Осаждение металлов из солей

Обновлено: 04.07.2024

Осаждение металлов из растворов производят электролизом, цементацией, кристаллизацией, получением нерастворимых соединений и другими методами.

Электролиз применяют как для извлечения металлов из очищенных растворов после выщелачивания (электроосаждение), так и для получения чистых металлов из черновых продуктов (электрорафинирование).

Цементация – электрохимический процесс, протекающий на поверхности металлических частиц с растворенными ионами, при котором происходит растворение металла (железа, цинка) и вытеснение из раствора в осадок меди, золота, серебра:

CuSO4 + Fe →FeSO4 + Cu;

2Na[Au(CN)2] + Zn →2Au + Na2[Zn(CN)4];

2Na[Ag(CN)2] + Zn →2Ag + Na2[Zn(CN)4].

При цементации вытеснение ионов одного металла из раствора его солей осуществляется другим металлом, расположенным выше в ряд напряжений (более электроотрицательным). Так, для цементации меди применяют железо. Для цементации золота и серебра—цинковую и алюминиевую пыль. Для цементации кадмия — цинковую пыль; никеля — кобальтовый порошок.

В медьсодержащих растворах потенциал меди Е = 0,52 В, железа – Е = -0,44 В. Наиболее эффективно цементация меди проходит при рН растворов в пределах 2,5 – 3 [20].

Теоретический расход железа на цементацию меди (Сu2+) составляет 0,874 весовых единицы на единицу меди. Практически расход, как правило, больше (1,2 – 3 кг на 1 кг осаждаемой меди) за счет того, что в процессе цементации помимо осаждения меди протекают другие реакции, в числе которых: 2Fe3++ Fe →3Fe2+ и H+ + Fe →3Fe2+ H2, которые ведут к непроизводительным затратам железа.

При цементации меди используют железный скрап (стружку, обрезки проволоки). Стружку предварительно дробят, а проволочные обрезки измельчают для увеличения поверхности. К недостаткам этих окислителей относится непостоянство химического состава, наличие масла, лака, затрудняющих управление процессом.

Более эффективно использование губчатого железа и железного порошка, широко применяющихся при схеме выщелачивание – цементация - флотация. При этом выщелачиваются окисленные минералы меди, а затем производится её цементация на порошке железа и флотационное извлечение вместе с сульфидными минералами меди.

При цементации золота и серебра из используется цинковый порошок. В ряду напряжений металлов в цианистых растворах потециал цинка (Е = -1,26 В) более отрицателен, чем потенциал золота (Е = -0,54 В) и серебра (Е = -0,31 В). Золото и серебро осаждаются полностью. Протекают также побочные реакции вытеснения водорода цинком, восстановления кислорода а также образование цианидов цинка. Поэтому расход цинка на практике в десятки раз выше, чем теоретически потребный (0,19 г цинка на 1 г золота).

Для предотвращения обратного растворения золота и других благородных металлов растворы перед цементацией деаэрируют, а затем просачивают через слой дисперсного цинка.

При осаждении благородных металлов цинковой пылью получаются сложные по составу шламы. Наряду с золотом и серебром в них содержится избыток цинка, гидроксид и карбонат цинка, цианид цинка, карбонат и сульфат кальция, соединения меди, сурьмы, селена и др. Для удаления примесей наиболее распространён способ кислотной обработки осадка, прокалки (сушки) и плавки его на золото-серебряный сплав.

Цементацию металлов проводят в различных аппаратах периодического или непрерывного действия (конусах, барабанах, желобах, чанах, ваннах, фильтрах, аппаратах кипящего слоя).

Кристаллизация — это способ осаждения извлекаемого металла при упаривании и охлаждении раствора или изменении рН среды. Таким способом выделяют из раствора сульфат натрия при хлорирующем обжиге пиритных огарков или сульфат марганца при сернокислотном выщелачивании марганцевых руд. В вольфрамовой и молибденовой промышленности кристаллизацию применяют для получения чистых вольфрамата и молибдата аммония, содержание вредных примесей в которых измеряется тысячными долями процента.

Для получения нерастворимых соединений растворы после выщелачивания подвергается воздействию соответствующих химических реагентов. В результате чего ценные компоненты переходят в форму нерастворимых соединений, которые выпадают в осадок.

