EA031653B1

EA031653B1 - Способ и технологическая установка для разделения индия и мышьяка

Info

Publication number: EA031653B1
Application number: EA201691062A
Authority: EA
Inventors: Хейкки Такала; Бьёрн Саксен
Original assignee: Оутотек (Финлэнд) Ой
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2019-02-28
Also published as: ES2822286T3; EA201691062A1; BR112016013645A8; FI127003B; BR112016013645B8; BR112016013645B1; BR112016013645A2; CN105849291A; WO2015092150A1; EP3084024A1; EP3084024B1

Abstract

Способ и технологическая установка для отделения индия и мышьяка от содержащего цинк исходного материала, включающие низкокислотное выщелачивание, при котором исходный материал приводят в контакт с первым выщелачивающим раствором для получения первого раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме первую часть мышьяка и цинка, отделение твердого вещества от жидкости для отделения твердого вещества от первого раствора от выщелачивания, высококислотное выщелачивание, при котором твердое вещество приводят в контакт со вторым выщелачивающим раствором для получения второго раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме индий и вторую часть цинка и мышьяка, и отделение и извлечение индия из второго раствора от выщелачивания.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и технологической установке для отделения индия и мышьяка от содержащего цинк исходного материала.

Область техники

В металлургических процессах, таких как способ Ausmelt TSL (ПМПС, продувка (кислородом) методом погружения сверху), образуют дымовые газы, из которых при охлаждении дымового газа получают пыль, содержащую оксиды металлов. В способе с печью Ausmelt TSL можно извлекать ценные металлы из сырьевых материалов, отходов или промежуточных материалов металлургических процессов. Элементы, такие как цинк, свинец, серебро, германий, кадмий, индий и мышьяк, испаряются в печи и их получают в виде осажденных из дымового газа оксидов. Осажденный из дымового газа оксид затем выщелачивают для извлечения ценных металлов из дымового газа. Уровень техники настоящего изобретения поясняют в отношении получения цинка и способа Ausmelt TSL, хотя настоящее изобретение также применимо в других способах, где возникают похожие проблемы.

Присутствие мышьяка и индия требует специального внимания. Мышьяк, который обычно присутствует в осажденном из дымового газа оксиде, выщелачивают и его необходимо удалить из раствора. Обычная практика, например, на цинковом заводе, состоит в осаждении мышьяка вместе с железом с образованием конечного железного остатка, такого как ярозит, который можно удалить. Однако, если железные остатки, образованные в способе, требуется подавать рециклом через печь ПМПС, мышьяк приводит к дымовому газу, а вовсе не к шлаку, делая применение способа осаждения невозможным, так как при выщелачивании дымового газа мышьяк будет растворятся и возвращаться обратно в способ получения цинка. Индий, выщелоченный из осажденных из дымового газа оксидов, требуется извлечь как ценный продукт, однако стандартная технология не подходит для этой цели, как объясняется ниже.

В опубликованной заявке WO 2007/074207 описывается способ извлечения индия из раствора цинка путем осаждения. В публикации описаны пути направления раствора сульфата цинка, образованного в связи с выщелачиванием концентрата сульфида цинка и содержащего железо и редкие металлы, в стадию нейтрализации и осаждения, на которой раствор нейтрализуют до рН от 2,5 до 3,5 для осаждения трехвалентного железа в растворе и для совместного с железом осаждения по меньшей мере одного редкого металла. В публикации не говорится об отделении мышьяка.

В опубликованной заявке WO 2012/049361 описан способ обработки раствора, содержащего сульфат цинка, такой что от него можно отделить по меньшей мере один из редких металлов, такой как индий, галлий и германий. Часть подлежащих отделению металлов можно осадить из раствора сульфата цинка путем нейтрализации кислым раствором и по меньшей мере часть подвергнуть цементации с помощью металлического порошка. Образующиеся твердые осадки можно объединить и затем обработать некоторыми подходящими способами для выщелачивания требуемых металлов.

Однако, если как мышьяк, так и индий присутствуют в растворе, и индий осаждают из щелока от выщелачивания путем повышения рН раствора, это также приводит к совместному осаждению мышьяка. Таким образом, осадок, полученный способом предшествующего уровня техники, то есть путем повышения рН, должен содержать как мышьяк, так и индий, и должна требоваться дополнительная стадия обработки для отделения ценного индия от мышьячных отходов. На фиг. 1 это явление показано более подробно. На фиг. 1 показаны результаты испытания партии образцов, выполненного согласно способу публикации WO 2012/049361, где рН раствора из выщелачивания осажденного из дымового газа оксида повышали поэтапно. Для нейтрализации раствора вплоть до рН 2,5 использовали Са(ОН)₂, после чего добавляли цинковый порошок.

Осаждение сульфида с помощью H₂S (сульфид водорода) представляет собой один возможный способ осаждения мышьяка в то же время без осаждения индия. Однако использование H₂S нежелательно по соображениям гигиены и безопасности. Более того, стабильность осажденного сульфида мышьяка недостаточно высока для удаления. As₂S₃ токсичен для людей и очень токсичен для водных организмов, так как он может вызывать долговременные вредные воздействия в водной среде.

Ke et al. в Recovery of metal values from copper smelter flue dust, Hydrometallurgy, 12, 1984, 217-224 описывают способ извлечения металла из медного уноса из плавильной печи, содержащего цинк и свинец. После выщелачивания индий извлекают путем экстракции растворителем, за которой следует осаждение арсената железа, и Cd и Zn извлекают традиционными способами. Недостаток этого способа состоит в том, что в нем необходимо обрабатывать весь раствор в экстракции растворителем для индия. Весь цинк, выщелоченный из исходного материала, находится в том же растворе, что и индий, и особенно если содержание цинка является высоким, цинк совместно экстрагируется вместе с индием, что нежелательно.

Селективность рН между цинком и индием в способе выщелачивания была представлена ранее А.М. Alfantazi and R.R. Moskalyk Processing of indium: a review, Minerals Engineering, 16, 2003, 687-694.

Zhou et al. в Recovering In, Ge and Ga from Zn Residues, JOM, June 1989 описывают способ экстракции растворителем для извлечения индия, германия и галлия.

Известно, что мышьяк удаляют из раствора путем восстановления до твердой элементной формы (As). Цементацию мышьяка цинковым порошком описывают в Masuda H., Sato S., Kudo Y., Shibachi Y.,

- 1 031653

Installation of arsenic removal in the mematite process, Yazawa International Symposium, Metallurgical and Materials Processing, Principles and Technologies, High Temperature Metal Production, vol. 2, 2003, pp. 99109.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения, таким образом, является предоставление способа и технологической установки для реализации способа, чтобы уменьшить указанные выше недостатки. Целей изобретения достигают с помощью способа и технологической установки, которые отличаются тем, что указано в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные воплощения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение основано на идее селективного выщелачивания для отделения индия и мышьяка друг от друга. Более конкретно, изобретение основано на идее первоначального выполнения стадии низкокислотного выщелачивания для содержащего цинк исходного материала, такого как исходный материал, содержащий осажденные из дымового газа оксиды, на которой выщелачивают по меньшей мере цинк и мышьяк, однако индий не выщелачивают. После стадии низкокислотного выщелачивания выполняют высококислотное выщелачивание для твердого вещества, полученного из низкокислотного выщелачивания. При высококислотном выщелачивании выщелачивают индий и получают твердый остаток, обычно Pb и Ag. Селективное выщелачивание показано на фиг. 2, где представлено извлечение выщелачиванием различных металлов в зависимости от рН. Данные получены из испытания выщелачивания партии образцов, в котором рН понижали с помощью поэтапного добавления кислоты.

Преимущество способа и установки согласно воплощению изобретения состоит в том, что можно извлечь ценные металлы из содержащего цинк исходного материала, такого как осажденный из дымового газа оксид, полученный, например, из печи Ausmelt TSL, с превосходным выходом и чистотой. Мышьяк направляют в не содержащий индий поток раствора, из которого мышьяк можно осадить без совместного осаждения индия.

Другое преимущество способа и установки воплощения изобретения состоит в том, что мышьяк можно отделить от железа путем цементации. В том же воплощении медь можно подвергнуть цементации с мышьяком.

Дополнительное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что при обработке цинковых концентратов, цинковых руд, цинковых отходов и/или промежуточных соединений из существующих технологических процессов в печи ПМПС и впоследствии полученных осажденных из дымового газа оксидов на стадиях выщелачивания, раствор сульфата цинка из стадий выщелачивания настоящего изобретения можно дополнительно обработать на существующем цинковом заводе.

При применении настоящего изобретения на отдельно стоящем заводе раствор сульфата цинка из стадий выщелачивания можно после удаления мышьяка дополнительно обработать с помощью стандартной очистки цинкового раствора для удаления, например, Cu, Cd, Ni и Co. Окончательно цинк можно извлечь в виде особо чистого (марка SHG) цинкового катода с использованием обычного получения металлов электролизом. В случае значительного количества галогенидов в растворе, таких как Cl и F, стадию экстракции растворителем цинка можно использовать в качестве барьера, препятствующего поступлению галогенидов на стадию получения электролизом цинка.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение описывается более подробно посредством примерных воплощений со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1 представляет собой график, показывающий результаты испытания партии образцов, в котором поэтапно повышали рН раствора из выщелачивания осажденных из дымового газа оксидов, фиг. 2 представляет собой график, показывающий результаты испытания партии образцов, в котором осажденные из дымового газа оксиды поэтапно выщелачивают при различных значениях рН, фиг. 3 представляет собой примерное воплощение настоящего изобретения, фиг. 4 представляет собой примерное воплощение настоящего изобретения, фиг. 5 представляет собой график, показывающий концентрации раствора в испытании цементации в зависимости от добавленного цинкового порошка. Ось концентрации является логарифмической, фиг. 6 представляет собой график, показывающий концентрации раствора в другом испытании цементации в зависимости от добавленного цинкового порошка, фиг. 7 представляет собой примерное воплощение настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к способу отделения индия и мышьяка от содержащего цинк исходного материала, где способ включает:

