Способ обработки материалов на основе железа, содержащих цветные металлы

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А а 1027 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСНОМУ СВ ектныи и институт ГОсудАРственнь 9 НОмитет сссР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56),тоыгп 81 оГ МеСь 1 в, 1976, 28,11 4, р. 32-372. Патент США Мф 4042474,кл, 204-212, 1977(5")(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВНА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, СОДЕРЖАЩИХ ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ, включающий стадиальноевыщелачивание их раствором кислотыв присутствии кислорода с одновреа 1 С 21 В 3/00; С 22 В менным или последующим осаждениемжелеза из растворов и извлечениемиз них цветных металлов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюпредотвращения образования взрывоопасной водородно-кислородной смесигазов в процессе выщелачивания иуменьшения расхода реагентов наосаждение железа, выщелачиваниесплава на первой стадии ведут сернистой кислотой или смесью ее с сер"ной при содержании сернистой кислоты в растворе в количестве 20- 1004от общего расхода кислот, и процессведут до постоянного значения рН,а затем на второй стадии выщелачивание продолжают при 80- 100 С ипарциальном давлении кислорода 315 ати до растворения цветных металлов и осаждения железа.1027211чением из них цветных металлов, выщелачивание сплава на первой стадииведут сернистой кислотой или смесьюее с серной при содержании сернистой кислоты в растворе в количестве1 20- 100/ от общего расхода кислот ипроцесс ведут до постоянного значениярН, а затем на второй стадии выщелачивание продолжают при 80-150 С и10 прациальном давлении кислорода 315 ати до растворения цветных металлов и осаждения железа.По предлагаемому способу в качестве исходного сырья используют магнитный концентрат следующего химического состава, вес.У:Те 75,2; М 1 6,8, Со 0,71,Ре 73,3; 111 6,8; Со 0,68.Крупность концентрата (-) 0,16 мм,100, Загрузка в аппарат магнитногоконцентрата - 500 г, раствора кислот - 2,0 т.Общее количество кислоты, подаваемой в аппарат, рассчитывалось как2 2-3-кратный избыток от стехиометриина растворение цветных металлов.Первую стадию выщелачивания необходимо вести при 20- 100"С до полнойнейтрализации осего количества введенной кислоты, т.е, до постоянногозначения рН.На данной стадии выщелачиваниякислота расходуется в основном нараствооение железа. Цветные металлыпереходят при этом в раствор в незначительном количестве, На даннойстадии выщелачивания растворение железа в присутствии сернистой кислотыне сопровождается выделением водорода в газовую фазу,Можно предположить, что растворение железа смесью кислот будет сопровождаться образованием тиосульфата железа, который реагирует с серной кислотой с образованием сульфатажелеза и элементарной серы. Затемэлементарная сера соединяется с атомарным водородом, образуя сероводородкоторый осаждает сульфатное железов виде сульфида,При этом выделения водорода в гаозовую Фазу также не происходит.Затем пульпа с первой стадии поступает на вторую и выщелачивание еепродолжают при 80-150 С в присутствиикислородаили кислорода воздуха )при парциальном давлении кислорода3-15 ати. На второй стадии происходит10 20 окисление железа и термический егогидролиз, а цветные металлы при этомпереходят в раствор. При таком ведении процесса выщелачивания водородв газовую фазу выделяется в незначительном количестве на второй стадии выщелачивания табл. 1, 3 и 4).После окончания выщелачиванияпроизводится отделение твердого отжидкого по известной технологии.П р и м е р 1 . Оптимальное соотношение серной и сернистой кислотыпри двухстадийном выщелачивании,Режим 1 стадии выщелачивания:температура 90 С, продолжительность 15ч.Режим Н стадии выщелачивания:температура 100 С, парциальное давление кислорода 7 ати, скорость стравливания газовой фазы 2,0 л/мин.Выщелачивание металлизированногопродукта смесью серной и сернистойкислоты не сопровождается образованием взрывоопасной водородно-кислородной смеси газов при содержании 25не менее 203 сернистой кислоты отобщего количества кислот (менее4,73 Н)Выщелацивание металлизированныхпродуктов смесью кислот необходимо З 0проводить в технологических схемахс регенерацией серной кислоты приэлектролитицеском выделении металловиз растворов. В этом случае потерикислоты в схеме можно компенсировать35подачей на выщелачивание сернистойкислоты.П р и м е р 2 . Температурный интервал и продолжительность 1 стадиивыщелачивания металлизированногопродукта смесью серной и сернистойкислот.Режим выщелачивания: исходная концентрация серной кислоты 46,7 г/л,исходная концентрация сернистой кислоты 40,5 г/лВ табл, 2 показано изменение кислотности раствора на 1 стадии выщелацивания металлизированного продукТд.