SU1084322A1

SU1084322A1 - Способ отделени железа при переработке медно-никелевого сульфидного сырь

Info

Publication number: SU1084322A1
Application number: SU823455893A
Authority: SU
Inventors: Валерий Васильевич Патрушев
Original assignee: Институт химии и химической технологии СО АН СССР
Priority date: 1982-06-21
Filing date: 1982-06-21
Publication date: 1984-04-07

Abstract

СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ, включающий выщелачивание, отделение цветных и благородных металлов , окисление двухвалентного же .леза в растворе, отличающийс тем, что, с целью упрощени и нн тенсификации процесса, сокращени расхода тепла, снижени потерь цветных и благородных металлов, медно-никелевые сульфидные продукты смешивают с фосфорным ангидридом до массового соотношени 2 Ме5:Р205 1:

Description

1 Изобретение относитс к металлур гии цветных металлов, в частности к гидрометаллургическим способам отделени железа при переработке медно-никелевого сульфидного сырь . Известен способ отделени сульфи дов железа, например, пиротинов, по которому исходный материал вьпделачи вают is автоклаве в течение 4 ч разбавленным раствором кислоты (), при и парциальном давлении кислорода to ати. При этом после от делени серы ОКС1Щ железа может быть использован как концентрат дл получени железа С1J. К недостатк«1 этого способа относ тс применение сложной автоклав ной аппаратуры; проведение процесса при высоких температуре и давлении; длительность процесса. Наиболее близким к изобретению вл етс способ отделени железа при переработке медно-никелевого сулыЦнсдного сырь , включающий выщелачивание , отделение цветных и благородных металлов, окисление дву валентного железа в растворе С2). Данный способ характеризуетс сложностью осуществлени процесса из-за применени автоклавов ведением процесса при высоком давлении кислорода (15 ати) и повышенной температуре (110-140 С), дл поддержани которой необходим нагре пульпы; длительностью процесса (4 ч); низкими показател ми селективного выделени железа, что обуславливает безвозвратные потери цвет ных и благородных металлов. Цель изобретени - упрощение и интенсификаци процесса, сокращение расхода топлива, снижение потер цветных и благородных металлов. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу отделени железа при переработке медно-никелевого сульфидного сырь , включающе му выщелачивание, отделение цветных и благородных металлов, окисление двухвалентного железа в растворе, медно-никелевые сульфидные продукты спешивают с фосфорным ангидридом до массового соотношени ГMeS:P20j «ti(4-15) и затем смесь обрабатывают водой с получением раствора с концентрацией фосфорного ангидрида 10-25 мас.%. Способ осуществл етс следующим

образом.

кого решени , экономически приемле2 Сульфидное медно-никелевое сырье измельчают до 40-73 мк, смешивают с фосфорным ангидридом .при массовом отношении 1:(4-15), достаточном дл перевода большей части железа в фосфорно-кислые растворимые форъо , и далее добавл ют воду в количестве, необходимом дл растворени фосфата двухвалентного железа, твердую и жидкую фазы раздел ют,в жидкой фазе окисл ют, например, кислородом Fe(II) до Fe С IIt), которое осаждаетс в виде малорастворимого фосфата трехвалентного железа при концентрации фосфатного ангидрида 10-25 мас.%. Фильтрат после отделени фосфата железа,и промводы от отмывки фосфата железа (HI) могут быть направлены в оборот, а фосфат железа (Ш) идет на получение фосфата, феррофосфата, фосфорного ангидрида известными способами, например электротермией. В неразложенном остатке (после отделени раствора железа) концентрируютс сульфиды меди, благородные металлы, а также сульфиды никел и кобальта (на 70-80%), Перешедшие в раствор никель и кобальт с фосфатом железа (Ш) не соосаждаютс и могут быть выделены известными методами например сорбцией . В значительной степени упрощаетс последующа металлургическа переработка неразложенного остатка, богатого по цветным и благородным металлам. При взаимодействии фосфорного ангидрида с сульфидами металлов в присутствии воды преимущественно раствор ютс сульфиды железа, в меньшей мере - сульфиды никел и кобальта, а сульфиды меди и благородных металлов вообще не раствор ютс . Это обеспечивает избирательность уже на стадии разложени сьфь , чему способ ствует более высокое произведение растворимости сульфидов железа, склонность его к комплексообразованию с фосфат-ионом, высока интенсиикаци процесса разложени . Реакци фосфорного ангидрида с сульфидами металлов в присутствии воды проходит с вьщелением большого количества тепла,поэтому дополнительно подогрева не требуетс . В лабораторных услови х обосновыают параметры разработанного техничесмые граничные значени параметров, при которых возможно осуществление способа.