стадию низкокислотного выщелачивания, на которой исходный материал приводят в контакт с первым выщелачивающим раствором для получения первого раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме первую часть мышьяка и цинка, стадию первого отделения твердого вещества от жидкости для отделения твердого вещества от первого раствора от выщелачивания, стадию высококислотного выщелачивания, на которой твердое вещество приводят в контакт со

- 2 031653 вторым выщелачивающим раствором для получения второго раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме индий и вторую часть цинка и мышьяка, стадию извлечения для отделения и извлечения индия из второго раствора от выщелачивания.

Согласно одному из воплощений изобретения стадия извлечения обычно включает вторую стадию отделения твердого вещества от жидкости, на которой раствор, содержащий индий и вторую часть цинка и мышьяка в выщелоченной форме, отделяют от остатка выщелачивания. Обычно индий извлекают из второго раствора выщелачивания путем экстракции растворителем.

С помощью способа по настоящему изобретению возможно отделить друг от друга индий и мышьяк, содержащиеся в исходном материале. Исходный материал является любым исходным материалом, из которого требуется удалить как индий, так и мышьяк, даже в виде отдельных потоков. Обычно исходный материал является содержащим цинк исходным материалом, таким как продукт содержащих цинк дымовых газов, обычно получаемый из дымового газа печи ПМПС (продувки методом погружения сверху) путем охлаждения дымового газа и образования посредством этого пыли, содержащей металлы из дымового газа в оксидной форме. Обычно в печи ПМПС обрабатывают цинковый концентрат, цинковую руду, содержащие металлы твердые отходы и/или промежуточные продукты цинкового завода. Еще чаще исходный материал получают из способа продувки методом погружения сверху (ПМПС) в виде пыли печи ПМПС, при этом в способе ПМПС используют в качестве сырьевого материала цинковый концентрат, и/или цинковую руду, и/или содержащие металлы твердые отходы, и/или промежуточные продукты цинкового завода. Обычно пыль осажденных из дымового газа оксидов содержит элементы, выбранные из цинка, свинца, серебра, германия, кадмия, индия и мышьяка. Пыль осажденных из дымового газа оксидов также может содержать небольшое количество никеля и меди. Осажденный из дымового газа оксид цинка таким образом представляет собой оксидную пыль, конденсированную из окисления паров металлического цинка, полученных в печи. Состав пыли осажденных из дымового газа оксидов зависит от состава сырьевого материала, подаваемого в печь ПМПС, и режима работы печи ПМПС. Однако, как может понимать специалист, этот способ можно применять к любым таким несущим цинк пылевым частицам, возникающим из других процессов плавления.

При необходимости содержание галогенидов, таких как фтор и хлор, в осажденном из дымового газа оксиде можно понизить с помощью стадии промывки до выщелачивания. Исходный материал можно промыть водой или, альтернативно, при щелочных условиях перед подачей на стадию низкокислотного выщелачивания. Исходный материал подают на стадию низкокислотного выщелачивания, на которой исходный материал контактирует с первым выщелачивающим раствором, который обычно содержит серную кислоту. Согласно одному из воплощений изобретения первый выщелачивающий раствор содержит отработанную кислоту из получения цинка электролизом. Обычно на стадии низкокислотного выщелачивания рН составляет 2,5 или выше, еще чаще в диапазоне 2,5-5, даже еще чаще в диапазоне 3-4. Обычно на стадии низкокислотного выщелачивания первый раствор от выщелачивания содержит серную кислоту в количестве менее 2 г/л, еще чаще менее 1,5 г/л, даже еще чаще в диапазоне 0,1-1,5 г/л. Низкокислотное выщелачивание обычно выполняют при атмосферном давлении. Обычно температура в низкокислотном выщелачивании выше 40°C, еще чаще от 50 до 80°C. На стадии низкокислотного выщелачивания большая часть присутствующего цинка и мышьяка растворяется в растворе от выщелачивания, однако индий практически вовсе не растворяется. Обычно по меньшей мере 80% цинка и по меньшей мере 50% мышьяка, присутствующих в исходном материале, выщелачивают на стадии низкокислотного выщелачивания. На стадии низкокислотного выщелачивания образуется шлам выщелачивания, содержащий цинк и мышьяк в выщелоченной форме и невыщелоченное твердое вещество. Обычно первый раствор от выщелачивания содержит в выщелоченной форме первую часть мышьяка и цинка и твердое вещество, содержащее практически весь индий и вторую часть мышьяка и цинка.