В опыте М 2 в первые минуты перемешивания пульпытемпература самопроизвольно повысилась от 20 до 40 Сза счет тепла химических реакций. Вдальнейшем она поддерживалась на этомуровне подогреванием пульпы.55Процесс нейтрализации смеси кислот на 1 стадии выщелачивания протекает быстро и заканчивается при 20-40 С в течение 10 мин, при болеевысокой температуре - в процессеразогрева пульпы без подачи кислорода,Нейтрализация смеси кислот несопровождается выделением водородав газовую фазу,П р и м е р 3 . Температурныйинтервал процесса выщелачиваниямагнитного концентрата сернистойкислотой в две стадии беэ образования взрывоопасной водородно-кислородной газовой фазы,1 стадия выщелачивания проведенав период разогрева пульпы до требуемой температуры в отсутствие кислорода,Режим выщелачивания П стадии:парциальное давление кислорода 5 ати,исходная концентрация сернистойкислоты 58,3 г/л, скорость стравливания газовой фазы 2,0 л/мин,В табл, 3 представлено изменение состава газовой фазы на Н стадиивыщелачивания магнитноо концентратасернистой кислотой при различной температуре.В данном диапазоне температурприменение сернистой кислоты спредварительной ее нейтрализациейперед выщелачиванием в отсутствиекислорода позволяет вести выщелачивание металлизированных продуктов безобразования взрывоопасной смесигазов.Повышение температуры выщелачива;ния от 80 до 150 С ускоряет процессрастворения металлов и скорость гидролиэа железа.оПри 80 С максимальное извлечениеметаллов в раствор - никеля 96, кобальта 943 - достигается в течениечетырех часов выщелачивания магнитного концентрата, при 100 С - в течениеодвух цасов, при 150 С - в течение05 цП р и м е р 4 . Пределы парциального давления кислорода, обеспечивающие получение невзрывоопасной газовойфазы при двухстадийном выщелациваниимагнитного концентрата сернистойкислотой.1 стадия выщелачивания произведена без кислорода в период разогревапульпы до 100 С. Режим Н стадии выщелачивания:температура 100 С, скорость стравли,"вания газовой фазы 2,0 л/мин,15 ати происходит без образованиявзрывоопасной газовой фазы, но скорость выщелачивания при этом увеличивается незначительно, поэтому повышать давление экономически нецелесообразно. Таким образом, предложенный способ гидрометаллургической переработ О ки металлизированного сплава на основе железа позволяет: получить невэрывоопасную водородно-кислородную смесь в процессе выщелачивания, уменьшить расход реа гентов за счет того, что осаждениежелеза проводится без использованиясульфата натрия, вовлечь в переработку бедные сплавы по содержанию цветных металлов. Т а б л и ц а 1 Извлечение металловв раствор Н 0, продукт от сум- мы Состав газовойФазы, 4 Продол- жительН-) 504г/л Опьп Н 50(1)+г/л Н 2 504г/л ность Ге выщела- чивания мин 4 3 10 О 2 38 7 59 6 1 92,0 4,1 96,1 20 04060 О80 012 9 10 020 О40 060 080 О100 О 2 82)3 12,2 94,5 3 77,6 1 б,2 93,8 17 3 10 0,5 74,4 24,3 96,5 2,699,2 0 20 О 40 0 3 1В табл. 4 дано изменение состава газовой фазы на Н стадии выщелачивания магнитного концентрата сернистой кислотой при различном парциальном давлении кислорода.Выщелачивание металлизированного продукта сернистой кислотой предотвращает образование взрывоопасной водородно-кислородной смеси газов 1. Н4)71 при парциальном давлении кислорода не менее 3,0 ати.При более низком парциальном давлении кислорода резко уменьшается скорость окисления железа и осаждения его иэ растворов выщелачивания, а также происходит выделение водорода в газовую фазу больше 4,73,Процесс выщелачивания при парци. альном давлении кислорода больше 72,8 26,399,0 О99,2 099 2 0 96 7 9 )9 2 555 2 43,888,8 13699,2 099,4 099,2 099,2 О. 94,6 94,4 21027211 Продолжение табл. 1 Извлечение металлов в раствор остав газовой фазыо Н 5 Н 5+ г/л Н 50г/л Опыт г/л Н 50, продукт от суммы Со ЯО а 0 99, 0 99 93,5 2 0 96,0 20,1 1 72,0 1 О 9 97,0 1,0 3,8. 95,0 2,596,3 2,393,7 2,796,5 2,8 93,3 89,1 0 10 аблица 2 Продолжительность 1 стадии, м 0 1 1005,21 100 100 5,25 5,23 20 405,28 100 100 52 40 40575 Опыт , Параметры режима Температура СрН раствораТемператураСрН раствора Продол- життельностьвыщелачиваниямин 1,1 96,0 2,65 0 998 0 О 992 0 100 100 5,23 5,2440 40 8 5,80 5 80,0 Таблица Опы РОати родолжи- ельность остав газовой фазы,выщелацивания, ц 99,0 97 0,5 73 3,0 9 О,2,0еПродолжительностьвыщелацивания, ч О,01,0 04 О,1 97,98,98,0 97,4 Таблица 312 1027211 Продолжение табл. 4 Состав газ ой Фазы,Опыт ати 9 95 0,16,0 0,1 98,0 О,95 О2 5 0,1 9 9,7 Составитель Л. РякинаРедактор Л, Гратилло Техред Т.Иаточка орректор Г. Огар За Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Продолжительностьвьицелачивания,ч 5,0 0 5 1,0674/28 Тираж 568 ВНИИПИ Государственного коми по делам изоберетений и 113035, Москва, Ж, РаушскПодписн ета СССР открытийя наб., д 4/ 1,0 0,8 09