут с охлаждением газовой фазы при диспергировании в нее жидкости, охлаждение газовой фазы ведут до 10-25 С, а кислород подают в газовое пространство над поверхностью раздела фаз, Это позволяет снизить рабочее давление и температуру, а также увеличить скорость процесса.Снижение температуры газовой фазы со 150 до 25 С ускоряет реакцию30 окисления нитрозных газов в 4 раза,Распыление жидкости н газовом пространстве облегчает поглощение продуктов окисления нитроэных газов ирегенерацию азотной кислоты за счетувеличения поверхности раздела между фазами. Вследствие механического 5разрушения пены падающей жидкостьюулучшается контакт между кислородоми нитрозными газами,Ввод кислорода в приграничнуюзону через диспергатор позволяет 10интенсифицировать процесс за счетболее равномерного распределениякислорода по всему объему аппарата,причем расстояние между уровнемжидкости и вводом кислорода (1-10 см)обеспечивает химическое разрушение пены, так как при окислении окиси азота - оснонной составной частинитрозных газов до двуокиси происходит уменьшение объема газов.Способ заключается в следующем,20При проведении окисления в аппарат заливают рабочий раствор. Затемзадают необходимое количество кислоты для создания нужной кислотностираствора, После этого аппарат продувают кислородом, В конце продувкизагружают исходный материал, послечего аппарат герметично закрывают.При помощи теплообменника жидкая фаза нагревается до начала реакции,о чем судят по появлению бурых паровдвуокиси азота и быстрому падениюдавления в аппарате, Сразу же посленачала реакции включают охлаждениегазовой Фазы при помощи теплообменника, непрерынно контролируя температуру по. термометрам и поддерживая температуру в газовой и жидкой фазахна оптимальном уровне раздельно, Давление в аппарате контролируют по манометру и поддерживают на заданномзначении при помощи регулируемой подачи кислорода. Весь процесс ведутпри непрерывном циркуляционном перемешивании жидкой фазы и распылениемее в газовом пространстве аппарата45через распылительную Форсунку. Контроль за окончанием реакции ведут попрекращению поглощения кислорода иисчезновению бурой окраски нитрозныхгазов,50П р и м е р 1. С целью извлечения свинца в раствор проводят окисление 50 кг сульфидного свинцового концентрата с содержанием галенита 81,555 азотной кислотой, концентрацией 55 г/л,взятой в количестве 500 л. Процессведут в аппарате емкостью 1 м.Проверены следующие варианты проведения процесса,1, Известный способ, осуществляемый без охлаждения газовой фазы ираспыления жидкой Фазы в газовомпространстве аппарата, для чего пульпу вводят при циркуляционном перемешинании ниже уровня жидкости. Кислород в аппарат подают без диспергатора (простая подача) .2. С охлаждением газовой фазы ираспылением жидкой Фазы в газовомпространстне аппарата и с простойподачей кислорода,3, С охлаждением газовой фазы,распылением жидкой фазы и подачейкислорода над поверхностью разделафаз на высоте 1-10 см над уровнемжидкости черэз диспергатор.Температуру жидкой фазы поддерживают около 65 С. Повышение температуры приводит к уменьшению извлечения свинца в раствор, так как начинается окисление сульфидной серы досульфат-ионов.Во всех трех вариантах устанавливают степень окисления галенита,определенная по разности между количествами его в исходном материалеи н остатке после окисления, продолжигельность процесса и максимальноерабочее давление,Результаты опытов принедэны втаблице,П р и м е р 2, Проводят окисление раствора арсенита натрия. В качестве исходного материала используют 0,5 м э раствора арсенита натрия с концентрацией мышьяка 50 г/л,в том числе 47,5 г/л трехвалентногомышьяка. Раствор подкисляют азотнойкислотой до концентрации 50-60 г/лпо НИЬэ и подвергают окислению пометодике, описанной в примере 1 потем же трем вариантам, в том жеаппарате, При этом также устанавливают степень окисления мышьяка, продолжительность процесса и максимальное рабочее давление, Содержаниетрехвалентного мышьяка по окончаниипроцесса во всех трех вариантахсоставляют менее 0,05 г/л,Результаты окисления приведенын таблице,(в сульфидномсвинцовом кон- центрате) Нет Простая 65 80 0,5-1 9 99,3 20-25 20-25 Простая 65На высоте 1-10см надповерхност ьюжидкостиПростая 80Простая 75На высоте 1-10см надповерхностьюжидкос- ти Есть Есть О, 0-0,2 0,0-0,2 6 99,5 4,5 99,4 0,5-10,0-020,0-0,2 9020-2520-25 8 100 5 100 3,5 100 Раствор 1 арсенита 2 натрия 3 НетЕстьЕсть 1. Патент ФРГ Р 2232570,кл. С 22 В 3/00, 1975. Составитель А. ВажинаРедактор Т, Фадеева Техред О,Андрейко КорРектор С, Патрушева Заказ 5036/26 Тираж 727 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Из данных таблицы видно, что применение одновременного нагрева жидкой и охлаждения газовой фаз с распы лением жидкости в газовом пространстве аппарата и вводом кислорода по поверхности раздела фаз на высоте 1-10 см над уровнем жидкости не снижает степени окисления материалов. 40Предложенный способ окисления материалов азотной кислотой и кислородом по сравнению с известными способами (вариант 1 для каждого материала), снижает максимальное рабочее давление за счет более интенсивного окисления нитрозных газов при пониженных температурах, а также ускоряет протекание процесса: с прямой подачей кислорода в 1,5 раза (вариант 2), с подачей кислорода на высоте 1-10 см 50 под поверхностью жидкости - в два раза (вариант 3).Формула изобретения1. Способ окисления соединений металлов, например сульфидов, азотной кислотой и кислородом при повышенной температуре с одновременной регенерацией азотной кис-оты в одном аппарате при диспергиров ии одной из фаз в другую, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения рабочего давления и температуры и увеличения скорости процесса, окисление ведут с охлаждением газовой фазы при диспергировании в нее жидкости.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что охлаждение газовой фазы ведут до 10-25 ф С.3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что кислород подают в газовое пространство над поверхностью раздела фаз. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе