[1]Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к гидрометаллургии меди.
[2]Известны способы осаждения меди из кислых сульфатных растворов в виде гидратов или основных и двойных солей [1].
[3]Недостатком этих способов является необходимость проведения операции предварительной нейтрализации кислого сульфатного раствора до величины рН гидратообразования меди (4,5) или основной ее соли (3,1). При этом требуется значительный расход нейтрализующих веществ (сода, известняк, гашеная известь или щелочь), особенно при больших кислотностях, а медь выделяется в виде трудиофильтруемого коллоидного осадка. Применение гашеной извести, наиболее распространенного нейтрализатора, вызывает загипсовывание технологических коммуникаций.
[4]Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ осаждения меди из кислых сульфатных растворов в виде сульфидов с использованием реагента-осадителя [2].
[5]Недостатком известного способа является сложность процесса, заключающаяся в том, что необходимо специально готовить реагент-осадитель, который получают растворением при 60-100°С в течение 1-4 ч элементарной серы в известковом молоке. Расход реагентов 150-300 кг серы на 1,0 м3 раствора известкового молока, содержащего 160-220 кг/м3 Са(ОН)2. Полученный в результате осадитель (серно-известковый отвар) содержит 250 г/л серы общей и 35 г/л серы сульфидной. Кроме того, проводят двухстадийное осаждение серно-известковым отваром сульфидов цветных металлов. В первую стадию в пульпу с рН 2,0, нагретую до 100°С, вводят серно-известковый отвар и выдерживают при этой температуре 20-60 мин. Вторую стадию процесса проводят при 110-170°С в автоклавах в течение 20-60 мин. Пульпу после осаждения сульфидов фильтруют и из кека флотацией получают сульфидный концентрат и отвальные хвосты. Степень осаждения меди 92-96%.
[6]Недостатками способа являются также большой расход осадителя (известково-серного отвара) из-за низкого содержания сульфидной серы (35 г/л) - основного осаждающего цветные металлы компонента и более в связи с этим разубоживание выделенных сульфидов меди гипсом. Наличие гипса затрудняет транспортировку пульпы из-за загипсовывания технологических коммуникаций, в результате чего возникает необходимость в частой их чистке и замене.
[7]Целью изобретения является повышение степени осаждения и упрощение процесса.
[8]Поставленная цель достигается тем, что при способе осаждения меди из кислых сульфатных растворов в виде сульфидов с использованием реагента-осадителя в качестве последнего используют штейн, активированный железом, при соотношении серы и железа 0,5-0,53.
[9]Кроме того, осаждение меди ведут в течение 120-240 мин при расходе штейна, обеспечивающем соотношение железа в штейне и меди в растворе (2-5):1.
[10]Способ осуществляют следующим образом.
[11]Предварительно активируют медный штейн (иначе штейном медь из кислого раствора не осаждается). В производственном штейне отношение серы и железа обычно колеблется в пределах 0,7-0,08. Такой штейн в сернокислом растворе растворяется плохо и степень осаждения меди из сернокислого раствора при концентрации H2SO4 200 г/л и 85°С и времени контактирования 3 ч равна 25%. При комнатной температуре в этих условиях медь производственным (неактивированным) штейном вообще не осаждается.
[12]Для повышения осадительной способности производственного штейна (т.е. для активации) в него добавляют железо в виде лома, скрапа, порошка и т.д. Процесс активации штейна осуществляют при конвертировании медного штейна (температура 1200-1300°С) в течение 30 мин. Конвертирование - процесс экзотермический и для активации штейна путем добавления в него железа не требуется дополнительных энергетических затрат. Активированный штейн затем для грануляции струей вливают в воду. Полученные гранулы без дополнительного измельчения используют для осаждения меди. Активацию штейна необходимо проводить до соотношения серы и железа 0,50-0,53 (учитывают только серу, связанную в штейне с железом). Поскольку при этих соотношениях степень осаждения меди достигает 100%, в то время как при соотношении серы и железа 0,49 извлечение меди составляет 96,5%, а при соотношении 0,54-95,4%.
[13]Осаждение меди из кислых растворов (концентрация кислоты 50-250 г/л) проводят введением активированного штейна при комнатной температуре и атмосферном давлении и перемешивают в течение 120-240 мин (предпочтительно 180 мин). При контактировании в течение 180 мин степень извлечения меди 100%, а при 120 мин - 98,4%. При повышении времени контактирования до 240 мин степень осаждения меди также 100%.
[14]Активированный штейн в раствор вводят в количестве, обеспечивающем соотношение железа в штейне и меди в растворе (2-5):1 (степень осаждения меди 100%). При соотношении железа и меди 2:1 степень осаждения меди 96,0%, а при 5:1 - 100%.
[15]Выпавший осадок сульфида меди отделяют от маточного раствора фильтрацией и направляют на дальнейшую переработку.
[16]В каждом примере для осуществления способа используют 50 мл сернокислого раствора, содержащего, г/л: медь 20,02; серная кислота 200, в которой вводят соответствующее количество активированного штейна с определенным соотношением серы и железа в нем и перемешивают. Все опыты проводят при комнатной температуре. После окончания опыта раствор отфильтровывают и анализируют на медь
[17]Условия проведения опытов и их результаты приведены в таблице.
[18]Как видно из данных таблицы, активированный штейн с соотношением серы и железа в нем 0,50:1 при расходе, обеспечивающем отношение железа в штейне и меди в растворе 3:1, и времени перемешивания 180 мин осаждает медь из кислых растворов практически полностью. При использовании активированного штейна с отношением серы и железа 0,49:1 и 0,54:1 в нем степень осаждения соответственно 96,5 и 95,4%. Расход активированного штейна в количестве, обеспечивающем отношение железа в подаваемом штейне и меди в растворе 2:1, позволяет осаждать медь только на 96,0%. Верхний предел расхода штейна в количестве, обеспечивающем отношение Fe:Cu 5:1, экономически невыгоден.
[19]Осаждение меди по предлагаемому способу можно проводить из любого кислого раствора и пульп.
[20]Преимущества предлагаемого способа осаждения меди из кислых растворов по сравнению со способом осаждения металлов известково-серным отваром заключается в следующем.
[21]Предварительное приготовление известково-серного отвара путем растворения элементарной серы в известковом молоке при 60-100°С в течение 1-4 ч усложняет технологию и требует значительных энергетических затрат, тогда как используемый для осаждения меди штейн является промежуточным продуктом производства и активация его, заключающаяся в добавлении в него железа, является экзотермическим процессом и не требует расхода тепла.
[22]Осаждение металлов известково-серным отваром осуществляется в две стадии, причем вторая стадия проводится в автоклавах при 110-170°С, что значительно усложняет и удорожает процесс. Медь, обрабатываемая активированным штейном, осаждается в одну стадию и без нагревания.
[23]При осаждении меди известково-серным отваром удается осадить ее на 92-96%. Степень осаждения меди активированным штейном 98-100%.
[24]
