способ гидрометаллургической переработки щелочного сульфидно-сульфатного плава от плавки свинцового концентрата

Формула изобретения

1. СПОСОБ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЩЕЛОЧНОГО СУЛЬФИДНО-СУЛЬФАТНОГО ПЛАВА ОТ ПЛАВКИ СВИНЦОВОГО КОНЦЕНТРАТА, включающий выщелачивание плава щелочью, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат на воспроизводство щелочи, плав перед выщелачиванием подвергают окислению для перевода сульфидов и тиосульфатов натрия в сульфат натрия, а выщелачивание ведут в две стадии, причем на первой стадии поддерживают концентрацию щелочи на уровне 450-350 г/дм³, полученный твердый остаток направляют на вторую стадию выщелачивания щелочью с концентрацией 150-70 г/дм³, раствор от первой стадии выщелачивания направляют на выпарку и производство щелочи, а от второй на электродиализ для вывода из процесса сульфат-иона в виде серной кислоты и воспроизводства щелочи, которую направляют на выщелачивание исходного плава.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что окисление плава ведут при 500-700^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, в частности к способам переработки щелочного сульфидно-сульфатного плава, например, полученного от плавки свинцового концентрата с щелочью или содой.

Известно, что при плавке свинцового концентрата с щелочью выделяется металлический свинец и образуется щелочной плав, который направляют на гидрометаллургическую переработку для регенерации NaOH. Схема регенерации щелочи из щелочного плава согласно информации (М.П.Смирнов Л.Н.Кудряшова. Щелочной метод выплавки свинца. Цветные металлы, 1958, N 9, с.14-23) включает: выщелачивание плава водой и разделение жидкого и твердого; сульфидизацию раствора путем обработки последнего BaS; каустификацию раствора путем обработки оксидами металлов, например CuO; операции по регенерации сульфидизатора и каустификатора; упарку каустифицированного раствора и производство NaOH.

Известно также, что с целью повышения извлечения свинца и сокращения технологического цикла регенерации щелочи из плава последний перед выпуском продувают восстановительным газом для перевода Na₂SO₄ в Na₂S, что исключает из цикла регенерации операции по сульфидизации плава и регенерации сульфидизации (Смирнов М.П. Виноградов С.В. Ходов Н.В. Кузнецов О.К. Способ переработки сульфидных свинцовых концентратов).

Наиболее близким к заявленному является способ гидрометаллургической переработки щелочного плава, включающий обработку плава щелочным раствором (авт. св. СССР N 1541295, кл. C 22 B 13/06, 1990).

К недостаткам указанных выше способов переработки свинцовых концентратов щелочным методом следует отнести значительные затраты на регенерацию щелочи из щелочного плава за счет организации наряду с основным процессом переработки плава дополнительных производств по регенерации сульфидизатора и (или) каустификатора.

Кроме того, работа с растворами, содержащими сульфиды натрия, предполагает значительные затраты на природоохранные мероприятия, связанные с предотвращением выделения в окружающую среду сероводорода, образующегося при гидролизе этих растворов.

Целью изобретения является сокращение затрат на воспроизводство щелочи.

Цель достигается тем, что плав перед водным выщелачиванием подвергают окислению при 500-700^оС для перевода сульфидов и тиосолей натрия в сульфат натрия. Выщелачивание проводят в две стадии, на первой в раствор выделяют преимущественно NaOH, который направляют на упарку и производство щелочи, а на второй извлекают сульфат натрия и остатки щелочи. Раствор от второй стадии выщелачивания направляют на электродиализ для регенерации NaOH из Na₂SO₄ и вывода из процесса сульфат-иона в виде серной кислоты. Щелочной раствор после электродиализа направляют на первую стадию выщелачивания исходного плава. На первой стадии выщелачивания плава концентрацию щелочи поддерживают 450-350 г/л, а на второй 150-70 г/л.