Невыщелоченное твердое вещество отделяют от первого раствора от выщелачивания на первой стадии отделения твердого вещества от жидкости.

Первую стадию отделения твердого вещества от жидкости можно выполнять любым подходящим известным способом, таким как сгущение, центрифугирование, фильтрация или любое их сочетание.

Согласно одному из воплощений изобретения первый раствор от выщелачивания, содержащий первую часть мышьяка и цинка в выщелоченной форме, полученный после первой стадии отделения твердого вещества от жидкости, можно подвергнуть стадии удаления мышьяка, на которой мышьяк осаждают в виде арсената железа и/или скородита. Мышьяк можно осаждать любым подходящим способом, известным в уровне техники, таким как путем окисления или путем повышения рН.

Согласно одному из воплощений изобретения первый раствор от выщелачивания, содержащий первую часть мышьяка и цинка в выщелоченной форме, полученный после первой стадии отделения твердого вещества от жидкости, можно подвергнуть стадии удаления мышьяка, на которой цементируют мышьяк. Если раствор содержит медь, медь цементируют вместе с мышьяком. Обычно первый раствор от выщелачивания, содержащий первую часть мышьяка и цинка в выщелоченной форме, полученный из первой стадии отделения твердого вещества от жидкости, подвергают стадии удаления мышьяка, на которой часть мышьяка или весь мышьяк цементируют, возможно вместе с медью, содержащейся в растворе. При цементации добавляют цинковый порошок, обычно непрерывно. Количество добавляемого цин

- 3 031653 кового порошка обычно составляет от 1 до 3 раз от количества цементируемых металлов в расчете на моли. На стадии цементации медь обычно цементируют полностью и цементируют большую часть мышьяка, обычно более 75% от всего присутствующего мышьяка.

Цементация мышьяка цинковым порошком показана как результат двух испытаний (фиг. 5 и 6). Оба испытания выполняли при температуре 70°C. В первом испытании начальные концентрации меди и железа были высокими по сравнению с начальной концентрацией мышьяка. На фиг. 5 концентрации металлов вычерчены в зависимости от добавления цинкового порошка. Видно, что вся медь, большая часть мышьяка и часть кадмия цементируются. Конечные твердые вещества первого испытания цементации содержали 8% As, 5% Zn, 71% Cu, 5% Cd и 3% Fe. Во втором испытании цементации начальные концентрации меди и железа были низкими по сравнению с начальной концентрацией мышьяка. На фиг. 6 концентрации металлов вычерчены в зависимости от добавления цинкового порошка. Видно, что также и в этом случае большая часть мышьяка цементируется. Конечные твердые вещества второго испытания содержали 16% As, 50% Zn, 0,9% Cu, 18% Cd и 0,1% Fe.

Кадмий также частично цементируют в то же время. Однако способ может включать дополнительную стадию тонкой очистки кадмия, на которой остающийся кадмий цементируют вместе с возможным кобальтом и никелем в растворе. На стадии цементации железо остается в растворе. Даже если не весь мышьяк цементируется, это не вызывает проблем, так как в конечном растворе допустима небольшая остаточная концентрация мышьяка. Обычно железо в растворе после цементации мышьяка осаждают в виде гидроксида железа или гетита путем нейтрализации и одновременного окисления. На той же стадии осаждения железа любой мышьяк, остающийся в растворе, осаждается в виде арсената железа.

Осадок железа можно затем подавать рециклом в печь ПМПС и это делает возможным способ, в котором все железо из сырьевого материала окончательно выпускают в безвредном шлаковом продукте ПМПС. Небольшое количество мышьяка допустимо в подаваемом рециклом осадке железа, так как мышьяк уходит в осажденный из дымового газа оксид из печи ПМПС и окончательно заканчивает путь в цементированном мышьяке. Вся медь, выщелоченная из осажденного из дымового газа оксида, цементируется вместе с мышьяком. Если концентрация меди достаточно высока, цементированный Cu-As продукт можно продавать для дальнейшей обработки на медеплавильном заводе.

Мышьяк можно цементировать цинковым порошком из раствора от выщелачивания дымового газа как при высокой концентрации меди, так и когда концентрация меди в растворе составляет менее 1/10 от концентрации мышьяка.

Полученный раствор сульфата цинка можно дополнительно обработать подходящим способом. Например, раствор сульфата цинка из стадий выщелачивания по настоящему изобретению можно дополнительно обработать в существующем цинковом заводе. При применении настоящего изобретения в отдельно находящемся заводе раствор сульфата цинка из стадий выщелачивания можно дополнительно обработать с помощью стандартной очистки цинкового раствора для удаления, например, Cu, Cd, Ni и Со. Окончательно цинк можно извлечь в виде высокочистого (марка SHG) катода с использованием обычного получения металлов электролизом. В случае значительного количества галогенидов в растворе, таких как Cl и F, стадию экстракции растворителем цинка можно использовать в качестве барьера, препятствующего поступлению галогенидов на стадию получения электролизом цинка.