Так, при взаимодействии с известью, аммиачной водой при рН до 2,3-3,5 осаждаются из растворов железо, алюминий:

Fe2(SO4)3 + 3СаО + 3H2O →2Fe(OH)3↓ +3СаSO4↓;

Al2(SO4)3 + 6NH4OH→2Al(OH)3↓ + 3(NH4)2SO4.

При рН свыше 6,0 осаждается гидроксид меди:

CuSO4 + 2NH4OH→Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4.

При действии NaOH на раствор урана осаждается полиуранат натрия:

2UO2SO4 + 6NaOH→Na2U2O7↓ +2Na2SO4 + 3H2O.

Таким же универсальным методом является осаждение сульфидов металлов путём обработки растворов сернистым натрием, сероводородом или другими растворимыми сульфидами:

Варьируя рН селективно осаждают такие металлы, как медь, никель, кобальт, железо и др. Медь и олово осаждаются в сильнокислых растворах, другие металлы – в слабокислых.

Химическое осаждение проводят в обычных реакторах с механическим или пневматическим перемешиванием с последующим обезвоживанием осадка в сгустителях или на фильтрах.

Разделение и осаждение металлов, получение конечных продуктов

Наиболее распространенные методы разделения и выделения металлов и их соединений из растворов — осаждение (электролиз, цементация, перевод в нерастворимые соединения, кристаллизация), сорбция, экстракция. Выбор наиболее рационального метода должен производиться в каждом отдельном случае с учетом ряда факторов, из которых первостепенное значение имеют состав поступающего на осаждение раствора и требования, предъявляемые к чистоте конечной продукции. Например, в медной промышленности применяют электролиз для переработки богатых растворов и цементацию меди — для осаждения меди при концентрации менее 15 г/л [20, 76].

Осаждение металлов производят электролизом, цементацией, восстановлением соединений до металла водородом, разложением комплексных солей.

Электролиз используют для извлечения металлов из очищенных растворов после выщелачивания (электроосаждение) и для получения чистых металлов из черновых продуктов (электрорафинирование). Этот метод получил широкое применение в гидрометаллургии меди, цинка, кадмия и марганца.

При цементации вытеснение ионов одного металла из растворов его солей производя ионами другого металла, расположенного выше в ряду напряжений (более электроотрицательного). Медь цементируют железом; или чугунной стружкой, железным скрапом губчатым железом, обезоловяненными консервными банками; золото — цинковой стружкой, цинковой и алюминиевой пылью; кадмий — цинковой пылью, никель —

кобальтовым порошком. Цементацию металлов производят в различных. аппаратах периодического или непрерывного действия (конусах барабанах, желобах, чанах, ваннах, аппаратах кипящего слоя).

Кроме того, никель, кобальт и медь осаждают из аммиачных растворов восстановлением их до металла водородом под давлением 3,5—5 МПа.

Осаждение меди или никеля из аммиачных растворов производят также разложением образовавшихся при выщелачивании комплексных углеаммониевых солей этих металлов. Медь осаждается в виде черной окиси меди, а никель — в виде карбоната. В результате дистилляции получают газообразный амиак и углекислоту, которые улавливают и вновь используют в процессе.

Часто металлы осаждаются в виде нерастворимых соединений: гидроокисей, сульфидов, ксантогенатов, карбонатов, вольфраматов, молибдатов и др. При оптимальном рН среды можно практически полностью отделить молибден от вольфрама в виде сульфида из растворов, содержащих вольфрамат натрия тиосоединения молибдена. Большое распространение в гидрометаллургических процeccax получил гидролиз, при котором возможно селективное осаждение некоторых металлов в виде гидроокисей иди основных шей.

При кристаллизации значительная часть извлекаемого металла осаждается в результате упарки и охлаждения раствора или изменения рН среды. Таким образом выделяют из раствора сульфат натрия при хлорирующем обжиге пиритных огарков и сульфат марганца при сернокислотном выщелачивании марганцевых руд. В вольфрамовой и молибденовой промышленности кристаллизацию применяют для получения чистых вольфрамата и молибдата аммония, содержание вредных примесей в которых не должно превышать тысячных долей процента.

В некоторых случаях, особенно при получении полупроводниковых соединений редких металлов, требуется, чтобы суммарное содержание всех примесей не превышало 0,05—0,1%. Поэтому полученные соединения перечищают (растворяют или разлагают их, затем повторно осаждают, часто завершающей стадией осаждения является электролиз, кристаллизация или восстановление до металла водородом).