Экспериментально определ ют соотношение сульфидов металлов к фосфорному ангидриду в процессе разложени

Предварительно устанавливают-, что достаточной вели 4иной измельчени сульфидного сырь вл етс 4075 мк. Причем чем тоньше измельчение (менее 40 мк), тем эффективнее идет процесс. Однако измельчать продукты менее 40 мк экономически невыгодно. Кроме того, менее эффективно измельчать сульфиды крупнее 75 мк из-за резкого снижени реакционной поверхности, увеличени времени их растворени .

В табл.1 приведены результаты извлечени металлов в раствор при разложении сульфидов в зависимости от массового соотношени Р2% ( Навеска Me5 2 г. Крупность измельчени - 75 мк. Вода во всех опытах добавл етс из расчета получени ко- 25 нечной концентрации по Р205 20%). Как следует из табл.1, извлечение железа в раствор достигает 45-89% при концентрации 9,3-71 г/л, т.е. соотношениеГМе5:P Ct 1: (4-15) обеспечивает практически пpиeмлe йIe показатели извлечени железа в pacTвор и его концентрации. При этом отмечаетс ограниченное растворение никел и кобальта соответственно 12-33% и 2,2-29%. Установлены также граничные значени концентрации фосфорного ангидрида в растворе при осаждении железа, составившие 10-25%. При этих значени х достигаетс достаточно высокое вьщеление железа в виде мапорастворимого фосфата трехвалент ного железа посредством окислени FS (И) до Fe(I(0 известными способами, например, кислородом воздуха, перекисью водорода. Например, при концентрации PjOj, составл ющей 10%, осаждение железа составл ет 96% при конечном содержании 1,1 г/л, исходном 28,4 г/л. При концентрации Р20дВ растворе 25% вьщел етс в осадок железа более 86% при начальной его концентрации 71 г/л и конечной 9,5 г/л. Повьвиение концентрации PjOj выше 25% экономически неэффективно из-за более ускоренного роста растворимости фосфата Fe (ПО по сравнению с растворимостью фосфата Fe (П). Так, при Ср, в растворе остаетс более 31 г/л железа при начальной его концентрации 89% г/л, т.е.

почти половина железа оказываетс в обороте.

Кроме того, высока концентраци PjOg в растворе (более 25%) затрудн ет процесс разделени твердых и

жидких фаз при разложении продуктов и в процессе осаждени железа.

Окисление Fe(n) до ре(Ш) производ т перекисью водорода и вьщерживают при дл лучшей кристаллизации

осадка, от которого далее раствор легко отдел етс декантацией. Осадок железа представл етс ортофосфатом железа (Ш) состава ),, который может быть переработан в

фосфористый чугун, фосфорный ангидрид , фосфор известными способами (электротермией, доменной плавкой).

