способ переработки цинкового концентрата

Формула изобретения

Способ переработки цинкового концентрата, содержащего оксиды кремния, железа, меди, заключающийся в том, что концентрат смешивают с твердым хлоридом аммония в пропорциях 100-140 мол.% от стехиометрического количества, нагревают при температуре 200-320°С и выщелачивают водой с переводом в раствор хлоридов цинка, железа, меди и отделением оксида кремния, доводят рН раствора до 3, фильтрационно отделяют гидроксид железа и прокаливают до получения оксида железа, в оставшийся раствор добавляют недостаток аммиачной воды в пропорции 70-90 мол.% от стехиометрического количества, фильтрационно отделяют гидроксид цинка и прокаливают до получения оксида цинка, оставшийся раствор кипятят, фильтрационно отделяют гидроксид меди и прокаливают до получения оксида меди.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо выделить и разделить оксиды цинка, железа и меди.

Известен способ получения оксида цинка обжигом цинкового концентрата с последующей продувкой его воздухом при 1200°С и улавливанием пылевидного оксида цинка в специальных фильтрах [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.5 / Ред - кол.: Зефиров Н.С. (гл. ред) и др. - М.: Сов. энцикл., 1998. - 783 с. (Статья «Цинка оксид» на стр.380)]. Недостатком данного метода являются сложность аппаратурного оформления процесса, загрязненность конечного продукта оксидом свинца.

Известен способ получения оксида цинка термическим разложением окисленных цинковых руд при 1300°С в смеси с углем с последующим окислением паров цинка кислородом воздуха [Ахметов Т.Г., Порфирьева Р.Т., Гайсин Л.Г., Хацринов А.И. «Химическая технология неорганических веществ». В 2 кн. Кн. 2. - М.: «Высшая школа». 2002. - 427 с. (Статья «Оксид и гидроксид цинка» на стр.203)]. Недостатком данного метода является высокая температура ведения процесса.

Известен способ (прототип) получения оксида цинка, включающий обработку цинксодержащего сырья раствором хлорида аммония при повышенных температурах, с образованием раствора, содержащего цинк, свинец и кадмий; добавлением к раствору металлического цинка с осаждением на него металлических свинца и кадмия; и снижением температуры раствора с осаждением оксида цинка с последующей его отмывкой от примесей [RU 2119542]. Недостатком данного метода является использование дорогостоящей стадии осаждения свинца и кадмия, требующей последующей переработки полученного продукта.

Задачей настоящего изобретения является разработка промышленного способа переработки цинкового концентрата.

Поставленная задача достигается тем, что смешивают цинковый концентрат (ZnO 69%, FeO 15%, SiO₂ 5%. CuO 3%, остаток - влага) и избыток, 100-140% от стехиометрического соотношения, твердого хлорида аммония, шихту нагревают при 200-320°С.

Протекающие реакции описываются уравнениями:

ZnO+2NH ₄Cl=ZnCl₂+2NH₃+H₂O;

FeO+2NH₄Cl=FeCl₂+2NH₃ +H₂O;

CuO+2NH₄Cl=CuCl ₂+2NH₃+H₂O;

SiO ₂+NH₄Cl

Оксид кремния с хлоридом аммония при данных условиях не взаимодействует. Полученную шихту подвергают водному выщелачиванию для перевода в раствор хлоридов цинка, железа и меди; не растворимый оксид кремния фильтрационно отделяют.

В раствор хлоридов цинка, железа и меди доливают аммиачную воду, доводя рН раствора до 3. В результате реакции

FeCl₂+2NH₄OH=Fe(OH)₂ +2NH₄Cl

образуется твердый гидроксид железа, который фильтрационно отделяется и прокаливается до оксида. Осуществляется очистка раствора от соединения железа.

При добавлении в раствор, содержащий хлориды цинка и меди, недостатка (70-90% от стехиометрического) аммиачной воды из раствора выпадает гидроксид цинка, который фильтрационно отделяют и прокаливают до получения оксида цинка. Раствор, содержащий аммиакат меди и хлорид аммония, подвергают кипячению до разрушения аммиаката меди, который в виде гидроксида фильтрационно отделяют и прокаливают до получения оксида меди. Оставшийся раствор упаривают для получения хлорида аммония, который может быть использован для вскрытия следующей партии сырья.

В результате перечисленных операций получают три продукта: оксид железа, оксид меди и оксид цинка, очищенные от примесей.

Пример 1

Цинковый концентрат, содержащий оксид цинка 6,9 г, оксид железа 1,5 г, оксид кремния 0,5 г и оксид меди 0,3 г, смешивают с 15 г хлорида аммония и нагревают до температуры 320°С. Выдерживают в течение 0,5 часа. Шихту подвергают водному выщелачиванию, происходит растворение хлоридов металлов; фильтрационно отделяют оксид кремния. рН раствора доводят до 3, в твердом виде выделяют гидроксид железа, который фильтрационно отделяют и прокаливают до оксида железа, масса оксида железа составила 1,38 г. К раствору приливают 10 г аммиачной воды (25% содержания аммиака). В результате реакции выпадает твердый гидроксид цинка, который отфильтровывают, прокаливают, масса полученного оксида цинка составила 6,8 г. Оставшийся раствор подвергают кипячению до разрушения аммиаката меди, твердую фракцию отфильтровывают, прокаливают, масса полученного оксида меди составила 0,26 г.

Пример 2

Отличается от примера 1 тем, что реакцию проводят в изохорических условиях (в автоклаве) при температуре 320°С. При этом уменьшается потеря хлорида аммония за счет испарения и десублимации и увеличивается скорость процесса. Масса полученного оксида железа составила 1,42 г, масса полученного оксида цинка составила 6,83 г, масса полученного оксида меди составила 0,27 г.