способ гидрометаллургической переработки свинецсодержащих концентратов

Формула изобретения

1. Способ гидрометаллургической переработки сульфидных свинецсодержащих концентратов, включающий выщелачивание свинца из концентрата водным раствором азотнокислого железа (III), отличающийся тем, что выщелачивание осуществляют при мольном отношении Pb:Fе(III)=1:2, при температуре 15-25С в течение 15-20 мин, при этом используют свинецсодержащий концентрат с крупностью частиц менее 0,1 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание проводят в две стадии, раствор азотнокислого железа (III) получают растворением в азотной кислоте оксида железа, полученного на стадии очистки азотнокислого свинца от ионов железа, и подают на вторую стадию выщелачивания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для гидрометаллургической переработки свинцовых и свинцово-цинковых руд и концентратов.

Известны пирометаллургические способы переработки свинцовых и свинцово-цинковых промпродуктов и концентратов (шахтная плавка, КИВЦЭТ-процесс, плавка во взвешенном состоянии и в жидкой ванне и другие). Наиболее распространенными являются пирометаллургические процессы с извлечением свинца в черновой металл, а цинка в возгоны и шлак. Черновой свинец очищают пирометаллургическими способами от примесей с получением чистого металлического свинца. Из него методами растворения-осаждения производятся различные химические соединения свинца, включая краски, соли, оксиды. Извлечение свинца в металлический продукт находится на уровне 92-94%.

Пирометаллургические процессы неэффективны по извлечению ценных компонентов и экологически опасны ввиду выбросов в атмосферу свинца, серы в виде SO₂ и SO₃, кадмия, мышьяка, цинка и других вредных элементов (Шиврин Г.Н. Металлургия свинца и цинка. М.: Металлургия, 1982, 352 с.).

Известны также гидрометаллургические способы переработки сульфидного свинцового сырья: хлоридная гидрометаллургия (Цефт А.Л. Гидрометаллургические методы переработки комплексного сырья. Алма-Ата, 1976. T.1. С.332.); автоклавное выщелачивание в атмосфере кислорода и в водных аммиачных и аммиачно-сульфатных растворах (Соболь С.И. Сб.: Автоклавные процессы в цветной металлургии. М.: Гинцветмет. 1969. С.280; Сб.: Проблемы современной металлургии. 1995. В.3(21). С.49-53).

Выщелачивание свинца из свинцового концентрата растворами FеСl₃ не нашло практического применения из-за сложности аппаратурно-технологической схемы, в том числе регенерации реагента FеСl₃. Автоклавные процессы растворения PbS в кислых и щелочных растворах приводят к образованию осадка PbSO₄ и снижению извлечения свинца в раствор (87-91%). При этом процессы необходимо вести при температурах свыше 100С. Эти недостатки способов не позволили реализовать их на практике.

Наиболее близким к предложенному способу является способ кислотного извлечения свинца растворами Fе(NO₃)₃ при температуре 75-78С, времени выщелачивания более 1 часа с выделением металла на уровне 96-97% (Эннс И.И., Быков Р.А., Струнников С.Г. - Цветные металлы, 1990, №8, с.36-38).

Недостатком способа является ведение процесса при температурах выше 70С, что приводит к образованию нерастворимого осадка PbSO₄ и не полному извлечению свинца (при переработке комплексного свинцово-цинкового сырья извлечение свинца в раствор не превышает 70-72%).

Целью изобретения является повышение извлечения свинца, исключение экологически опасных процессов, снижение затрат на производство металлического свинца и его солей.

Решение задачи достигается тем, что прямое окислительное выщелачивание свинца из концентрата осуществляют при мольном отношении Pb:Fe(III)=l:2, при температуре 15-25С в течение 15-20 мин, при этом используют свинецсодержащий концентрат с крупностью частиц менее 0,1 мм. Выщелачивание проводят в две стадии, раствор азотнокислого железа (III) получают растворением в азотной кислоте оксида железа, полученного на стадии очистки азотнокислого свинца от ионов железа, и подают на вторую стадию выщелачивания.