При изучении поведени никел и кобальта в процессе осаждени железа устанавливают что кобальт и никель с фосфатом железа не соосаждаютс , а механически увлеченный осадком раствор, содержащий никель и кобальт, легко вымьюаетс водой. Как показывают опыты, взаимодействие компонентов штейна и фосфорного ангидрида в присутствии воды проходит в течение нескольких минут (5-tO) и лимитируетс только транспортом реакционной смеси и воды. Пример 1. Выделение железа осуществл ют из смеси сульфидов меди, никел , кобальта, железа с содержанием металлов, %: Fe 47,5; си 12; Ni 6,6;Со 0,8. Ве.тгачина измельчени составл ет - 75 мк. Соотношение Г Me 5: Р2 О j составл ет 1:4 (массовое). Берут 3 г смеси сульфидов и 12 г РлО-. Сульфиды и п тиокись фосфора тщательно перемешивают,помещают в кварцевую колбу и добавл ют 48 мл воды. Реакци проходит быстро (3 мин), без подогрева и перемешивани . Фазы раздел ют фильтрацией. Концентраци металлов в растворе составл ет ,г/л: Fe 23,3; Ni 1,3, Со 0,l6j Си следы. Концентраци металлов в неразложенном остатке,%: Си 37,5i Ni 16,1; Fe 8,2-,Со 1,9. Извлечение металлов в раствор находитс на уровне, %: Ре 94,7; Ni 31,0, Со 30,0. В остаток после выщелачивани переходит,%: Fe 5,3; Со 100} Ni 69,0; Со 70,0. Из фосфатного раствора с концент-г рацией железо осаждают пу тем окислени перекисью водорода до Fe (Ш). При этом выдел етс 81% желе за от содержавшегос в растворе, конечна концентраци железа составила 4,6 г/л. Цветных металлов в осадке не обнаружено. Пример 2. Выделение железа осуществл ют из смеси сульфидов состава по призеру 1. Соотношение ГМе5 составл ет 1:10 (массовое). Берут 3 г суммы сульфидов и 30 г РдО. Продукты тщательно перемешивают помещают в кварцевый сосуд и добавл ют 120 мл воды. Реакци проходит быстро, подогрев осуществл етс за счет экзотермической реакции. Неразложенный оста ток отдел ют фильтрацией, концентраци металлов в нем составл ет,%: Си 45,5; Ni 18,4; Со 2,0;Fe 4,1, при извлечении в него,%: Си- 100, Nt 64; Со 63,6; Fe 2. Содержание металлов в фильтрате составл ет , г/л: Fe 9,8;Ni 0.,47;Со 0,026, меди не обнаружено. Из фильтрата железо выдел етс в виде малораствори мого при данной концентрации Р205 (20%) ортофосфата железа (Ш). В осаж денном фосфате железа даетных металлов не обнаружено. Пример 3. Выделение железа , провод т из штейна состава,%:Fe 30,6 Си 12,8; Ni 4,1; Со О,15; 5 31,4; (г/т): Р 23,3 Pd 47,2, R-h 1,24; Ru 0,54,3r 0,2, Аи - 3,6. Штейн измельчают до крупности 75 мк. Навеску штейна (5г) смешивают с 25 г Р205 соответствует массовому соотношению 1:5, помещают в кварцевую колбу и добавл ют 100 мл ды из расчета получени конечной концентрации по ° Сера при реакции выдел етс в виде сероводо .рода. Реакци проходит бурно, с достаточным разогревом, без дополнительноге подвода тепла. Неразложенный остаток отфильтровывают, содержание в нем металлов составл ет,%: медь 43; железо 15,3; никель 11,6; кобальт 0,45. В раствор переходит % fe90,9;Nt 16,3,- Со 9,6. Платиновых металлов и золота химико-спектральным методом в растворе не обнаружено . Из раствора после выщелачивани штейна, содержащего, г/л: Fe 23; Mi 0,33; Со 0,007, вьщел ют осадок малорастворимого фосфата железа (ffl) окислением железа (II) перекисью водорода . Извлечение железа из раствора составл ет 81,3%. Цветных и благородных металлов в осадке не обнаружено. Использование предложенного способа извлечени железа из сульфидного медно-никелевого сырь с высоким содержанием железа обеспечивает селективный вывод железа в легко утилизируемый фосфат железа, не содержащий цветных и благородных металлов. Применение разработанного способа позвол ет достигнуть отделени большей части железа от меди-, никел , кобальта, благородных металлов, достигнуть значительной интенсификации и упрощени технологического процесса, снизить расход тепловой энергии. В табл.2 приведены сравнительные данные, достигнутые по известному и предложенному способам. Как следует из сравнени показателей , очевидное преимущество имеет предлагаемый способ, как по аппаратурному оформлению (более простое) и параметрам проведени операций (низкие температуры, отсутствие давлени , обогрева), так и, что особенно, важно, по показател м извлечени цветных и благородных: металлов. Кроме того, практически отсутствуют технологические потери ценных металлов с железистыми продуктами по предлагаемому способу, в то врем как по прототипу потери цветных и благородных металлов велики. Около 80% железа можно утилизирбвать в форме Фосфата.

Извлечение металлов в раствор при разложении сульфидов в зависимости от массового соотношени MeS:PjO . Навеска MeS 2 г. Крупность измельчени - 75 мк

Таблица 1

21,4

3,9

13,6 9,7

7.3 7,0

8.5 7,5 8,1

4,1

4,0 3,25 2,5

Необходимо

Автоклавы высокого давлени

110-140 G

15 ати кислоррда

Флота1щей сульфидов Си, Ni, Со и благородных металлов

45 56 72 77 80

2,2

О О О О О

12

13,7 11 15 16 16 20 27

16 33

22,7

89 88

О 29,0 О

Таблица 2

Необходимо

Реактор, без давлени

За счет экзотермической реакции

Атмосферное

0,05-0,15 ч

Осаждением за счет окислени Fe(ll) до Fe (111) и кристаллизацией фосфата железа Извлечение железа в гидратные хвосты в фосфат железа, %75-80 80-96

Claims

СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ МЕДНО-НИКЕЛЕВОГО СУЛЬФИДНОГО СЫРЬЯ, включающий выщелачивание, отделение цветных и благородных металлов, окисление двухвалентного железа в растворе, отличающий-.

с я тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, сокращения расхода тепла, снижения потерь цветных и благородных металлов, медно-никелевые сульфидные продукты смешивают с фосфорным ангидридом до массового соотношения ТМе5:Р₂0^=1: (4-15) и затем смесь обрабатывают водой с получением раствора с концентрацией фосфорного ангидрида 10-25 мас.%:

>

1 1084322