Способ гидрометаллургического получения сурьмы

СОЮЗ СОВЕТСНИХС 0 ЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4(51) С 22 В 30/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТ АВТОРСНОЬЮ(21) (22) (46) О/22-083 5674.037 02 5, Бюл. 5горьевН, Воинов,ина, В.В. ПушА.М. Цуклин Ю.О. ГриИщенко, С.А, Тре рудового Кра еский инстии др. Сурьм7, с. 287,3. Там же ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ карев, А.А. Розловскии и Д.К. Донских (71) Уральский ордена ного Знамени политехни тут им. С.М. Кирова (53) 669.753(088.8) (56) 1. Мельников С.М. М., "Металлургия", 197312,.,ЯО 1138424 А(54) (57) СПОСОБ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ СУРЬМЫ, включающийвыщелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора свозрастом оборотного электролита навыщЕлачиваниее, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени извлечения сурьмы, отработанныйэлектролит обрабатывают двуокисьюмарганца при перемешивании и аэрациис расходом воздуха 2,5-4,5 л/мин-лраствора до содержания сурьмы в осадке 10-407 с последующей обработкойего оборотным электролитом.1 11384Изобретение относится к гидроме. таллургическому способу полученияФ сурьмы и может быть использовано в гидрометаллургической промышленности. 5Известен способ гидрометаллургического получения сурьмы, включающий выщелачивание сурьмы из сырья и вы.деление металла из полученных раство-ров, причем выделение сурьмы из раст 1 О вора может быть осуществлено цементацией цинком или алюминием 11.Недостатками этого способа являются затраты дорогостоящих цветных металлов, незначительные скорости самого процесса цементации и необхо. димость рафинирования получаемой сурьмы.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ гидро- металлургического получения сурьмы, включающий вьпцелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора с возвратом оборотного элект ролита на вьпцелачичание, По известному способу сурьмяное сырье подвергают вьпцелачиванию оборотным электролитом, содержацм 100-110 г/л МаЯ и 18-20 г/л БЬ. Концентрация сурьмы в процессе выщелачивания, проводимого при перемешивании и температуре раствора 90-94 С, увеличивается до 60 г/л. Далее готовый раствор смешивается с оборотным электроли 35 том товарных ванн до концентрации сурьп 20"25 г/л и подается на основной электролиз 2 3.Однако в процессе электролиза в электролите происходит накопление балластных солей -4 О продуктов окисления сульфидной серы (тиосульфата, сульфита и сульфата натрия). Это приводит к снижению выхода сурьмы по току. Стабильнь 1 й состав электролита поддерживают путем 45 вывода его части из расчета 3,5-4 м на 1 т катодной сурьмы в соленакопитель после его обеднения по сурьме до 3-3,5 г/л. Обеднение раствора по. суРьме до указанного содержанияпроводят в каскадно расположенных электролиэерах, соединенных по раствору последовательно. Полное выделение сурьмы из электролита невозможно в связи со значи тельной концентрацией поляризацией, которая, в свою очередь, смещает катодньв потенциал до потенциала интен 24сивного выделения примесей и водорода, При этом резко ухудпаются санитарные условия работы (выделяется стибин ЯЬНз и значительное количество аэрозолей). Технико-экономические показатели процесса электролиза сурьмы резко ухудшаются - выход по току снижается до 10-127, напряжение на ванне каскада возрастает до 3,4-3,6 В, расход электроэнергии составляет 8-10 тыс.кВтч/т сурьмы. Сброс отработанного электролита является вынужденной операцией, предотвращающей резкое снижение выхода сурьмы по току, но одновременно увеличивающей потери сурьмы (на каждую тонну катод- ного металла теряется 20-25 кг сурьмы). Извлечение сурьмы в катодный металл из сульфидно-щелочных электролитов составляет 957, причем потери сурьмы со сбросным электролитом составляет 1,2-1,57, с отвальными кеками после вьпцелачивания - 3,5-3,8%.Целью изобретения является повышение степени извлечения сурьмы.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу гидрометаллического получения сурьмы, включающему вьпцелачивание ее из сырья, электролитическое выделение из раствора с возвратом оборотного электролита на вьпцелачивание, отработанный электролит обрабатывают двуокисью марганца при перемешивании и аэрации с расходом воздуха 2,5-4,5 л/мин-л раствора до содержания сурьмы в осад. ке 10-40% с последующей обработкой его оборотным электролитом.