CC BY
194
© Б.Д. Халезов, Н.А. Ватолин, Л.А. Овчинникова,
Г.А. Павличенко, 2005
УДК 622.7
Б.Д. Халезов, Н.А. Ватолин, Л.А. Овчинникова,
Г.А. Павличенко
ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СУЛЬФИДОВ МЕДИ И ЦИНКА ИЗ МЕДНО-ЦИНКОВЫХ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ
Семинар № 15
Задача состояла в получении из растворов выщелачивания товарных продуктов в виде коллективного медно-цинкового концентрата и селективных концентратов Си8 и 2п8 без предварительного обезмеживания растворов цементацией. Использовали модельный раствор, г-дм-3: Беобщ - 1.15; Бе+3 - 1.07; Си
- 1.25; 2п - 1.22. Последовательно задавали в растворы стехиометрическое количество НаЖ вначале из расчета восстановления Бе3+ ^ Бе2+ , затем - осаждения сульфида меди и, наконец, осаждения сульфида цинка.
Результаты представлены на рис. 1, из которого следует, что вначале при стехиометрическом расходе НаИ8 происходит восстановление железа до 97 % без осаждения меди. При избытке гидросульфида натрия до 110 % от стехиометрии происходит полное восстановление ионов трехвалентного железа и начинается осаждение сульфида меди. При дальнейшем добавлении к раствору НаЖ осаждается достаточно полно медь согласно стехиометрии. Осадок Си8 отфильтровывали. И, наконец, полное осаждение цинка происходит при дальнейшей подаче реагента и расходе его порядка 125 % от стехиометрии при pH ~ 3 и -175 % от стехиометрии при более низком рН, что хорошо согласуется с теоретическими расчетами. Проведенные исследования послужили основанием для полупромышленных испытаний извлечения сульфидов меди и цинка в непрерывном ре-
Рис. 1. Зависимость восстановления Ев3+ ^ Ев2+ (1), осаждения меди (2) и цинка (3, 4)
от расхода гидросульфида натрия
жиме.
Технологическая схема селективного осаждения меди и цинка представлена на рис. 2, а схема цепи аппаратов - на рис. 3. Вся аппаратура - в кислотостойком исполнении. Использовали шахтные воды естественного водопри-тока Дегтярского медного рудника, которые по составу в основном соответствуют составу растворов кучного и подземного выщелачивания (КВ и ПВ) медно-цинковых руд. Исходный раствор из бака объемом 4 м3 4 и разбавленный до 10 % раствор гидросульфида натрия из расходного бака 6 подавали в нижнюю часть первого реактора 1. Объем каждого реактора 0.1 м3. Образующаяся в первом реакторе пульпа самотеком поступала последовательно во второй и третий реакторы 1, затем - в сгуститель 2. Осветленная часть из сгустителя самотеком поступала в накопительную емкость 10, а сгущенный продукт насосом 11 периодически подавали на нутч-фильтр (3). В емкости 9 собирали маточный раствор и раствор от водной промывки осадка. Эти растворы в зависимости от наличия или отсутствия в нем взвеси соответственно перефильтровывали и направляли
Расход гидросульфида натрия, % от стехиометрии
насосом 11 в накопительную промежуточную емкость 10.
При коллективном осаждении меди и цинка хвостовые растворы направляли на станцию нейтрализации. При селективном осаждении металлов обземеженный раствор накапливали в промежуточной емкости 10, перекачивали в бак исходного раствора 4 и приступали к операции осаждения цинка. После чего хвостовые растворы - на станцию нейтрализации.
Количество подаваемого исходного раствора и реагентов
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема селективного осаждения сульфида меди и сульфида цинка
контролировали ротаметрами 7. Бак и борботер для поглощения сероводорода 8 наполняли по водомерному стеклу на 2/3 объема 30 %-ным раствором щелочи.
Бак 6 заполняли 10 %-ным раствором сернистокислого натрия и подавали во второй реактор для связывания сероводорода по реакции №2803 + Ы28 + 02 = №2804 + 80 + Ы20. Для фильтрования пульпы применяли ткань ПХВ.
Коллективное осаждение меди и цинка из растворов.
Расход осадителя (№Ы8) рассчитывали по стехиометрии Бе3+ ^ Бе2+ и осаждение меди и цинка в виде Ме8. В течение всего опыта воздушную среду анализировали на газоанализаторе ВТИ и индикаторными трубками (Ы28 -ТУ 12.43.20.76) на содержание сероводорода над технологическим оборудованием и на выходе из поглотителя 8. Газовоздушную смесь отсасывали вентилятором. Разрежение в реакторах было 4-6 мм в. ст. Производительность установки по исходному раствору во всех опытах составляла >1.0 м3/ч.