После стадии низкокислотного выщелачивания и стадии первого отделения твердого вещества от жидкости полученное твердое вещество подают на стадию высококислотного выщелачивания, на которой твердое вещество приводят в контакт со вторым выщелачивающим раствором для получения второго раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме индий и вторую часть цинка и мышьяка. Второй выщелачивающий раствор обычно содержит серную кислоту. Согласно одному из воплощений изобретения второй выщелачивающий раствор содержит отработанную кислоту из получения цинка электролизом. Обычно на стадии высококислотного выщелачивания рН составляет менее 2,5, еще чаще в диапазоне 0,2-ниже 2,5, даже еще чаще в диапазоне 0,2-1,0. Второй выщелачивающий раствор содержит серную кислоту в количестве 2-120 г/л, обычно 20-120 г/л, еще чаще 30-80 г/л. Высококислотное выщелачивание обычно выполняют при атмосферном давлении. Обычно температура в высококислотном выщелачивании выше 60°C, еще чаще от 70 до 100°C. Индий растворяют на стадии высококислотного выщелачивания настолько, насколько это возможно. Обычно по меньшей мере 70% индия, присутствующего в исходном материале, выщелачивают на стадии высококислотного выщелачивания. Также вторую часть цинка и мышьяка обычно выщелачивают в течение стадии высококислотного выщелачивания, причем полное извлечение при выщелачивании обычно составляет 98% для цинка и 80% для мышьяка, присутствующих в исходном материале выщелачивания. Если в исходном материале часть цинка находится в виде сульфида, окисление, например, газообразным кислородом, является целесообразным для выщелачивания также и сульфида цинка.

Согласно одному из воплощений изобретения способ включает в качестве третьей стадии выщелачивания стадию сверхвысококислотного выщелачивания после стадии высококислотного выщелачивания для твердого вещества, отделенного после стадии второго высококислотного выщелачивания. Таким образом, существует стадия отделения твердого вещества от жидкости между стадией высококислотного выщелачивания и стадией сверхвысококислотного выщелачивания. Чтобы избежать образования боль

- 4 031653 шого количества ионов трехвалентного железа, которые препятствовали бы извлечению индия, окисление предпочтительно выполняют на третьей стадии отдельного выщелачивания. На этой третьей стадии также можно поддерживать более высокую кислотность, чем на второй стадии. Более высокая кислотность благоприятствует выщелачиванию как цинка, так и индия для некоторых осажденных из дымового газа оксидов. Раствор этой третьей, так называемой сверхвысококислотной стадии выщелачивания, обычно содержит более 100 г/л серной кислоты, еще чаще 140-180 г/л серной кислоты. Раствор, содержащий индий и цинк, из третьей стадии выщелачивания возвращают на вторую стадию выщелачивания (противотоком). Цель третьей, сверхвысококислотной, стадии выщелачивания состоит в даже большем выщелачивании индия и цинка, чем на второй стадии высококислотного выщелачивания. Выщелоченный индий извлекают из раствора, полученного из второй, высококислотной, стадии. Таким образом, вторая стадия выщелачивания также действует как стадия восстановления и нейтрализации для раствора от выщелачивания, полученного из третьей, сверхвысококислотной, стадии выщелачивания. На второй стадии выщелачивания ионы трехвалентного железа восстанавливают перед тем, как индий извлекают путем экстракции растворителем. Восстановление ионов трехвалентного железа перед извлечением индия путем экстракции растворителем является преимуществом.

После стадии высококислотного выщелачивания способ включает стадию извлечения для отделения и извлечения индия из второго раствора от выщелачивания. Способ дополнительно включает вторую стадию отделения твердого вещества от жидкости для отделения остатка от выщелачивания от второго раствора от выщелачивания, содержащего индий и вторую часть цинка и мышьяка в выщелоченной форме. Вторую стадию отделения твердого вещества от жидкости можно выполнять любым подходящим известным способом, таким как сгущение, центрифугирование, фильтрация или любое их сочетание. Отделенный второй остаток от выщелачивания, то есть твердое вещество, при необходимости дополнительно обрабатывают на третьей, сверхвысококислотной, стадии, как описано выше. После этой возможной стадии можно выполнить третью стадию отделения твердого вещества от жидкости любым подходящим известным способом, таким как сгущение, центрифугирование, фильтрация или любое их сочетание. Раствор из возможной третьей стадии выщелачивания возвращают на вторую стадию выщелачивания. Отделенный конечный остаток от выщелачивания обычно содержит свинец и серебро. Серебро можно извлечь из остатка от выщелачивания путем флотации, как применяют на практике для содержащих свинец и серебро остатков от выщелачивания на некоторых цинковых заводах.