Способ осуществляется следующим образом. Проводили прямое окислительное выщелачивание свинца из сульфидного свинцового концентрата раствором Fe³⁺, содержащим NO^-₃-ионы с переводом свинца в раствор в виде Рb(NО₃)₂ и серы в осадок в виде элементной. Производится выщелачивание в растворе Fе(NO₃)₃+HNO₃ при теоретически необходимом по реакции

количестве железа (3+) (мольное отношение Fe:Pb не менее 2:1). Выщелачивание свинца из концентрата, измельченного до крупности -0,1 мм, проводится в две стадии с подачей растворителя Fе(NО₃)₃ на вторую стадию и использованием раствора второй стадии на первой стадии выщелачивания. Процесс протекает без подогрева в интервале температур 15-25С и времени 15-20 мин. Суспензия разделяется из нерастворимого остатка известными методами, например, флотацией, выделяется элементная сера (серный концентрат). Из раствора Рb(NО₃)₂+Fе(NО₃)₂+НNО₃+Н₂O методом гидролиза выделяется железо, осадок оксигидроксидов которого (гематит, Fе₂O₃, и другие) затем растворяется в оборотной азотной кислоте с получением нитрат железа (III) реагента для извлечения свинца из новой порции PbS (примеры 1-6). Далее из раствора электролитически извлекается свинец (металл) и диоксид свинца или же осаждением получают соли свинца (более 70 наименований).

Пример 1.

Для выщелачивания использовали свинцовый концентрат (масса 10 г) с содержанием свинца 57,3% (в виде PbS), выщелачивали в растворе Fе(NО₃)₂ при мольном отношении Pb:Fe³⁺=1:2 по реакции (1), т:ж=1:10, температуре 20°С, t=20 мин. Раствор готовили из Fе(NО₃)₃·9Н₂O, подавая на вторую стадию выщелачивания, после II выщелачивания раствор II использовали на I стадии выщелачивания. Предварительно был сделан рассев концентрата по классам крупности. Извлечение свинца определялось по анализу растворов и нерастворимых остатков. В последних методом рентгенофазового анализа определено наличие PbS, S⁰, сульфата свинца и т.д. Результаты приведены в табл.1. Как видно из табл.1, наибольшая степень вскрытия PbS и извлечения свинца в раствор достигается из свинцового концентрата с размером частиц на уровне 0,04 мм.

Пример 2.

Определено влияние концентрации Fе(NO₃)₃ на процесс выщелачивания свинца из свинцового концентрата, исходя из реакции (1). Процесс проводили с концентратом <0,04 мм и изменяющейся концентрацией ионов Fe³⁺. Все остальные параметры оставались, как в примере 1.

Данные табл.2 показывают, что максимальное извлечение свинца достигается при выщелачивании концентрата в растворах с концентрацией Fe³⁺, равной 31,2 г/л, или 1,0-1,1 от теоретически необходимого количества (ТНК).

Пример 3.

Определено влияние температуры процесса выщелачивания на извлечение свинца в раствор с начальной концентрацией Fe³⁺, соответствующей ТНК, при поддержании остальных параметров, как в примере 1. Процесс проводили в термостатированных аппаратах (ячейках) при интенсивном механическом перемешивании. Данные опытов приведены в табл.3, из которых следует, что для осуществления окисления PbS и растворения свинца не требуется подогрев и достаточно поддержания температуры процесса на уровне 15-22С.

Дальнейшие эксперименты проведены при температуре 20-22°С.

Пример 4.

Установлено оптимальное время выщелачивания свинца. Данные в табл.4 указывают на высокую скорость протекания процесса; достаточно 15-20 мин для достижения уровня извлечения свинца 98,1-98,6%.

Пример 5.

Процесс проводили, как в примере 1, но подавали реагент Fе(NО₃)₃ по 50% на I и II стадии. Данные приведены в табл.5.

Проведение двухстадийного выщелачивания с подачей 100% реагента на II стадию выщелачивания позволяет извлечь свинец на 98,1-98,6%. В таком варианте проще организовать процесс двухстадийного выщелачивания свинца.

Пример 6.

Для выщелачивания готовили раствор реагента Fе(NО₃)₃ путем растворения осадка Fе₂O₃ после очистки раствора Pb(NO₃)₂+Fe(NO₃)₂+НNО₃ от железа методом высокотемпературного гидролиза. Раствор содержал 36 г/л Fe³⁺ и 7 г/л НNO₃. Результаты выщелачивания приведены в табл.6.

Реагент, полученный растворением осадка Fе₂О₃ от очистки раствора Рb(NО₃)₂, эффективен в процессе выщелачивания свинца из концентрата.

По сравнению с прототипом разработанный процесс имеет следующие преимущества:

1. Снижаются затраты на извлечение свинца за счет:

- исключения нагрева пульпы до 70-78С и уменьшения расхода теплоэнергии;

- сокращения времени выщелачивания в 3 раза;

- приготовления реагента Fе(NО₃)₃ из оборотного продукта - осадка Fе₂О₃ после разделения Fe³⁺ и Рb²⁺;

- извлечения элементной серы из нерастворимого остатка от выщелачивания свинца.

2. Снижаются выбросы в атмосферу ввиду низких температур выщелачивания.

3. Повышается извлечение свинца на 1,5-2,2% (до 99,1-99,5%).