способ переработки свинец-цинксодержащих руд

Формула изобретения

Способ переработки цинковых руд, включающий обработку с использованием хлорида аммония, получение раствора хлоридов, извлечение из раствора цинка, отличающийся тем, что обработке подвергают сульфидные, окисленные или смешанные цинк-свинецсодержащие руды с использованием хлорида аммония в твердом виде в количестве 100-130% от стехиометрического соотношения при температуре 200-320°С, получение раствора хлоридов осуществляют выщелачиванием водой образовавшейся смеси хлоридов, из полученного раствора отделяют железо в виде гидроксида при рН 4, после отделения железа извлекают цинк в виде гидроксида цинка добавлением аммиака в раствор до рН 7, и полученные гидроксиды прокаливают до оксидов, а из остатка водного выщелачивания извлекают свинец в виде хлорида выщелачиванием раствором хлорида натрия с концентрацией 300-320 г/л при температуре 70-95°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо извлечь цинк и свинец из сульфидных, окисленных или смешанных свинец-цинксодержащих руд.

Известен способ переработки сульфидных рудных флотоконцентратов путем обжига во взвешенном слое с последующим сернокислотным выщелачиванием. Полученный раствор ZnSO₄ очищают от железа и других примесей. Из очищенного раствора ZnSO₄ цинк осаждают электролизом на алюминиевых катодах, после чего сдирают и переплавляют [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.5 / Ред - кол.: Шолле В.Д. (зав. ред) и др. - М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. - 783 с. (статья «Цинк. Получение» на стр.379)]. Недостатком данного метода является использование специальных конструкционных материалов.

Известен способ переработки сульфидных рудных флотоконцентратов пирометаллургическим путем, обжигом получают огарок, который в смеси с углем или коксом восстанавливают при температуре выше температуры кипения цинка. Металлический цинк конденсируют и очищают [Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.5 / Ред - кол.: Шолле В.Д. (зав. ред) и др. - М.: Большая Российская Энциклопедия, 1998. - 783 с. (статья «Цинк. Получение» на стр.379)]. Недостатком данного метода являются большие затраты электроэнергии.

Известен способ переработки цинксодержащих промышленных отработанных материалов [патент № 2119542 РФ]. Оксид цинка извлекают из промышленных отработанных материалов, содержащих цинк, свинец, железо и кадмий. Отработанный материал обрабатывают раствором хлорида аммония при повышенных температурах, отделяют нерастворившиеся компоненты из раствора, раствор обрабатывают металлическим цинком для вытеснения нежелательных металлических ионов из раствора, раствор охлаждают для осаждения из него соединений цинка, осажденные соединения цинка промывают для удаления диаминодихлорида цинка и оставшееся соединение - гидроксид цинка высушивают, в результате получают чистый оксид цинка. Недостатком способа является невозможность переработки сульфидных и смешанных цинксодержащих руд без предварительного окислительного обжига.

Известен способ переработки цинксодержащих промышленных отработанных материалов [патент № 2082781 РФ прототип]. Измельченные сульфидные медно-цинковые материалы подвергают автоклавному окислительному выщелачиванию под давлением кислорода при добавке в обрабатываемую пульпу хлорид-ионов в виде хлоридов натрия, калия, меди, железа или аммония 2-4 г/л и температуре 120-180°С с последующим разделением выщелоченной пульпы на раствор и кек и селективным извлечением из раствора меди и цинка в товарные продукты. Недостатком способа является невозможность регенерации вскрывающего агента, сложность аппаратурного оформления.

Задачей изобретения является создание универсальной, эффективной и экологически безопасной технологии переработки сульфидных, смешанных и окисленных цинксодержащих руд.

Поставленная задача достигается тем, что руду смешивают с 100-130% хлорида аммония от стехиометрического соотношения, нагревают в интервале температур 200-320°С и выдерживают при этой температуре в течение 1-4 часов. При этом протекают реакции:

FeS+2NH₄Cl=FeCl₂ +2NH₃+H₂S

PbS+2NH₄ C1=PbCl₂+2NH₃+H₂S

ZnS+2NH₄Cl=ZnCl₂+2NH₃+H ₂S

Fe₂O₃+6NH₄ Cl=2FeCl₃+6NH₃+3H₂O

PbO+2NH₄Cl=PbCl₂+2NH₃+H ₂O

ZnO+2NH₄Cl=ZnCl₂ +2NH₃+H₂O

SiO₂ +NH₄Cl

Al₂O₃+NH₄ Cl

Образовавшуюся смесь хлоридов, SiO ₂ и Al₂O₃ подвергают водному выщелачиванию. Растворимые FeCl₂ и ZnCl₂ переходят в раствор, а нерастворимые PbCl₂ в присутствии HCl, Al₂ O₃ и SiO₂ остаются в осадке и отделяются фильтрованием. Полученный раствор окисляют избытком перекиси водорода.