Сорбционные и экстракционные методы извлечения металлов из растворов для значительного повышения концентрации их и очистки от вредных примесей получили широкое распространение в технологии урановых, золотосодержащих, вольфрамовых, молибденовых, медных и редко-метальных руд [20, 46, 92].

В качестве сорбентов применяют иониты— вещества, способные к обмену ионами с окружающим раствором и практически не растворимые в применяемых в гидрометаллургии растворителях. В зависимости от характера обмениваемых ионов эти вещества делят на катиониты и аниониты.

Наибольшее распространение получила сорбция осветленных растворов в колонках с неподвижным слоем ионита. Однако в урановой и золотодобывающей промышленности успешно внедрена сорбция металла ионитами из жидкой фазы пульпы — бесфильтрационная сорбция. Возможность применения такого способа определяется значительной разницей в крупности ионита и выщелачиваемого материала, что позволяет отделить ионит пропусканием пульпы через сито с отверстиями соответствующего размера. При осуществлении такого варианта ионообменного процесса значительно упрощается и делается более экономичной технологическая схема вследствие исключения операций предварительного фильтрования пульпы. Весьма эффективно совмещение йоннообменной сорбции с выщелачиванием из руды полезных компонентов (ионообменное выщелачивание), позволяющее значительно повысить технико-экономические показатели гидрометаллургического процесса.

Для последующей десорбции металлов из ионитов (элюирование) применяют растворы различных реагентов — нитрата аммоний или натрия, хлористого натрия, аммиака, едкого натра, углекислого натрия, минеральных кислот и др.

Во многих случаях сорбция металлов характеризуется высокими технологическими показателями. Так, емкость анионита по урану составляет 30—50 кг/м 3 смолы в набухшем состоянии, извлечение металла из раствора достигает 98—99,8 %, На 1 м 3 загруженной смолы сорбируется 12—23 кг урана в сутки. Еще более высокая емкость получена по вольфраму и молибдену — до 160 кг/м 3 анионита.

Продолжительность использования ионообменных сорбентов во многих случаях определяется постепенным снижением их емкости вследствие частичного «отравления» ионитов, образования инертных пленок и разрушения обменных групп. Кроме того, неизбежны механические потери ионитов. Например, после двух лет работы опытной установки, на которой уран извлекался непосредственно из пульпы, общие потери ионита вследствие истирания составили 23 %, а емкость уменьшилась на 10 %. Скорость поглощения и элюирования осталась прежней.

В качестве сорбента применяют также активированный уголь, главным образом для сорбции золота и серебра из цианистых растворов.

Очистка растворов от мышьяка и сурьмы, коллоидальной серы и некоторых других вредных примесей осуществляется сорбцией их гидратом окиси железа.

Все большее значение в гидрометаллургии приобретают экстракционные процессы, при которых водный раствор солей металлов вступает в контакт с несмешивающейся с водой органической жидкостью, извлекающей определенные металлы из исходного раствора в виде комплексных соединений. Эффективность экстракционного процесса количественно характеризуется коэффициентом распределения извлекаемого металла

где Y — концентрация металла в органической фазе; X — то же, в водной фазе.

Практически процесс экстракции может быть реализован при коэффициенте распределения металла не менее 0,3—0,5. Высокое извлечение или практически полное разделение металлов достигается при условии противоточного осуществления процесса, когда операция экстракции повторяется многократно.

В ряде случаев при экстракции достигается высокая селекция металлов из растворов, позволяющая осуществить разделение весьма близких по химическим свойствам элементов.

В качестве экстрагентов используют амины, кетоны, карбоновые кислоты, спирты, эфиры, фосфорсодержащие соединения.. В качестве растворителей экстрагентов (разбавителей) применяют углеводороды и их хлорпроизводные.

После отделения органической фазы от водной производится реэкстракцкя металла обработкой органической фазы щелочным или кислым раствором, а иногда только водой. В реэкстракте можно получить концентрацию извлекаемых элементов во много раз выше, чем в исходном растворе.

Экстракцию широко применяют в урановой промышленности. В настоящее время значительные успехи по экстракции достигнуты также в технологии извлечения и очистки многих редких и некоторых цветных металлов — меди, никеля, кобальта, тантала, ниобия, вольфрама, молибдена, рения, индия, германия, гафния и др.

В промышленности для экстракции применяют смесители, отстойники, колонны с насадкой, тарельчатые колонны с пульсацией, центробежные экстракторы и т. д.