Согласно одному из воплощений изобретения способ дополнительно включает извлечение индия путем экстракции растворителем из второго раствора от выщелачивания, полученного из второй стадии отделения твердого вещества от жидкости. Если способ включает возможную третью стадию сверхвысококислотного выщелачивания, металлы, выщелоченные в течение этой стадии, также извлекают из второго раствора от выщелачивания. Обычно экстракцию растворителем выполняют с помощью D2EHPA (ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты). Индий, десорбированный из органической фазы, можно затем цементировать в твердый продукт. После извлечения индия путем экстракции растворителем раствор, содержащий цинк и мышьяк, можно возвратить назад на стадию низкокислотного выщелачивания.

Настоящее изобретение также относится к технологической установке для выполнения способа по настоящему изобретению. Технологическая установка отделения индия и мышьяка от содержащего цинк исходного материала содержит:

блок низкокислотного выщелачивания, приспособленный для контактирования исходного материала с первым выщелачивающим раствором для получения первого раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме первую часть мышьяка и цинка, блок первого отделения твердого вещества от жидкости, приспособленный для отделения твердого вещества от первого раствора от выщелачивания, блок высококислотного выщелачивания, приспособленный для контактирования твердого вещества со вторым выщелачивающим раствором для получения второго раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме индий и вторую часть цинка и мышьяка, блок извлечения для отделения и извлечения индия из второго раствора от выщелачивания.

Согласно одному из воплощений изобретения технологическая установка дополнительно содержит в блоке извлечения блок второго отделения твердого вещества от жидкости, приспособленный для отделения остатка от выщелачивания от второго раствора от выщелачивания, содержащего индий и вторую часть цинка и мышьяка в выщелоченной форме.

Согласно одному из воплощений изобретения технологическая установка содержит блок третьего сверхвысококислотного выщелачивания после блока высококислотного выщелачивания. Блок сверхвысококислотного выщелачивания приспособлен для выщелачивания как цинка, так и индия и соединен с установкой таким образом, что раствор из блока третьего выщелачивания можно направить в блок второго выщелачивания.

Согласно одному из воплощений изобретения технологическая установка дополнительно содержит в блоке извлечения блок экстракции растворителем, приспособленный для извлечения индия из второго раствора от выщелачивания.

Согласно одному из воплощений изобретения технологическая установка содержит блок удаления

- 5 031653 мышьяка, приспособленный для осаждения мышьяка, содержащегося в первом растворе от выщелачивания, в виде арсената железа и/или скородита.

Согласно одному из воплощений изобретения установка содержит блок цементации мышьяка, в котором цементируют часть мышьяка или весь мышьяк и медь, если она присутствует, которые содержатся в первом растворе от выщелачивания. Остающуюся часть мышьяка можно затем осадить с железом, остающимся в растворе.

Обычно исходный материал представляет собой пыль осажденных из дымового газа оксидов, содержащую элементы, выбранные из цинка, свинца, серебра, германия, кадмия, меди, никеля, индия и мышьяка. Еще чаще исходный материала получают из способа ПМПС в виде печной пыли ПМПС, при этом в способе ПМПС используют в качестве сырьевого материала цинковый концентрат, и/или цинковую руду, или содержащие металл твердые отходы, и/или промежуточные продукты цинкового завода.

Список позиций на чертежах.

- пыль осажденных из дымового газа оксидов,

- первая отработанная серная кислота,

- стадия низкокислотного выщелачивания,

- содержащий цинк и мышьяк раствор,

- стадия удаления мышьяка,

- твердое вещество,

- осадок арсената железа/скородит,

- стадия высококислотного выщелачивания,

- раствор ZnSO₄,

- вторая отработанная серная кислота,

- содержащий индий раствор,

- твердый остаток PbAg,

- стадия экстракции растворителем индия,

- содержащий цинк и мышьяк раствор,

- стадия цементации индия,

- индиевый продукт,

- цементация мышьяка и меди,

- AsCu осадок,

- раствор ZnSO₄,

- осаждение железа,

- осадок железа, возможно направляемый в печь ПМПС,

- раствор ZnSO₄ для дополнительной очистки.

На фиг. 3 показано примерное воплощение изобретения, в котором исходный материал из пыли 2 осажденных из дымового газа оксидов подают на стадию 6 низкокислотного выщелачивания вместе с первой отработанной серной кислотой 4. Условия на стадии низкокислотного выщелачивания представляют собой рН 2,5 или выше, обычно в интервале 2,5-5, еще чаще 3-4. Давление является атмосферным, и температуру поддерживают выше 40°C.

Первую часть мышьяка и цинка выщелачивают в течение стадии низкокислотного выщелачивания. После стадии низкокислотного выщелачивания невыщелоченные твердые вещества 10 отделяют от содержащего мышьяк и цинк раствора 8 (отделение твердого вещества от жидкости на фиг. 3 подробно не показано).

