Способ получения смеси медного и цинкового купоросов из свинецсодержащих пылей

(51) 22 7/00 (2011.01) 22 7/02 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Задачей изобретения является разработка способа получения смеси медного и цинкового купоросов, в котором для ускорения и обеспечения полноты окисления мышьякаи железаи последующим их осаждением применяется суспензия известняка или известь-пушонки а нейтрализацию остатков серной кислоты проводят 30 известковым молоком. Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение экологически чистого процесса с высокой избирательной способностью,получение смеси медного и цинкового купоросов из отходов, имеющих самостоятельное практическое применение в защите сельскохозяйственных растений в качестве фунгицида контактного действия.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт защиты и карантина растений(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ МЕДНОГО И ЦИНКОВОГО КУПОРОСОВ ИЗ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ(57) Изобретение относится к способу получения смеси медного и цинкового купоросов - продуктов получаемого из свинецсодержащих отходов медного производства, которые могут найти применение в защите сельскохозяйственных растений в качестве фунгицида контактного действия. Изобретение относится к способу получения смеси медного и цинкового купоросов - продуктов получаемого из свинецсодержащих отходов медного производства, которые могут найти применение в защите сельскохозяйственных растений в качестве фунгицида контактного действия. В медном производстве Казахстана высокотемпературные процессы переработки медных концентратов приводят к образованию значительного количества пылей с повышенными содержаниями цветных металлов. Эту свинецсодержащую пыль в связи с отсутствием эффективной технологии переработки накапливают в хранилищах, что создает большие экологические и экономические проблемы. В связи с этим возникает необходимость в утилизации свинецсодержащих пылей, с целью извлечения из них ценных металлов,и создания безотходных и экологически чистых промышленных технологии для получения препаратов фунгицидного действия с защитными(искореняющими) свойствами от грибных и бактериальных болезней сельскохозяйственных культур. Известен способ переработки свинцовоцинковых пылей из возгонов, включающий выщелачивание в растворе гидроокиси натрия,разделение раствора и нерастворимого остатка,выделение свинца из раствора в металлическом виде цементацией цинковым порошком (Авторское свидетельство СССР 1118702 МПК С 22 В 7/02 Опубл. 15.10.84. Бюл. 38). Существенными недостатками известного способа является необходимость использования дорогостоящих импортных реагентов, гидроокиси натрия и металлического цинка, перерасход цинка за счет его частичного перехода в раствор, к тому же конечной продукцией является только металлический свинец. Известен способ переработки аккумуляторного лома и свинцовой пыли в присутствии карбоната натрия и углесодержащего восстановителя (РФ Патент 2098502 МПК С 22 В 7/02 С 22 В 15/00 С Способ переработки свинецсодержащих пылей. Опубл. 10.12.97. Бюл. 34). Существенным недостатком известного способа является высокая температура процесса, в результате чего часть свинца в виде оксидов возгоняется, не успев восстановиться. Кроме того,все примеси, находящиеся в исходном материале,переходят в восстановительную форму и сильно загрязняют металлический свинец. Присутствие серы в восстанавливаемом продукте приводит к накоплению ее в расплаве в виде сульфата натрия(Тпл 890) и, в конечном счете, к загустеванию и замерзанию расплава. Таким образом, конечная задача - переработка свинецсодержащих отходов полностью не решается. В работе (Пономорев В.Д. Щелочной способ переработки пылей свинцовых заводов, Изв. АН 2 КазССР,сер. Горное дело. Металлургия. Строительство и стройматериалы,1957,В.4) выщелачивание пылей проводят раствором едкого натрия. При этом выделяется свинец из раствора в металлическом виде. Недостатком способа является многостадийность, плохое разделение свинца и цинка из щелочного раствора и трудности,связанные с фильтрацией раствора. При реализации данного способа отсутствует возможность создания экологически чистого процесса комплексной переработки свинецсодержащей пыли с извлечением сопутствующих компонентов. Известен способ переработки пылей свинцового производства, включающий гидротермическую обработку исходного сырья, который проводится смесью соляной и уксусной кислот при температуре 90-100(Авторское свидетельство СССР 1252374, МПК С 22 В 7/02, Опубл. 23.08.1986. Бюл.31). Недостатками данного способа является отсутствие возможности создания экологически чистого процесса комплексной переработки пылей свинцового производства с извлечением сопутствующих компонентов,использование высокой температуры обработки ведущей к большим расходам соляной и уксусной кислот. Известен способ (А. с. СССР 263144, МПК С 22 В 7/02, Опубл. 