Способ извлечения металлов из кислых растворов

Изобретение относится к способу извлечения металлов из кислых растворов, включающему их осаждение в виде гидроксидов и основных солей. Сущность: осаждение ведут аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства антибиотиков. 5 табл.

Изобретение относится к области гидрометаллургии тяжелых металлов и может быть использовано, в частности, при переработке железосодержащих, иттрийсодержащих, РЗЭ-содержащих растворов и пульп.

Известен способ гидролитического осаждения полиуренатов из очищенных растворов аммиаком или гидроксидом натрия (В.В. Громов. Введение в химическую технологию урана, М. Атомиздат, 1978, с. 116). Известен способ осаждения железа аммиаком или оксидом кальция (Ю.А. Лайнер и др. В сб. "Гидрометаллургия", М. Наука, 1976, с. 67). Недостатком этих способов является низкая степень извлечения элементов из раствора в осадок, малая производительность фильтрования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ осаждения металлов в виде гидроксидов и основных солей из растворов например, раствором гидроксида аммония. Однако достигаемые в этом случае степень извлечения из раствора и степень концентрирования металла в осадок недостаточно велики. Техническим результатом является устранение недостатков.

Предлагаемый способ заключается в том, что осаждение металлов осуществляют аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства антибиотиков. Количество аммиачной вытяжки и концентрация ее как по аммиаку, так и по мицелиальным отходам зависит от конкретного металла и условий его осаждения.

Способ состоит в следующем. К исходному раствору, содержащему извлекаемые металлы, добавляют аммиачную вытяжку мицелиальных отходов производства антибиотиков, получаемую следующим образом: заданную навеску таких отходов контактируют при перемешивании в течение 3 ч с определенным объемом концентрированного гидроксида аммония; раствор, являющийся аммиачной вытяжкой, отделяют от осадка фильтрованием. Осаждение гидроксидов металлов ведут при нейтрализации исходного раствора полученной аммиачной вытяжкой до заданного равновесного значения pH, определяемого природой и концентрацией осаждаемого металла, составом и ионной силой раствора, температурой и давлением. От этих же параметров зависит и время установления равновесия в системе.

Отходы производства антибиотиков образуются, главным образом, из тканей микроорганизмов (мицелий), остатков питательной среды и веществ, вводимых в пульпу для улучшения фильтрации. Наряду с минеральными веществами в их состав входят самые разнообразные органические соединения. Неорганическая часть мицелиальных отходов производства антибиотиков включает фосфор, азот, магний, кальций, кремний, натрий и др. элементы. Органическая часть состоит из липидов, углеводов, аминокислот и белков.

Аминокислотный состав мицелиальных масс неодинаков. В состав мицелиальных отходов входят как ациклические аминокислоты, так и иминокислоты. В мицелиальных массах от производства неомицина содержится большое количество серина, аланина, аспаргиновой кислоты, в мицелиальных массах от производства линкомицина гутаминовой кислоты, пролина, аланина, цистина, аргинина. Аминокислоты образуют комплексные соединения с иттрием, РЗЭ, железом и другими элементами.

Пример 1. Из раствора, содержащего, г/дм 3 : иттрия 0,5, железа (III) 2,66, алюминия 0,49, нитрат-ионов 19,0, серной кислоты 140, проводили осаждение гидроксида иттрия при комнатной температуре аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства линкомицина (ЛМЦ), полученной при перемешивании таких отходов в течение 3 ч. с 25%-ным раствором гидркосида аммония, взятых в соотношении т ж 1 6 (г/мл), и дальнейшей фильтрацией образующейся пульпы. Нейтрализацию вели до равновесного значения pH 8,5. Одновременно проводили осаждение гидроксида иттрия по способу-прототипу путем нейтрализации 25%-ным раствором гидроксида аммония.

Результаты приведены в табл. 1.

Пример 2. Из раствора, содержащего, г/дм 3 , РЗЭ 0,49, железа (III) 2,5, алюминия 0,49, нитрат-ионов 18,5, серной кислоты 139, в условиях примера 1 проводили осаждение неразделенной смеси гидроксидов РЗЭ нейтрализацией до значения pH 8,7 аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства неомицина (НМЦ). Одновременно проводили осаждение гидроксидов РЗЭ по прототипу.

Полученные результаты приведены в табл. 2.