Способ гидрометаллургического получения сурьмы осуществляется следующим образом. Из сурьмяного Флотационного концентрата (507 ЯЬ) сурьму вьпцелачивают оборотным сульфидно-щелочным сурьмяным электролитом (20 г/л ЯЬ) . Пульпу осветляют получая готовый электролит (60-64 г/л БЬ), Готовый электролит направляют на электролиз сурьмы в товарных ваннах, включающих систему циркуляции оборотного электролита. В процессе электролиза в электролите накапливаются балластные соли (тиосульфат), выход по току снижается. Часть электролита отводят на ванны объединения, где сурьму доизвлекают. После снижения концентрации сурьмы до 3,1 гГл отработанный сульфидно-щелочной сурьмяный элект3 1138424 ролит направляют на операцию извлече- с ния сурьмы, Электролит смешивают с г природной двуокисью марганца (катали- Г затор) и интенсивно перемешивают при н аэрации воздухом. Сурьма окисляется 5 т до пятивалентного состояния и в виде п ГаБЬ(ОН)ь выпадает в осадок. Извлече- в ние сурьмы в осадок 96-977пП р и м е р. К 200 г сурьмяного ( флотационного концентрата, содержаще ч го 507 сурьмы, добавляют 2,04 л нап гретого до 95-98 С оборотного суль- с фидно-щелочного электролита (уд.весо 1, 18 г/см) следующего состава, г/л: 1 сурьма 20; ГаЯ 90; ГаОН 30; 15 ук Га 8 0 30; Га ЯОз 15; Га ЯО+ 60та в соотношении Т:Ж = 1:12, Пульпу 15 перемешивают в течение 30 мин, После до этого перемешивание прекращают, пуль- те пу осветляют и осветленный раствор 20 но отделяют от осадка (заканчивается об операция выщелачивания). Готовый элект с ролит (осветленный раствор), содержа- Иа щий 72,18 г/л сурьмы, направляют на Га электролиз в трех товарных ваннах 25 ме (объем ванны 9000 мл) со стальнымисо электродами с катодной поверхностью Га 405. см 2, предварительно смешивая с Гта оборотным сульфидно-щелочным электролитом в соотношении 1:10.30Скорость циркуляции электролита в эл ванне поддерживают 900 мл/ч. ТоковаяПо нагрузка составляет 5 А при катодной эл плотности тока 360-380 А/м, средняя пл температура 70-75 С. Среднее напряже ву ние на ванне 2,4 В, выход о току, в35 Вт = 71,67, энергоемкость по постоянному току И = 3700 кВч/т; Электролиз на проводят в течение 28 ч. Получаютпо 273,35 г товарной сурьмы и выводят 0 Подо 2 л оборотного сульфидно-щелочного . нь электролита (СИЭ) приведенного состава. 2 л оборотного СШЭ заливают в ванну электролиза обеднения (Ъ ,= 45900 мл) с ее системой циркуляции. Скорость циркуляции электролита в ванне 1800 мл/ч. Катодная поверхность 135 см, токовая нагрузка 5 А, катодная плотность тока 300-380 А/м,50 среднее напряжение на ванне 3,46 В, выход по току, Вт - 11,27 . Электролиз проводят в течение 66 ч до содержания сурьмы в отработанном СЩЭ 3,1 г/л (по анализу). 55Потом проводят извлечение сурьмы из отработанного СЩЭ. К одному литру отработавного сульфидно-щелочного урьмяного электролита, содержащео, г/л: ЯЬ 3,1; МаЯ 100; ГаОН 15;100 ф ГаВОз 20 Га 80+ 80агретому до 50 С, добавляют 50 гоонко измельченного (807 кл - 0,074 ммиролюзита (807 Г 1 пО) и агитируютмеханической флотационной машинери расходе воздуха 3,6 л/мин лраствора) в течение 2,5 ч. Послеего неремешивание прекращают, пульу осветляют и осветленный слой содержанием сурьмы О, 1 г/л сливают,ставляя осадок. К осадку добавляютл отработанного электролита и приазанных параметрах повторяют агицию раствора, Процесс повторяютраз. Содержание сурьмы в осадкестигает 307. Осадок помещают врмостатированный стакан с магнитй мешалкой, заливают электролитомъемом 1,125 л, нагретым до 90-94 С,концентрацией, г/л: БЬ 20;28 100; (Т:Ж = 1:9); ИадБОз 30;БОз 15 Га 80 70; ГаОН 30, пеРешивают в течение 0,5 ч, Фильтратдержит, г/л: сурьма 61,2; Га Б 90,4;ОН 23; ГаЯ Оз 43,6; ГаБОз 14,7;ОК 120 мл готового раствора (фильата) добавляют 880 мл оборотногоектролита (технология процесса).лученньп объем раствора подвергаютектролизу в замкнутом цикле приотности тока 360-380 А/м (сущестющий технологический режим работы)течение 6 ч. Основные технико-экомические показатели (ТЭП) процесса:пряжение на ванне 2,4-2,6 В, выходтоку - 72,4 Ж, вес металла - 5,9 г.лученные ТЭП аналогичны промышленщ показателям.