2FeCl₂+H₂O ₂+2HCl=2FeCl₃+2H₂O

рН раствора доводят аммиачной водой до 4, выпадает осадок Fe(ОН) ₃, который фильтрационно отделяют и прокаливают до оксида.

2FeCl₃+6NH₃+3H₂O=2Fe(ОН) ₃+6NH₄Cl

2Fe(ОН)₃=Fe ₂O₃+3H₂O

рН фильтрата доводят аммиачной водой до 7, выпадает осадок Zn(OH)₂ , который фильтрационно отделяют и прокаливают до оксида.

ZnCl₂+2NH₃+H₂O=Zn(OH) ₂+2NH₄Cl

Zn(OH)₂=ZnO+H ₂O

Фильтрат упаривают, а выкристаллизовавшийся хлорид аммония может быть использован для переработки следующей партии руды. Осадок, содержащий не прореагировавшую основу руды и PbCl₂, подвергают выщелачиванию раствором NaCl с концентрацией 300-320 г/л при температуре 70-95°С. Полученную суспензию фильтруют, фильтрат упаривают, при этом выпадают кристаллы чистого PbCl₂.

Таким образом, достигнут результат, заключающийся в возможности переработки не обогащенной сульфидной, смешанной или оксидной цинксодержащей руды, и уменьшенное энергопотребление по сравнению с существующими технологиями.

Пример 1

Сульфидную свинцово-цинковую руду, содержащую 6,57% цинка, 1,25% свинца, смешивают с 130% хлорида аммония от стехиометрии, нагревают до температуры 300°С и выдерживают при этой температуре в течение 2 часов. Образовавшуюся смесь хлоридов, Al₂O₃ и SiO₂ выщелачивают водой, подкисленной HCl до рН 1. Растворимые FeCl ₂ и ZnCl₂ переходят в раствор, а нерастворимые PbCl₂ в присутствии HCl и SiO₂ остаются в осадке и отделяются фильтрованием. Полученный раствор окисляют избытком перекиси водорода при нагревании. рН раствора доводят газообразным аммиаком до 4, выпавшему осадку Fe(ОН)₃ дают отстояться и отфильтровывают. рН фильтрата доводят газообразным аммиаком до 7, Zn(ОН)₂ отстаивают и отфильтровывают. Осадки Fe(ОН)₃ и Zn(OH)₂ высушивают и прокаливают до постоянной массы, получая соответствующие оксиды. Фильтрат упаривают, а выкристаллизовавшийся хлорид аммония используют для переработки следующей партии руды. Осадок, содержащий не прореагировавшую основу руды и PbCl₂, подвергают выщелачиванию раствором NaCl с концентрацией 310 г/л при температуре 90°С. Полученную суспензию фильтруют, фильтрат упаривают, при этом выпадают кристаллы чистого PbCl₂.

Железо извлекается из смеси в виде оксида более чем на 93%, а цинк на 97%. Свинец извлекается в виде хлорида на 95%.

Пример 2

Отличается от Примера 1 тем, что реакцию проводят со смешанной рудой. Состав (%): свинец - 1,9; цинк - 2,5; трехокись алюминия - 8,69; кремнезем - 62; железо общая 7; сера общей - 2,3.

Железо извлекается на 94%, цинк на 95%. Свинец извлекается в виде хлорида на 96%.

Пример 3

Отличается от Примера 1 и 2 тем, что реакцию проводят со смешанной рудой. Состав (%): свинец - 1,33; цинк - 6,7; трехокись алюминия - 13; кремнезем - 56; железо общая 5; сера общей - 0,9.

Железо извлекается на 96%, цинк на 98%. Свинец извлекается в виде хлорида на 95%.