Пример 3. Из раствора, содержащего, г/дм 3 : РЗЭ 5,8, железа - 1,05, нитрат-ионов 434, азотной кислоты 20,5, в условиях примера 1 проводили осаждение неразделенной смеси гидроксидов РЗЭ аммиачной вытяжкой отходов производства ЛМЦ, приготовленной как описано в примере 1, путем нейтрализации раствора до равновесного значения pH 8,7. Одновременно проводили осаждение по способу-прототипу 25%-ным раствором гидроксида аммония.

Полученные данные приведены в табл. 3.

Пример 4. Из раствора, содержащего, г/дм 3 , железа (III) 16,8, алюминия 7,5, сульфат-ионов 43,2, серной кислоты 6,5, в условиях примера 1 проводили осаждение гидроксида железа (III) нейтрализацией раствора до равновесного значения pH 3,0 аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства эритромицина (ЭМЦ). Одновременно проводили осаждение по способу-прототипу.

Полученные результаты приведены в табл. 4.

Пример 5. Из раствора, содержащего, г/дм 3 : марганца 23,717, никеля 0,012, кальция 0,45, магния 3,05, серной кислоты 51, проводили осаждение гидроксида марганца нейтрализацией раствора до равновесного значения pH 9,0 аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства линкомицина (ЛМЦ). Одновременно проводили осаждение по способу-прототипу.

Полученные результаты приведены в табл. 5.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом увеличить массовое содержание целевых компонентов в осадках в 1,1 2,8 раз и повысить степень извлечения металлов из растворов в осадок 1,4 2,7 раз.

Способ извлечения металлов из кислых растворов, включающий их осаждение в виде гидроксидов и основных солей, отличающийся тем, что осаждение ведут аммиачной вытяжкой мицелиальных отходов производства антибиотиков.

СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ Российский патент 2002 года по МПК C22B3/44

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а именно к способам их осаждения из растворов.

Известен способ осаждения цветных металлов из растворов путем обработки их в автоклаве серусодержащим соединением - сероводородом (Симонс К.С. Сероводород как гидрометаллургический реагент.- М.: Гидрометаллургия, Металлургия, 1971, с.264-275). Недостатком способа является токсичность и горючесть реагента.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ осаждения никеля и кобальта из растворов серусодержащим соединением - раствором тиосульфата, в частности раствором тиосульфата кальция (авт. св. СССР 810844, МПК С 22 В 23/04, опубл. в 1981).

В раствор солей никеля и кобальта вводят расчетное количество раствора тиосульфата кальция, нагревают до температуры 110-160 o С и выдерживают при перемешивании в течение времени, достаточного для получения необходимой полноты выделения.

Технология получения раствора тиосульфата кальция включает следующие операции: во-первых, получение пульпы тиосульфата кальция путем растворения серы в водной суспензии извести и окисления образующегося раствора кислородсодержащим газом и, во-вторых, отделение раствора тиосульфата кальция от твердой компоненты пульпы. Основными составляющими твердой компоненты пульпы являются кальций, сера элементарная и сера сульфитная. Соотношение Ж:Т в пульпе тиосульфата кальция зависит от условий ведения процесса и чистоты реагентов.

Недостатком способа осаждения цветных металлов раствором тиосульфата кальция является необходимость отделения раствора от твердой компоненты пульпы, что делает процесс более дорогим.

Задачей изобретения является удешевление процесса осаждения цветных металлов из растворов тиосульфатом кальция. Технический результат при осуществлении изобретения выражается в исключении из технологического процесса операции отделения раствора от твердой компоненты пульпы и в снижении расхода осадителя. В предлагаемом способе это достигается при использовании в качестве осадителя тиосульфата кальция в виде пульпы, содержащей как жидкий, так и твердый компонент.

Сущность метода состоит в следующем. При осаждении цветных металлов раствором тиосульфата, в частности раствором тиосульфата кальция, происходит взаимодействие ионов металлов с продуктами реакций диспропорционирования тиосульфатной серы, что приводит к осаждению насыщенных серой сульфидов: CuS, NiS₂, CoS₂. Первой реакцией ступенчатого диспропорционирования тиосульфатной серы является разложение тиосульфата в кислой среде на серу элементарную и сульфитную:
S₂O₃ 2- +Н + -->НS0₃ - +S 0 .

Вторая реакция имеет вид:
3НSO₃ - --->S 0 +2SO₄ 2- +H₂O+Н + .