Отделенное твердое вещество 10 подают на стадию 12 высококислотного выщелачивания вместе со второй отработанной серной кислотой 14. На стадии 12 высококислотного выщелачивания индий и вторую часть цинка и мышьяка выщелачивают в серную кислоту. Условия на стадии высококислотного выщелачивания представляют собой рН ниже 2,5, обычно в интервале 0,2-ниже 2,5, еще чаще 0,2-1,0, и второй выщелачивающий раствор содержит 2-120 г/л серной кислоты, обычно 20-120 г/л, еще чаще 30-80 г/л. Давление является атмосферным, и температуру поддерживают выше 60°C.

После стадии 12 высококислотного выщелачивания выполняют стадию второго отделения твердого вещества от жидкости (не показана на чертеже), посредством чего образуют содержащий индий раствор 16 и твердый остаток 18, содержащий Pb и Ag. Индий отделяют и извлекают из раствора (не показано на чертеже). Способ также может включать стадию сверхвысококислотного выщелачивания (не показана на чертеже) для дополнительного выщелачивания индия и цинка из твердого остатка, полученного из стадии высококислотного выщелачивания. Раствор из стадии сверхвысококислотного выщелачивания подают рециклом обратно на стадию высококислотного выщелачивания.

На фиг. 4 показано примерное воплощение изобретения, которое, в общем-то, соответствует примерному воплощению фиг. 3, за исключением следующего. Содержащий мышьяк раствор 8 подают на стадию 9 удаления мышьяка, на которой содержащий мышьяк раствор подвергают осаждению и образуют осадок 11 арсената железа и/или скородита. Раствор 13 сульфата цинка, отделенный от осадка 11, подают на стадии очистки раствора и получения цинка электролизом.

Содержащий индий раствор 16 подают на стадию 20 экстракции растворителем индия, на которой

- 6 031653 индий отделяют от раствора 16, используя D2EHPA. Раствор 22, содержащий цинк и мышьяк, подают рециклом обратно на стадию 6 низкокислотного выщелачивания. Индий, полученный из стадии 20 экстракции растворителем, далее подают на стадию 24 цементации индия, из которой получают твердый индиевый продукт 26.

На фиг. 7 показано примерное воплощение изобретения, которое, в общем-то, соответствует примерному воплощению фиг. 3, за исключением следующего. Раствор 8, содержащий цинк и мышьяк, из стадии 6 низкокислотного выщелачивания подают на стадию 30 цементации, на которой цементируют медь и по меньшей мере часть мышьяка, то есть Cu и As восстанавливают в твердой элементной форме. На стадию цементации добавляют цинковый порошок, обычно непрерывно. Получают осадок 31 мышьяка и меди. Раствор 32 сульфата цинка подают на стадию 33 осаждения железа, на которой железо и вторую часть мышьяка осаждают посредством окисления и нейтрализации. Образованный осадок 34 можно направить в печь ПМПС. Содержащий цинк раствор 35 подают на дополнительную очистку и получение электролизом согласно стандартной технологии обработки цинка.

Специалисту понятно, что по мере развития технологии концепцию изобретения можно реализовать различными способами. Изобретение и его воплощения не ограничены описанными выше примерами, но могут изменяться в пределах сущности и объема формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ отделения индия и мышьяка от содержащего цинк исходного материала, включающий стадию низкокислотного выщелачивания, на которой исходный материал приводят в контакт с первым выщелачивающим раствором с рН 2,5 или выше для получения первого раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме первую часть мышьяка и цинка, стадию первого отделения твердого вещества от жидкости для отделения твердого вещества от первого раствора от выщелачивания, стадию высококислотного выщелачивания, на которой твердое вещество приводят в контакт со вторым выщелачивающим раствором с рН ниже 2,5 для получения второго раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме индий и вторую часть цинка и мышьяка, стадию извлечения для отделения и извлечения индия из второго раствора от выщелачивания, при этом по меньшей мере 50% мышьяка, присутствующего в исходном материале, выщелачивают на стадии низкокислотного выщелачивания.
2. Способ по п.1, в котором исходный материал представляет собой пыль осажденных из дымового газа оксидов, содержащую элементы, выбранные из цинка, свинца, серебра, германия, кадмия, меди, никеля, индия и мышьяка.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором исходный материал получают способом продувки методом погружения сверху (ПМПС) в виде печной пыли ПМПС, и где в способе ПМПС используют в качестве сырьевого материала цинковый концентрат, и/или цинковую руду, и/или содержащие металлы твердые отходы, и/или промежуточные продукты цинкового завода.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, где способ дополнительно включает стадию сверхвысококислотного выщелачивания для выщелачивания как цинка, так и индия предпочтительно после стадии высококислотного выщелачивания.
5. Способ по п.4, в котором раствор, полученный на стадии сверхвысококислотного выщелачивания, возвращают на стадию высококислотного выщелачивания.
6. Способ по п.4, в котором на стадии сверхвысококислотного выщелачивания концентрация серной кислоты составляет 100 г/л или выше, предпочтительно 140-180 г/л.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, где способ дополнительно включает на стадии извлечения стадию второго отделения твердого вещества от жидкости для отделения остатка от выщелачивания от второго раствора от выщелачивания, содержащего индий и вторую часть цинка и мышьяка в выщелоченной форме.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, где способ дополнительно включает на стадии извлечения извлечение индия из второго раствора от выщелачивания путем экстракции растворителем.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый раствор от выщелачивания, содержащий первую часть мышьяка и цинка в выщелоченной форме, полученный из стадии первого отделения твердого вещества от жидкости, подвергают стадии удаления мышьяка, на которой мышьяк осаждают в виде арсената железа и/или скородита.
10. Способ по любому из предшествующих пп.1-8, в котором первый раствор от выщелачивания, содержащий первую часть мышьяка и цинка в выщелоченной форме, полученный из стадии первого отделения твердого вещества от жидкости, подвергают стадии удаления мышьяка, на которой часть мышьяка или весь мышьяк цементируют, возможно вместе с медью, содержащейся в растворе.
11. Способ по п.10, в котором железо, остающееся в растворе после цементации мышьяка, осаждают путем окисления и нейтрализации, и мышьяк, остающийся в растворе, одновременно осаждают в виде арсената железа.