В табл. 1 представлены результаты данной серии опытов, из которых следует, что в первом опыте полное извлечение меди и цинка, а также 22 %-е извлечение железа из раствора произошло по причине избытка заданного осадителя (№Ы8) по сравнению с
Рис. 3. Схема цепи аппаратов: 1 - реакторы; 2 - сгуститель; 3 - нутч-фильтр; 4 - бак исходного раствора; 5 - бак гидросульфида натрия; 6 - бак сернистокислого натрия; 7 - расходомеры; 8 -барбатер; 9 - отстойник; 10 - промежуточная емкость; 11 - насосы
Рис. 4. Рекомендуемая схема цепи аппаратов для селективного извлечения из растворов сульфидов меди и цинка:
1 - реакторы; 2 - сгустители; 3 - фильтровальные аппараты; 4 - расходные баки №Ы8; 5 - расходный бак N2803; 6 -барботер для улавливания Ы28; 7 - расходомеры; 8,8' - баки медноцинкового и обезмеженного растворов
необходимым количеством по стехиометрии. Кроме того, повышение рН в сливе сгустителя до 3.62 способствовало соосаж-дению гидроксидов железа. Отсюда и менее богатый осадок по Ме8 по сравнению с осадками, полученными в последующих опытах. Кроме меди и цинка в осадке содержатся, %: -
0.19; А1 - 0.48; Са - 0.34; 81 -0.084; 8 - 28.23.
Во втором опыте сумма меди и цинка в осадке в 2 раза выше, чем в первом из-за незначительного соосаждения железа.
Третий опыт характеризуется недоосаждением из раствора цинка (85,5 %) и даже неполным осаждением меди (98,2 %). Зато содержание железа в осадке минимальное (1,14 %).
В осадках всех опытов количество примесей колеблется в следующих пределах, %: Mg -0.07-0.19; А1 - 0.28-0.60; Са - 0.16-0.34; 81 -
0.09-0.66; 8 - 28-35.
Из данной серии опытов следует, что качество товарной продукции зависит не столько от исходного содержания металлов в растворе, сколько от условий осаждения.
Селективное осаждение меди из растворов.
Количество осадителя (ЫаИ8) рассчитывали, исходя из необходимости восстановления Ре3+ ^ Ре2+ и осаждения меди. При осаждении меди сероводород не выделяется. Это подтверждается результатами теоретических расчетов и результатами анализа воздушной среды. По этой причине на данном этапе переработки растворов (селективное осаждение меди) раствор сульфита натрия не подавали.
Из данных табл. 2 следует, что при незначительном содержании меди в исходных растворах (< 0.1 г-дм-3) при рН 1.5 - 3 не удается достаточно селективно выделить медь. Соосаждение цинка с медным концентратом составляет от 5 до 11 % (оп. 1 - 2, табл. 2). При более высоких содержаниях меди (оп.3, табл.2) получен богатый медный осадок, содержащий 51.1 % меди и 1.92 % цинка, что следует считать удовлетворительным результатом. Соосаждение цинка из раствора минимальное-около 2 %, а в осадке цинка-менее 2 %.
Селективное осаждение цинка из обез-меженных растворов (табл. 3).
Расход №Ы8 рассчитывали по стехиометрии на осаждение цинка в виде 2п8. Операцию проводили с некоторым недоосаждением цинка (до 83-86 % извлечения) во избежание повышенного выделения се-
Таблица 1
Результаты коллективного осаждения меди и цинка из медно-цинковых растворов
№ Наименование Результаты анализов и расчетов
опыта Си Zn Ееобщ Ее2+ Ее3+ pH
Исходный раствор, г-дм-3 0.096 0.43 0.81 0.43 0.38 2.85
1. Слив сгустителя, г-дм-3 сл. сл. 0.63 0.63 0.00 3.62
Состав осадка, % 4.63 20.31 14.20 - - -
Извлечение из раствора, % 100 100 22.2 - - -
Исходный раствор, г-дм-3 0.168 0.479 0.74 0.34 0.40 2.10
Слив сгустителя, г-дм-3 сл. 0.026 0.74 0.80 0.00 2.70
2. Состав осадка, % 13.23 35.40 1.30 - - -
Извлечение из раствора, % 100 94.6 2.7 - - -
Исходный раствор, г-дм-3 0.51 0.603 0.77 0.30 0.474 2.74
Слив сгустителя, г-дм-3 0.02 0.45 0.78 0.80 0.00 2.80
3. Состав осадка, % 21.40 24.90 1.14 - - -
Извлечение из раствора, % 98.2 85.5 - - - -
Таблица 2
Результаты селективного осаждения меди из медно-цинковыьхрастворов
№ Наименование Результаты анализов и расчетов
опыта Си Zn Ееобщ Ее2+ Ее3+ pH
Исходный раствор, г-дм-3 0.080 0.44 0.74 0.46 0.28 2.98
1. Слив сгустителя, г-дм-3 0.005 0.39 0.78 0.78 - 3.06
Состав осадка, % 23.2 5.2 3.9 - - -
Извлечение из раствора, % 93.75 11.0 - - - -
Исходный раствор, г-дм-3 0.091 0.42 - - - 1.50
Слив сгустителя, г-дм-3 сл. 0.40 1.02 1.06 - 1.50
2. Состав осадка, % 21.04 6.20 1.60 - - -
Извлечение из раствора, % 100 5 - - - -
Исходный раствор, г-дм-3 0.604 0.427 0.596 0.590 0.060 2.55
Слив сгустителя, г-дм-3 0.017 0.417 0.584 0.584 0.010 3.05
3. Состав осадка, % 51.10 1.92 2.20 - - -
Извлечение из раствора, % 97.2 2.3 2.0 - - -
Таблица 3
Результаты осаждения цинка из обезмеженныхрастворов
№ Наименование Результаты анализов и расчетов
опыта Си Zn Ееобщ Ее2+ Ее3+ pH
Исходный раствор, г-дм-3 <0.04 0.39 1.22 1.06 - 2.50
1. Слив сгустителя, г-дм-3 н.о. 0.07 1.22 1.22 -
Состав осадка, % 2.0 38.5 1.5 - -
Извлечение из раствора, % 100 83.5 - - -
Исходный раствор, г-дм-3 0.033 0.35 0.63 0.58 0.05 3.15
Слив сгустителя, г-дм-3 сл. 0.06 0.63 0.61 0.02 2.83
2. Состав осадка, % 2.6 50.2 2.9 - -
Извлечение из раствора, % 100 83.0 - - -
Исходный раствор, г-дм-3 0.026 0.466 1.088 0.905 0.183 3.40
Слив сгустителя, г-дм-3 сл. 0.065 1.090 0.989 0.101 3.50
3. Состав осадка, % 2.59 49.7 2.49 - -
Извлечение из раствора, % 100 86.0 - - -
роводорода, которое наблюдается на последних стадиях процесса при наиболее полном осаждении цинка. Полученный цинковый продукт соответствует стандартному флотационному цинковому концентрату. Остатки меди, недоизвлеченной из растворов на предыдущей операции обезме-живания, полностью переходят в цинковый концентрат. Рекомендуемая аппаратурная схема гидросульфиднго способа извлечения меди и цинка из растворов в непрерывном режиме представлена на рис. 4.
Выводы
1. Гидросульфидный способ извлечения цветных металлов позволяет из комплексных растворов, содержащих медь цинк, железо и ряд других компонентов, выделить как коллективный медно-цинковый продукт, так и получить медный и цинковый сульфидные концентраты.
2. Разработана аппаратурная схема переработки медно-цинковых растворов в непрерывном режиме, которая испытана на Дегтярском руднике и рекомендована для внедрения в практику.
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------
Халезов Б.Д. - кандидат технических наук, ГУ ин-т Металлургии УрО РАН, г. Екатеринбург. Ватолин НА. - академик РАН, ГУ ин-т Металлургии УрО РАН, г. Екатеринбург.
Овчинникова Л.А. - кандидат химических наук, ГУ ин-т Металлургии УрО РАН, г. Екатеринбург. Павличенко ГА. - кандидат технических наук, Унипромедь, г. Екатеринбург.
------------------------------------- © М.З. Владимиров, Л.Ф. Романов,
В.И. Руссу, И.П. Капитальчук,
2005
УДК 622.8
М.З. Владимиров, Л.Ф. Романов, В.И. Руссу, И.П. Капитальчук
ВЛИЯНИЕ СБРОСА КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ СТЕБНИКСКОГО КОМБИНАТА НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ р. ДНЕСТР
Семинар № 15
~П верховьях р.Днестра, на его правом
.О притоке р.Стрый расположено Стеб-никское месторождение калийных солей. По минеральному составу преобладают два типа солей: кианитолангбейнитовые и лангбейнито-вые.
Кианит - (KMg [804]С1.3Ы20); лангбейнит
- (K2Mg2[S04]3).
В 1983 году на хвостохранилище Стебник-ского калийного комбината произошла авария и рассолы по притоку стали поступать в реку
Днестр. Рассолы характеризовались следующим составом (см. табл. 1).
В результате аварии в Днестр попали в больших концентрациях следующие соли: хлорид калия (КС1), сульфат калия (К2804), хлорид натрия (№С1), сульфат натрия (N2804), хлорид кальция (СаС12), сульфат кальция (Са804), хлорид магния (MgC12), сульфат магния (MgS04). Все соли, за исключением сульфата кальция, хорошо растворимы в воде, в результате чего в воде Днестра увеличилась кон-