При вводе в раствор цветных металлов пульпы тиосульфата, кальция, основными составляющими которой являются элементарная сера и сульфит кальция в твердой компоненте пульпы и раствор тиосульфата кальция в жидкой компоненте, помимо указанных реакций происходит разложение сульфита по реакции: SO₃ 2- +H + -->HSO 3- .

Ввод в раствор цветных металлов вместе с твердой компонентой пульпы тиосульфата кальция дополнительного количества сульфитной серы способствует появлению дополнительного количества новообразованной элементарной серы.

Частицы элементарной серы, присутствующие в твердой компоненте пульпы тиосульфата кальция, являются дополнительными центрами зародышеобразования, что позволяет ускорить процесс сульфидообразования и получать более крупные и раскристаллизованные сульфиды.

Наличие в твердой компоненте соединений кальция способствует ускоренному формированию крупных кристаллов гипса.

Одновременное введение сульфита кальция и элементарной серы с раствором тиосульфата кальция позволяет не только ускорить процесс сульфидообразования, но и получать хорошо флотируемые пульпы.

Ввод в раствор цветных металлов вместе с раствором тиосульфата кальция дополнительного количества элементарной и сульфитной серы, содержащихся в твердой компоненте пульпы тиосульфата кальция, приводит при сохранении той же полноты выделения к снижению расхода раствора тиосульфата кальция, т.е. к снижению расхода осадителя.

Таким образом, в случае использования пульпы тиосульфата кальция, во-первых, исключается операция отделения раствора тиосульфата от твердой компоненты пульпы, что удешевляет процесс, и, во-вторых, снижается расход осадителя - раствора тиосульфата кальция за счет использования сульфитной и элементарной серы, содержащихся в твердой компоненте пульпы, для сульфидирования цветных металлов.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Осаждение цветных металлов раствором и пульпой тиосульфата кальция из четырех видов модельных растворов (медный, железисто-медный, никелевый и кобальтовый) вели в автоклаве при повышенной температуре: 90 o С и 130 o С. Загрузка осадителя в раствор осуществлялась на холоду, автоклав нагревали до температуры процесса и выдерживали при этой температуре 45 мин. В твердой компоненте пульпы тиосульфата кальция содержалось, %: S 0 -1,3; S_{сульфит.}- 22,4; S_общ.- 23,7; Са - 31,8. Концентрация серы "тио" в жидкой компоненте пульпы (в растворе) составляла 122 г/л. Соотношение объема пульпы (Ж:Т=16) и объема раствора определяли экспериментально при фильтрации пульпы. В примере это соотношение равно величине 1,1. Кек после фильтрации пульпы промывали водой, промводу смешивали с раствором тиосульфата кальция и смесь отправляли на осаждение. В опытах с использованием пульпы тиосульфата кальция к осадителю добавляли такое же количество воды. Удельный расход осадителя считали как отношение количества серы "тио" в осадителе к количеству осажденного металла.

Результаты опытов представлены в табл. 1.

Применение пульпы тиосульфата кальция вместо раствора тиосульфата кальция позволяет существенно снизить расход осадителя.

Осаждение цветных металлов раствором и пульпой тиосульфата кальция из модельного раствора состава, г/л: Ni - 10,2; Cu - 2,3; Co - 0,52; Fе_общ - 3,2; Fе 2+ - 1,1, Н₂SO₄ - 30,1 проводили в автоклаве следующим образом: I - нейтрализация модельного раствора пульпой известняка при 90 o C в течение 10 мин, II - ввод осадителя и выдержка при температуре 90 o С в течение 45 мин, III - выдержка при температуре 130 o С в течение 80 мин. Полученную пульпу направили на серосульфидную флотацию. Расход осадителя составил величину 1,55 г S_тио на г суммы никеля, меди и кобальта в исходном растворе для обоих вариантов осаждения, т. е. для варианта осаждения раствором тиосульфата кальция и для варианта осаждения пульпой тиосульфата кальция.

Результаты опытов приведены в табл. 2.

Использование пульпы тиосульфата кальция позволяет получать богатые по цветным металлам концентраты с низким содержанием кальция, при этом содержание никеля в хвостах и в растворе ниже, чем в случае использования раствора тиосульфата кальция.

Очистку цинкового электролита, содержащего 4 г/л меди и 162 г/л цинка, проводили раствором и пульпой тиосульфата кальция при температуре 95 o С в течение двух часов.