Проведенные исследования чоказали возможность снабжения потерь сурьмы со сбросными растворами без ухудшения ТЭП процесса. Лля расчета увеличения извлечения сурьмы в технологии с применением пиролюзита м аэрации отработанных растворов берутся исходные данные существующей технологии: извлечение - 957;, потери с отвальными кеками 3,5-3,87, потери с отработанными растворами 1,2-1,57. Сброс раствора, как установлено практикой работы, осуществляется из расчета 3,5-4 м на 1 т катодной сурьмы ссодержанием сурьмы 3-3,5 г/л. Исходяиз полученных в примере данных, можно рассчитать повышение извлечения,6 Влиян нии про времени держанииратуре отабл. 3 Т а б л и5 0 70 9 1 08 01 0 Увелич приведет цесса: та ие со сокра 00 г жания пиролюзит ию времени про 1 п 02 позволяет сурьмы за 1 ч к работе с бочто затру ческого про Время проведенияпроцесса,очистить раствор Однако это привод шим количеством о няет ведение техн са, не меняя сути Концен в раст рация сурьмыоре, г/л, принии МпО4 ь садка ологи о цеспог/л 50 г/ едложенно оба. Повьппение ологично, т3 3,1 0 ни творов. 3,3 3,1 ст уют (расходтвора) в месурьмы в сравнении с существующейтехнологией, По предлагаемой схемесодержание сурьмы в отработанном растворе составляет О, 1 г/л, что в пересчете на потери равняется: 5(ПИ) сурьмы по предлагаемой технолгии составит:ПИ 957 + (1,2-1, ) (0,04-0,043)=96.16-96,467.Таким образом; из е сурьмыпо предлагаемой схеме увеличиваетсяиа 1,16-1,467,В примере даны оптимальные значения по времени ведения процесса, расходу пиролюзита, воздуха, температуре раствора при извлечении сурьмы ипроцесса выщелачивания, основанныена проведенных по стадиям процессаисследованиям.Очистка отработанного электролитаот сурьмы и перевод сурьмы в осадок,Влияние содержания пиролюзита.К одному литру отработанного счльфидно-щелочного раствора (ХаЯ 100 г/л,ИаОН 15 г/л, содержание остальных компонентов соответствует отработанномуэлектролиту попримеру,температураЗО50 С,содержащему 3,г/л сурьмы,добав".ляют тонкоизмельченный 807 -О, 074 ммпиролюзит, содержащий 807. Мп 02, иагитируют в механической флотационноймашине с линейной скоростью импелле- З 5ра 8.5 м(с и расходом воздуха3,6 л/мин л раствора, Для сравненияпроводят опыт без пиролюзита, В табл.приведены результаты экспериментов,Таблица 1 Влияние расхода воздуха при проведении процесса в условиях примера, расходе воздуха 0 - 4,5 л/мин л раствора, времени проведения опыта 2,5 ч, содержании МпО 50 г/л дано в табл. 2,Т а блица 2 Расход воздуха Концентрация сурл/минл раст- в растворе, г/лнора е температуры при проведесса в условиях примера, роведения опыта 2,5 ч, сопиролюзита 50 г/л, темпе до 90 С показано в Остаточная концентрация сурьмы врастворе, г/л, при температуре, С мпературы 90 С нетех как возможно закипаОптимальным следует считатьход воздуха 2,5-4,5 л/мин на л вора.Данные по содержанию сурьмыпиролюзите приведены в табл. 4Навеску пиролюзита 50 г (800,074 мм) 807, МпО аэрирвоздуха 3,6 л(мни. л рас1138424 температура 50"С. 1 осле 2, ч агитации раствор сливают, заливают новойпорцией отработанного электролита,и цикл повторяют. Контролируют снижениеактивности пиролюзита от цикла к циклу. Таблица 4 Содержание сурьмыв осадке, Е Остаточная концентрация Активностьсурьмы в растворе, г/л пиролюзита, 7. Циклы 100 5,35 0,11 0,09 100 10,0 100 0,09 18,65 27,08 100 10 0,1 100 0,11 30,0 20. 100 О, 11 30 100 40 100 0,11 41 О, 15 98,4 41,1 42 0,2 41,26 43 0,3 41,4 44 0,3 41,55 41,67 0,4 90,3 47 0,4 90,3 42,0 Таблица 5 Извлечение сурьмы в раствор, 7.при температур20 40 60 90 94 Повышение извлечения сурьмы на 1, 167. позволит получить зкономический эффект 103,8 тыс.руб./год. ВНИИПИ Заказ 10637/19 Тираж 583.Подписное Филиал БПП "Патеит", г. Ужгород, ул,Проектная,4 7ханической флотационной машине (линейная скорость импеллера 8,5 м/с) с одним литром отработанного электролита (содержание компонентов по.примеру, содержащего 3,1 г/л сурьмы, 5 Данные по выщелачиванию сурьмы из осадка приведены в табл. 5. Выщелачивание сурьмы из осадка (ЗОБ сурьмы) проводят оборотным электролитом, содержащим, г/л: КаБ 100; ИаОН 30; ЯЬ 20, без аэрации воздухом. Т:Ж подцерживают 1:9. Процесс проводят в термостатированном стакане с магнитной мешалкой, время выщелачивания 0,5 ч. 96,67 93,55 93,55 34,9738,7340,00