способ получения сурьмы из концентрата

Формула изобретения

1. Способ получения сурьмы из концентрата, включающий выщелачивание концентрата кислым раствором хлорного железа, отличающийся тем, что от полученной после выщелачивания пульпы отделяют серу, нерастворимый кек, содержащий благородные металлы, и раствор сурьмы, направляемый на осаждение сурьмы электролизом с последующим его возвращением на выщелачивание.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при выщелачивании концентрация хлорного железа в кислом растворе составляет 300-560 г/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролиз осуществляют на катоде, отделенном от анодной секции диафрагмой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отделения серы от нерастворимого кека, содержащего благородные металлы, его повторно выщелачивают в кислом растворе хлорного железа.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве кислого раствора хлорного железа используют отработанный электролит с анодной секции.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что серу от нерастворимого кека, содержащего благородные металлы, отделяют флотацией в виде пены продувкой воздухом в присутствии вспенивателя и флотореагента.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к металлургии цветных металлов и, в частности, к металлургии сурьмы.

Сурьмяные концентраты содержат сурьму в сульфидной форме (минерал-антимонит Sb₂S₃). Попутными металлами являются золото и серебро. Известные промышленные способы получения сурьмы из концентрата [1] предусматривают их плавку (непосредственно или после обжига) с получением чернового металла или выщелачивание раствором сернистого натрия с электроосаждением сурьмы; черновой или катодный металл подвергаются огневому рафинированию с получением марочной сурьмы.

Недостатками указанных способов являются загрязнение окружающей среды серосодержащими выбросами (в пирометаллургических схемах - сернистым газом, в гидрометаллургической схеме - отвальным электролитом), высокий расход дорогостоящих реагентов, пониженное извлечение сурьмы (85-90%) и благородных металлов (75-85%).

Известен способ переработки сурьмяных материалов выщелачиванием хлорным железом с извлечением сурьмы 92-95% и осаждением оксихлорида сурьмы [2], получением окиси сурьмы. При этом возникает проблема освобождения сурьмы от хлора, что усложняет технологическую схему и приводит к дополнительным потерям металла.

Недостатком способа в случае получения металла является необходимость восстановительной плавки, сопровождающейся потерей хлорида сурьмы и загрязнением атмосферы.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки висмутовых сульфидных концентратов путем выщелачивания сульфидных концентратов раствором соляной кислоты в присутствии хлорного железа с концентрацией 0,1-1,5 моль/л [3].

Недостатком подобного способа является недостаточное извлечение сурьмы в раствор при высоких затратах реагентов.

Задачей изобретения является исключение загрязнения окружающей среды серосодержащими выбросами, повышение извлечения сурьмы и попутных благородных металлов, снижение затрат реагентов.

Технический результат изобретения выражается в повышении извлечения сурьмы и благородных металлов в самостоятельные продукты.

Технический результат достигается тем, что в способе получения сурьмы из концентрата, включающем выщелачивание концентрата кислым раствором хлорного железа, согласно изобретению от полученной после выщелачивания пульпы отделяют серу, нерастворимый кек, содержащий благородные металлы, и раствор сурьмы, направляемый на осаждение сурьмы электролизом с последующим его возвращением на выщелачивание.

Технический результат также достигается тем, что:

- при выщелачивании концентрация хлорного железа в кислом растворе составляет 300-560 г/л;

- электролиз осуществляют на катоде, отделенном от анодной секции диафрагмой;

- после отделения серы от нерастворимого кека, содержащего благородные металлы, его повторно выщелачивают в кислом растворе хлорного железа;

- в качестве кислого раствора хлорного железа используют отработанный электролит с анодной секции;

- серу от нерастворимого кека, содержащего благородные металлы, отделяют флотацией в виде пены продувкой воздухом в присутствии вспенивателя и флоторегента.

По предлагаемому способу сульфидный сурьмяный концентрат выщелачивают при 60-90^oС в растворе 300-560 г/л хлорного железа, подкисленного соляной кислотой до 10-25 г/л НСl с расходом раствора до т:ж=1:5.

В результате реакции Sb₂S₃+6FeCl₃=2SbCl₃+6FeCl₂+3S сурьма переходит в раствор, а элементарная сера и золото остаются в нерастворимом кеке.

От пульпы отделяют кек благородных металлов. Из раствора извлекают сурьму цементацией на железной стружке или (предпочтительно) электролизом. Для этого раствор заливают в катодную секцию электролизера и проводят электролиз с осаждением на катоде сурьмы по реакции. Sb⁺³+3е=Sb.

В анодной секции электролизера электролит обогащается хлорным железом, Fe⁺²-e=Fe⁺³. Обедненный по сурьме и обогащенный трехвалентным железом отработанный электролит с анодной секции направляется на выщелачивание.

Из сгущенной пульпы нерастворимого кека удаляют серу, например, флотацией. Для этого добавляют флотореагент керосин 1-5 г/л и вспениватель ОП-10 до 0,5-3 г/л и отделяют серу из пульпы в пену продувкой воздухом и собирают ее с поверхности. Нерастворимый кек дополнительно выщелачивают при 50-90^oС отработанным электролитом с анодной секции электролизера содержащем 300-560 г/л хлорного железа и 10-25 г/л НСl с расходом раствора до т:ж=1:4-6. После перемешивания в течение 2-3 часов пульпу отстаивают, раствор декантируют, а кек отфильтровывают. Кек после сушки реализуют как концентрат благородных металлов. Раствор возвращают на выщелачивание.