П р и м е р. Сульфидный свинцовый концентрат, содержащий, мас. Pb 58,3; Zn 7,5; Cu 0,8; Fe 7,5; S_общ 19,8, плавят с щелочью при соотношении концентрат щелочь при 650^оС. Получают металлический свинец и щелочной плав, содержащий, мас. Pb 1,6; NaOH 41,1; Na₂S 6,0; Na₂SO₄ 22,0; NaS₂O₃ 0,8. Окисление плава проводят воздухом при 550^оС. Состав окисленного плава, мас. NaOH 39,2; Na₂SO₄ 31,5; Na₂S 0,3. Плав направляют на выщелачивание раствором NaOH с концентрацией последнего 150 г/л, при этом конечная концентрация NaOH в растворе от выщелачивания составила 380 г/л, а содержание Na₂SO₄ 5,8 г/л. Этот раствор был направлен на упарку и выделение щелочи. Твердый остаток от первой стадии выщелачивания направили на вторую стадию, после чего был получен раствор, содержащий, г/л: NaOH 72,0; Na₂SO₄ 210,5 г/л. Указанный раствор подвергли электродиализу известным способом. Католит диализатора имел состав, г/л: NaOH 174,3; Na₂SO₄ 21,1. В соответствии с образовавшейся щелочью было получено в анолите эквивалентное количество серной кислоты, которая была выведена из процесса.

Из данных, приведенных в табл. 1, следует, что окисление в достаточной мере проходит при указанных условиях (опыты 3-7).

При снижении температуры менее 500^оС снижается степень окисления сульфида натрия (опыт 2), а при повышении температуры более 700^оС увеличиваются потери щелочи в газовую фазу за счет возможного окисления серусодержащих компонентов концентрата (опыты 7, 8). Таким образом, предпочтительным интервалом рабочих температур при окислении плава следует считать 500-700^оС.

В табл. 2 приведены экспериментальные данные по изучению влияния концентрации NaOH на извлечение щелочи в раствор и скорости последующей фильтрации этого раствора.

Из приведенных в табл. 2 данные следует, что при концентрациях щелочи 350 г/л и выше (опыты 7-11) в раствор выщелачивается преимущественно щелочи при незначительном растворении сульфата натрия. Однако повышение концентрации NaOH выше 450 г/л приводит к резкому снижению скорости фильтрации, что увеличивает затраты на необходимое оборудование и эксплуатационные затраты (опыты 8-11).

Нижняя граница концентрации NaOH в растворе на 1 стадии выщелачивания (350 г/л) определяется растворимостью Na₂SO₄, а верхняя (450 г/л) определяется возможностью фильтрации полученной пульпы. Граница содержания NaOH на второй стадии выщелачивания определяется следующими причинами: верхняя граница (150 г/л NaOH) возможностью достаточного насыщения раствора сульфатам натрия и концентрационными пределами по NaOH и Ma₂SO₄ на операции электролиза. Снижение концентрации Na₂SO₄ при повышении концентрации NaOH (опыты 1-3 и 4, 5) приводит к необходимости увеличения объемов перерабатываемых растворов и повышению затрат на электродиализе. Нижняя граница С_NaOH 70 г/л определяется необходимостью поддержания водного баланса всего процесса выщелачивания. Дальнейшее разбавление растворов приводит к значительному повышению затрат на упарку разбавленных по NaOH растворов.

Из приведенного примера следует, что технологический цикл переработки плава и восстановления щелочи из него включает всего две операции: выщелачивание и электродиализ сульфатного раствора. Процесс упарки растворов и производства щелочи является общим итогом всех описанных выше технологических схем. Предлагаемое решение не содержит побочных процессов, связанных с регенерацией вспомогательных реагентов. Таким образом сокращаются расходы капвложений и эксплуатационные расходы. Одновременно упарка концентрированных растворов щелочи требует меньших затрат из-за снижения объемов этих растворов.