Расход тиосульфата кальция определяли в процентном отношении к стехиометрии реакции Сu 2+ +S₂O₃ 2- +H₂O-->CuS+SO₄ 2- +2H + .

Результаты опытов приведены в табл. 3.

Факт получения более быстрого и глубокого осаждения меди из раствора в случае использования пульпы тиосульфата кальция позволяет сделать вывод о возможности снижения расхода серы "тио", подаваемой в электролит, т.е. о возможности снижения расхода осадителя.

Применение пульпы тиосульфата кальция вместо раствора тиосульфата кальция для осаждения цветных металлов из растворов позволяет сделать процесс дешевле за счет исключения операции отделения раствора от твердой компоненты пульпы, а также снизить расход осадителя, при этом ускоряется процесс сульфидообразования, более быстро формируются кристаллы гипса и получаются лучше флотируемые пульпы.

Иллюстрации к изобретению RU 2 182 183 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов, а именно к способам их осаждения из растворов. Способ осаждения цветных металлов из растворов включает обработку раствора пульпой тиосульфата кальция, предварительно полученной в результате реакции растворения серы в водной суспензии извести и окисления образующегося раствора кислородсодержащим газом и содержащей в жидком компоненте раствор тиосульфата кальция, а в твердом компоненте - кальций, серу элементарную и серу сульфитную. Способ позволяет снизить расход осадителя и удешевить процесс. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 182 183 C2

Способ осаждения цветных металлов из растворов, включающий их обработку серусодержащим соединением - тиосульфатом кальция, отличающийся тем, что обработку ведут с использованием тиосульфата кальция в виде пульпы, содержащей как жидкий, так и твердый компонент.

СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ ЦЕМЕНТАЦИЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПОРОШКОМ Советский патент 1971 года по МПК C22B3/46

Изобретение относится к гидрометаллургическим впособам осаждения металлов из растворов, в частности к способам глубокой очистки растворов от металлических примесей цементацией металлическим порошком.

По известному способу осаждения металлов цементацией при перемешивании используют порошок цементирующего металла с размером частиц в несколько десятков или сотен микрон.

Недостаток такого способа состоит в большом расходе порошка, значительная часть которого остается неиспользованной и переходит в твердый осадок цементируемого металла даже при повышенной температуре процесса.

Кроме того, недостатками известного способа являются большая продолжительность процесса, увеличение затрат на достижение глубокой очистки, а также технологическая трудность последующего использования полученного осадка металлов, так как он в больших количествах содержит порошок непрореагировавшего цементирующего металла. Эти недостатки не устраняются даже в том случае, когда цементацию проводят в шаровых мельницах, заполненных шариками цементирующего металла.

рошком, который перед подачей в раствор дополнительно размалывают до размера частиц менее 150 ммк. При дополнительном размалывании поршня

цементирующего металла, которое осуществляют в вибрационных или струйных мельницах в атмосфере инертного газа, получается вещество с большой удельной поверхностью и значительными нарушениями кристаллической

решетки. При воздействии такого порошка па очищаемый раствор происходит благоприятное изменение электрохимического потенциала цементирующего металла в сравнении с его обычным значением. В качестве цементирующего металла можно использовать .металл, который содержится в растворе как основная его составляющая, но применять любой другой металл, пригодный для осаждения, на основании его положения в ряде напряжений металлов.

При дополнительном длительном размалывании порошка цементирующего металла в вибрационной мельнице перед цементацией может происходить агломерация тонкоизмельченных частиц металла, что отрицательно влияет на процесс последующего осаждения или очистки раствора. Эта агло.мерация предотвращается, если дополнительное размалывание проводить в присутствии твердой соли,

обрабатываемый раствор и становится его компонентом. Удобнее всего использовать соль, катион которой представляет собой цементирующий металл, а ее анион согласуется с анионом перерабатываемого раствора. Например, при очистке сульфатного цинкового раствора целесообразно использовать цинковый порошок и твердый сульфат цинка.

Кроме того, при помощи твердой соли можно пе только предотвратить агломерацию, но еще больше уменьшить количество расходуемого цементирующего металла, а также снизить продолжительность процесса.