При снижении концентрации хлорного железа менее 300 г/л повышаются потери сурьмы в кек и снижается извлечение золота в кек. При повышении концентрации хлорного железа более 560 г/л потери сурьмы в кек не снижаются, но повышаются потери золота в раствор. Удаление серы из кека повышает извлечение сурьмы в раствор на второй стадии выщелачивания и повышает качество кека благородных металлов.

Выщелачивание хлорным железом, содержащем 10-25 г/л соляной кислоты, повышает извлечение сурьмы в раствор. При снижении концентрации кислоты менее 10 г/л повышаются потери сурьмы в кек и снижается содержание золота в кеке. При повышении концентрации кислоты более 25 г/л потери сурьмы в кек не снижаются, но снижается извлечение золота в кек.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Навеска 500 г сульфидного сурьмяного концентрата, содержащего 62% сурьмы, 25% серы, 0,0014% золота, выщелачивается в 2700 мл раствора 350 г/л хлорного железа и 15 г/л соляной кислоты при 90^oС в течение 3 часов. После отстаивания пульпы декантируется раствор (2000 мл) с содержанием сурьмы 79,7 г/л. Из пульпы удаляют серу (в данном случае флотацией). Для этого в 500 мл пульпы, оставшейся после декантации, добавляют 2 мл керосина, 1 мл вспенивателя ОП-10, продувают воздухом при 30^oС в течение 0,5 часа и с поверхности собирают 104 г серы в виде пены. Сурьма из раствора извлекается, например, электролизом. Для этого растворы заливаются в катодную секцию электролизера со стальным катодом. Графитовый анод в анодной секции отделен диафрагмой из бельтинга. На электроды подается ток силой 10 А в течение 16 часов при напряжении 2 В. Получается 195 г катодной сурьмы. В очищенную от пены пульпу добавляют 1800 мл отработаного с анодной секции раствора электролита с 340 г/л хлорного железа и повторно выщелачивают при 90^oС в течение 3 часов. Отстоявшийся раствор декантируют, а пульпу фильтруют для отделения кека от остатков раствора. Высушенный кек весом 62 г содержит 4% сурьмы и 0,011% золота. Извлечение золота 96% в товарный кек. Раствор объемом 1200 мл содержал 57,9 г/л сурьмы.

Растворы заливаются в катодную секцию электролизера. На электроды подается ток силой 10 А, напряжением 2 В в течение 8 часов. Получается 97 г катодной сурьмы и отработанный электролит с содержанием 7,6 г/л сурьмы как оборотный раствор для выщелачивания.

Полученная катодная сурьма переплавляется с бурой в качестве флюса и всего получается 292 г сурьмы марки С0, содержащей свинца 0,2%, олова 0,07%. Прямое извлечение сурьмы в металл 92,4% и в оборотных растворах остается 6,7% сурьмы. Общее извлечение сурьмы в раствор 99,1%.

Пример 2. Навеска 500 г сульфидного сурьмяного концентрата, содержащего 62% сурьмы, 25% серы, 0,0014% золота, выщелачивается в 2400 мл раствора 550 г/л хлорного железа и 15 г/л соляной кислоты при 90^oС в течение 3 часов. После отстаивания пульпы декантируется раствор (1900 мл) с содержанием сурьмы 89,8 г/л. Из пульпы удаляют серу (в данном случае флотацией). Для этого в 500 мл пульпы, оставшейся после декантации, добавляют 2 мл керосина и 1 мл вспенивателя ОП-10, продувают воздухом при 30^oС в течение 0,5 часа и с поверхности собирают 103 г серы в виде пены.

Сурьма из раствора извлекается, например, электролизом. Для этого растворы заливаются в катодную секцию электролизера со стальным катодом. Графитовый анод в анодной секции отделен диафрагмой из бельтинга. На электроды подается ток силой 10 А, напряжением 2 В в течение 16 часов. Получается 207 г катодной сурьмы.

В очищенную от пены пульпу добавляют 800 мл отработаного с анодной секции раствора электролита с 540 г/л хлорного железа и повторно выщелачивают при 90^oС в течение 3 часов. Отстоявшийся раствор декантируют, а пульпу фильтруют для отделения кека от остатков раствора. Высушенный кек весом 61,3 г содержит 3,3% сурьмы и 0,011% золота. Извлечение золота 95% в товарный кек.

Раствор объемом 2000 мл содержал 115 г/л сурьмы. Общее извлечение сурьмы в раствор 99,3%. Раствор заливается в катодную секцию электролизера. На электроды подается ток силой 10 А, напряжением 2 В в течение 8 часов. Получается 97 г катодной сурьмы и отработанный электролит с содержанием 3,7 г/л сурьмы как оборотный раствор для выщелачивания.

Полученная катодная сурьма переплавляется с бурой в качестве флюса и получается 304 г сурьмы марки С0, содержащей свинца 0,2%, олова 0,07%. Прямое извлечение сурьмы в металл 96,4% и в оборотных растворах остается 2,9% сурьмы. Общее извлечение сурьмы в раствор 99,3%.

Сравнение результатов переработки при изменении условий и сравнения с прототипом приведено в сводной таблице.

Как видно из примеров, предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет повысить общее извлечение сурьмы до 98%, а золота в кек до 96%. Сера выводится во флотационный продукт, не загрязняя окружающую среду Технический результат заключается в исключении загрязнения окружающей среды серосодержащими выбросами, повышение извлечения сурьмы и попутных благородных металлов, снижение затрат на реагенты.

Литература

1. "Сурьма", Металлургия, 1977 (ред. Мельников С.М, Розловский А.А.).

2. Solozhenkin P.M. 19 Int. Mining Process Congr., San-Fransisco, 1995, v. 2, p. 223-226 (РЖ Металлургия 1996, 10Г185).

3. Авт.св. СССР 996496, C 22 B 30/06.