- 7 031653
12. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий стадию промывки перед стадией низкокислотного выщелачивания, на которой исходный материал, предпочтительно пыль осажденных из дымового газа оксидов, промывают водой или в щелочных условиях.
13. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый выщелачивающий раствор и второй выщелачивающий раствор содержат серную кислоту.
14. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый выщелачивающий раствор и второй выщелачивающий раствор содержат отработанную кислоту из получения цинка электролизом.
15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии низкокислотного выщелачивания рН составляет предпочтительно в интервале 2,5-5, более предпочтительно 3-4.
16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадию низкокислотного выщелачивания выполняют при атмосферном давлении.
17. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии низкокислотного выщелачивания температура составляет выше 40°C, предпочтительно от 50 до 80°C.
18. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии высококислотного выщелачивания рН составляет предпочтительно в интервале 0,2-ниже 2,5, более предпочтительно в интервале 0,2-1,0.
19. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором стадию высококислотного выщелачивания выполняют при атмосферном давлении.
20. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии высококислотного выщелачивания температура составляет выше 60°C, предпочтительно от 70 до 100°C.
21. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии высококислотного выщелачивания второй выщелачивающий раствор содержит 2-120 г/л серной кислоты, предпочтительно 20120 г/л, более предпочтительно 30-80 г/л.
22. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором на стадии низкокислотного выщелачивания первый выщелачивающий раствор содержит менее 2 г/л серной кислоты, предпочтительно менее 1,5 г/л, более предпочтительно в интервале 0,1-1,5 г/л.
23. Технологическая установка для осуществления способа по любому из пп.1-22, включающая блок низкокислотного выщелачивания, приспособленный для контактирования исходного материала с первым выщелачивающим раствором для получения первого раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме первую часть мышьяка и цинка, блок первого отделения твердого вещества от жидкости, приспособленный для отделения твердого вещества от первого раствора от выщелачивания, блок высококислотного выщелачивания, приспособленный для контактирования твердого вещества со вторым выщелачивающим раствором для получения второго раствора от выщелачивания, содержащего в выщелоченной форме индий и вторую часть цинка и мышьяка, блок извлечения для отделения и извлечения индия из второго раствора от выщелачивания.
24. Технологическая установка по п.23, дополнительно содержащая блок второго отделения твердого вещества от жидкости, расположенный перед блоком извлечения и приспособленный для отделения остатка от выщелачивания от второго раствора от выщелачивания, содержащего индий и вторую часть цинка и мышьяка в выщелоченной форме.
25. Технологическая установка по п.23 или 24, где установка дополнительно содержит в блоке извлечения блок экстракции растворителем, приспособленный для извлечения индия из второго раствора от выщелачивания.
26. Технологическая установка по любому из пп.23-25, где установка дополнительно содержит блок сверхвысококислотного выщелачивания, приспособленный для дополнительного выщелачивания цинка и индия.
27. Технологическая установка по п.26, где блок сверхвысококислотного выщелачивания соединен с установкой с возможностью возврата раствора, полученного из блока сверхвысококислотного выщелачивания, в блок высококислотного выщелачивания.
28. Технологическая установка по любому из предшествующих пп.23-27, где установка содержит блок удаления мышьяка, приспособленный для осаждения мышьяка, содержащегося в первом растворе от выщелачивания, в виде арсената железа и/или скородита.
29. Технологическая установка по любому из предшествующих пп.23-28, где установка содержит блок удаления мышьяка, приспособленный для цементации мышьяка и, возможно, меди, содержащейся в первом растворе от выщелачивания.
30. Способ по любому из предшествующих пп.1-22, где исходный материал представляет собой пыль осажденных из дымового газа оксидов, содержащую элементы, выбранные из цинка, свинца, серебра, германия, кадмия, меди, никеля, индия и мышьяка.

- 8 031653