Пример 1. При температуре 70°С и перемещивании очищают раствор, содержапдий (в г/л): 150 цинка; 0,29 кадмия и 0,1 меди. Для очистки используют цинковый порошок, предварительно размолотый в вибромельпице в среде инертного газа в течение 60 мин. При пятикратном изб-ытке порошка через 1 час цементации очищенный раствор содержит менее 0,1 мг1л кадмия, а в осадке находится 53% (по массе) цинка. Если размалывание порошка в вибромельнице- проводить в течение более 1 час, то результаты получаются хуже даже в сравнении с теми, которые имеют место при продолжительности дополнительного размалывания менее 1 час, так как происходит агломерация. Если использовать порошок без дополнительного из1мельчения, то в соответствующих условиях концентраци-и кадмия в растворе лишь немногим ниже 20 .

Пример 2. Очистку раствора того же состава и в тех же условиях, что и в примере 1, ведут порошком цинка, предварительное размалывание которого в течение 1 час также осуодаствляют в вибромельнице в среде инертного газа, но в присутствии твердого сульфата цинка. Наилучшие результаты получают, когда цинковый порошок и твердую цинковую соль берут в пропорции 1:0,25 соответственно. В этом случае через 40 мин цементации раствор содерлсит менее ОД мг1л кадмия. В осадке содержание цинка при этом составляет 48% (по массе).

Если отношение цинка к его соли при дополнительном размалывании 1:0,73 и менее, то результаты последующего осаждения кадмия худшие, чем при использовании порошка без дополнительного размалывания.

Растворы солей металлов и предварительно размолотый до размера частиц менее 150 ммк металлический порошок, взятые в определенных пропорциях, молсно непрерывно пропускать через реакционную зону, футерованную цементирующим металлом и содержащую шарики из цементирующего металла, осуществляя перемещивание реагирующих фаз посредством виброколебаний, приложенных к стенкам этой реакционной зоны.

В качестве последней, например, может служить вибромельница, снабженная приспособлениями для регулируемых подачи исходных веществ и отвода конечных продуктов процесса, а также для удаления выделяюнщхся газов. В этом случае сокращается продолжительность и снижается требуемая температура процесса, а также резко уменьшается содержание цементирующего металла в осадке,

причем в таком варианте осуществления способа предварительное размалывание порошка может быть выполнено не только в вибромельнице, а и любым другим известным способом. Пример 3. Из раствора, указанного в

примере 1, осаждают кадмий (и медь) цинковым порошком с размером частиц меньше 150 ммк при комнатной температуре. В качестве реакционной зоны используют вибромельницу, футерованную цинковым листом и частично заполненную цинковыми шариками диаметром 13 мм. К исходному раствору, который подают в мельницу непрерывно, постоянно добавляю-т двухкратное по стехиометрии количество указанного порошка. Скорость

прохождения раствора через реакционную зону соответствует его среднему времени пребывания в ней в течение 10 мин. Выделяющийся водород непрерывно удаляют через газоотвод. Обработанный раствор и осадок отводят совместно И непрерывно.

В этих условиях конечный раствор содержит лишь до 0,05 мг1л кадмия. Содержание цинка в осадке ниже 16% (iio массе). Если предварительно размолотый цинковый порошок в

мельницу не добавлять, то такие высокие результаты не достигаются и концентрация кад. мия в конечном растворе не уменьшается ниже около 10 мг1л. Пример 4. Из раствора с концентрацией

серебра 47 мг1л и серной кислоты 14 г/л цементацию ведут трехкратным по стехиометрии количеством цинкового порошка с размерами частиц тоньше 150 ммк, сохраняя все прочие условия такими же, как в примере 3. В конечном растворе концентрация серебра составляет 0,12 мг1л по сравнению с почти 20 мг1л, если осаждение вести известным способом з течение 1 час при температуре 60-70°С.

1.Способ осаждения металлов из растворов солей металлов цементацией металлическим

порошком при перемешивании, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода цементирующего металла при одновременном повышении скорости и степени осаждения, цементацию осуществляют металлическим порошком, который перед подачей в раствор дополнительно размалывают до размера частиц менее 150 ммк.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения агломерации частиц

металлического порошка, дополнительное размалывание порошка ведут в присутствии твердой соли, которая в процессе последующей цементации переходит в обрабатываемый раствор. 5 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации и непрерывности процесса цементации, а также снижения его температуры и содержания цементирующего металла в осадке, цементацию дополнительно5 6 размолотым порошком осуществляют под действием виброколебаний, приложенных к футерованным цементирующим металлом стенкам реакционной зоны, частично заполненной итяриками из того же металла.

Читайте также: