СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СУЛЬФИДНЫХ ЦИНКОВЫХ ПРОДУКТОВ
PROCESSING METHOD OF SULPHIDE ZINC PRODUCTS

Изобретение относится к области гидрометаллургического производства цинка и может быть использовано при прямом выщелачивание цинка из сульфидных концентратов и промпродуктов.
Известен способ переработки сульфидных цинковых продуктов, включающий обжиг продуктов, выщелачивание обожженных материалов с извлечением в раствор цинка (см. книга Снурникова А.П. Гидрометаллургия цинка. М., «Металлургия», 1981 г., с.18).
Недостатком указанного способа является необходимость проведения обжига продуктов с утилизацией серосодержащих обжиговых газов, что требует больших капитальных и текущих затрат.
Известен способ переработки сульфидных цинковых промпродуктов, включающий сернокислотное выщелачивание цинка в присутствии ионов трехвалентного железа и кристаллизацию сульфата железа (+2) из раствора от выщелачивания, окисление железа с повторным использованием его окисленной формы и очистку цинкового раствора от примесей (авт. свид. 1530641 С22В 19/22, опубл. 23.12.89, Бюл. №47).
Недостатком указанного способа является высокая агрессивность используемого раствора, в котором содержание серной кислоты составляет 250-430 г/л и температура 90-100°С, что приводит к повышенным требованиям по коррозионной устойчивости используемого оборудования.
Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки сульфидных цинковых продуктов, включающий растворение сульфидов цинка в щелочной среде в присутствии газообразного кислорода при температурах 80-90°С (пат. США 4331635, опубл. 25.05.82 МКИ С22В 15/10, С22В 19/24 и пат. США №4153522 МКИ С22В 15/10, С22В 19/24 (РЖ Металлургия, 1980, 1Г278П).
Недостатками указанного способа являются невысокие скорости реакции окисления сульфидов, дороговизна используемого реагента - аммиака - и трудности реализации гипсового шлама, образующего после регенерации аммиачных щелочных растворов гашеной известью.
Техническим результатом данного изобретения является повышение степени конверсии серы и скорости реакции окисления сульфидных цинковых продуктов, а также решение вопроса утилизации гипсового шлама путем производства из него гипса, соответствующего ГОСТу 125-79. Указанный результат достигается тем, что в способе переработки сульфидных цинковых продуктов, включающем окисление сульфидов цинка в водном щелочном растворе в присутствии газообразного кислорода при температурах 80-90°С, извлечение цинка в раствор и регенерацию щелочного раствора с использованием гашеной извести с получением гипса, окисление проводят в водном растворе едкого натра при добавке сульфата кобальта с последующей фильтрацией твердого продукта окисления, а извлечение цинка в раствор ведут выщелачиванием твердого продукта окисления. Другим отличием является то, что добавка сульфата кобальта составляет 0,1-0,5% к массе сульфидного цинкового концентрата, а концентрация едкого натра в растворе составляет 3-10 г/л.
Способ осуществляется следующим образом.
Сульфидный цинковый продукт состава, %: цинк 15-60, железо 5-30, сера сульфидная 20-40, загружается в реакционную емкость с водным раствором едкого натра концентрацией 3-10 г/л NaOH. Количество сульфидного цинкового продукта в растворе составляет 80-120 г/л. В эту же емкость дозируют сульфат кобальта в количестве 0,1-0,5% к массе цинкового продукта. Окислителем является газообразный кислород (воздух или воздух, обогащенный техническим кислородом, технический кислород) подают в реакционную емкость с помощью диспергирующегося импеллера. В процессе переработки поддерживается температура 80-90°С. Процесс окисления сульфида цинка протекает по реакции
После окончания процесса окисления сульфидов твердый продукт, содержащий оксиды цинка и железа, ферриты и т.п., отфильтровывается и направляется на переработку путем выщелачивания в серной кислоте с дальнейшим извлечением цинка из раствора и твердых продуктов по известной гидрометаллургической схеме переработки. Фильтрат, содержащий сульфат натрия, поступает на регенерацию щелочи и получение гипсового шлама путем его обработки гашеной известью. После сушки гипсового шлама получают гипс (ГОСТ 125-79) и отправляют его на цементные заводы. Регенерированный раствор щелочи сново используется в процессе окисления сульфидного цинкового продукта.
Предложенный способ испытан в лабораторных условиях.
Испытания показали, что переработка сульфидного цинкового продукта путем растворения сульфидов цинка в водном растворе едкого натра с концентрацией 3-10 г/л в присутствии газообразного кислорода в области температур 80-90°С при добавке сульфата кобальта в количестве 0,1-0,5% к массе цинкового продукта позволяет заметно повысить скорость окисления сульфидов и после регенерации едкого натра получать гипс, соответствующий ГОСТу 125-79.
Пределы изменения количества добавки сульфата кобальта связаны с содержанием железа в сульфидном цинковом продукте. Так, при содержании железа в пределах 25-30% расход каталитической добавки сульфата стронция снижается до 0,1% к массе цинкового продукта, а при содержании железа 5-10% расход сульфата кобальта увеличивается до 0,5% к массе цинкового продукта. Пределы изменения концентрации едкого натрии в водном растворе щелочи обеспечивают максимальный выход окисленного цинка с твердым продуктом. Так, при концентрации щелочи более 10 г/л заметно увеличивается переход в раствор окисленного цинка, а при концентрации менее 3 г/л начинает замедляться процесс окисления сульфидов.
Проверку способа осуществляют следующим образом.
4
2
100 г сульфидного цинкового продукта состава, %: цинк 25,2, железо 23,4, сера 39,5, медь 0,85,свинец 0,34, растворяли в 1 л водного раствора 5 г/л NaOH. Добавка сульфата кобальта составляла 0,15% к массе цинкового продукта. Процесс проводили при температуре 85°С. С помощью диспергирующего устройства подавали воздух, обогащенный техническим кислородом. В аналогичных условиях был проверен известный способ. Процесс окисления сульфидов протекал 20 час. Затем раствор отфильтровывали. В фильтрат вводили гашеную известь в количестве - в пересчете на кальций - 50 г для регенерации щелочи и получения гипса. После фильтрации, сушки и прокалки при температуре 150°С получен полуводный гипс CaSO· 0,5HO в количестве 180 г, отвечающий требованиям ГОСТ 125-79. В известном способе гипс по ГОСТу не был получен из-за частичного перехода в него ионов аммония и цинка.
В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способа переработки сульфидного цинкового продукта.
Наименование способа
Добавка CoSO<sub>4</sub>, % к массе цинкового продукта
Т°, С
Концентрация щелочи в растворе
Продолжительность, час
Степень окисления S<sup>-2</sup> до SO<sub>4</sub>, %
Содержание Zn, мг/л в растворе, в щелочном растворе сульфата натрия
Примечание
Предлагаемый
0,15
85
NaOH
20
98,8
1,8
Получен по ГОСТу гипс
5 г/л
Известный
0
85
NH<sub>4</sub>OH
20
51,4
10,5
Не получен
5 г/л
Как видно из полученных данных, при использовании предлагаемого способа переработки сульфидных цинковых промпродуктов скорость окисления сульфидной серы и полнота окисления возрастают с 51,4 до 98,8% в сравнении с известным способом. Решается при этом вопрос утилизации гипсового шлама путем его переработки на полуводный гипс, отвечающий требованиям ГОСТа.