04.11.1970, Бюл.7) переработки пылей выщелачиванием серной кислотой при температуре 95 в присутствии таких добавок, как сернистый натрий, ксантогенат, пенообразователь и флотацией. При этом происходит селективное извлечение меди, свинца и цинка из пылей медеплавильного производства. Существенными недостатками известного способа являются использование таких дорогостоящих реагентов, как сернокислый натрий,ксантогенат и фенол-пенообразователь, которые являются очень сильными токсичными загрязнителями окружающей среды, высокая температура выщелачивания, ведущая к большому расходу серной кислоты. В данном способе также не раскрыты последующие процессы переработки по получению конечного продукта. Задачей изобретения является разработка способа получения смеси медного и цинкового купоросов, в котором для ускорения и обеспечения полноты окисления мышьякаи железаи последующим их осаждением применяют суспензии известняка и известь-пушонки, а нейтрализацию остатков серной кислоты проводят 30 известковым молоком. Техническим результатом предлагаемого способа является обеспечение экологически чистого процесса с высокой избирательной способностью,получение смеси медного и цинкового купоросов из отходов, имеющих самостоятельное практическое применение в защите сельскохозяйственных растений в качестве фунгицида контактного действия. Способ осуществляется следующим образом В стадии выщелачивания пыли подавали воду или оборотный раствор,серную кислоту плотностью 1,83-1,84 г/см 3 и при перемешивании свинцовую пыль. Реакционную смесь нагревали до 60 и перемешивали в течение 1 ч., охлаждали воздухом до температуры 45 и перекачивали на фильтрацию. После фильтрации фильтрат пропускали через контрольный фильтр и подавали на стадию осаждения железа и мышьяка. Раствор фильтрата,перекаченный для проведения осаждения железа и мышьяка, нагревали до температуры 85, по порциям прибавляли необходимое количество известняковой суспензии(до 4,50.3), включали воздух для полного окисления железа. Мышьяк выводится из технологического цикла связыванием его с железом. Так как содержание железа в растворе больше концентрации мышьяка в этом же растворе, это позволяет без дополнительных затрат связать и осадить весь мышьяк. После реакционную смесь направляли на фильтрацию. Фильтрат после фильтрации поступал в стадию осаждения медно-цинкового кека, куда после нагрева фильтрата до температуры 85 подавали раствор осадителя -известь-пушонку. Фильтрат обрабатывали раствором осадителя для извлечения меди и цинка, дозируя по порциям осадитель в течение 50 минут. По достижении значения 5,5 дозировку суспензии известь-пушонка прекращали,выжидая 15-20 минут до завершения реакции. Полученную при этом реакционную смесь перекачивали на фильтрацию. Образовавшийся медно-цинковый кек собирали и направляли на сульфатизацию. Перед сульфатизацией для образования перемешивающей суспензии подавали фильтрат или маточник после кристаллизации медного и цинкового купоросов, затем при перемешивании в суспензию по порциям дозировали серную кислоту плотностью 1,83-1,84 г/см 3 ираствора 3. При окончании сульфатизации в раствор по порциям добавляли суспензию известь-пушонки для нейтрализации остаточной серной кислоты. Раствор после нейтрализации перекачивали для упаривания сульфатов меди и цинка до содержания цинка в растворе 260 г/л, далее раствор медного и цинкового купоросов кристаллизовали. Кристаллизацию проводили при интенсивном перемешивании до достижения температуры суспензии 10-15 С. Фильтрацию кристаллов медного и цинкового купоросов осуществляли на нуч-фильтрах,маточник возвращали для упаривания,либо после одно-двукратного использования в цикле упаривания - кристаллизация направляли для очистки раствора от примесей. Кристаллы медного и цинкового купоросов - как готовый продукт отправили по назначению. Примеры использования предлагаемого способа. Пример 1. Был проведен процесс одностадийного и двустадийного выщелачиваний свинцовой пыли серной кислотой для извлечение цинка, меди и примеси железа при соотношениях ТЖ 12,5,при температуре 60,продолжительностью выщелачивания 1 час и концентрацией серной кислоты 36 г/л. Степени выщелачиваний , С исоответственно равнялись при одностадийном -74,53 68,82 и 10,80, при двустадийном -81,53 74,85 и 15,13. Примеры 2. Были проведены одно - и двустадийные выщелачивания свинцовых пылей для выяснения степени извлечений , С ипри соотношениях ТЖ 12,5, температуре 60,продолжительностью выщелачивания 1 час и концентраций серной кислоты 44 г/л. Полученные результаты приведены в таблице 1. Влияние кратности выщелачивания свинцовых пылей и концентрации серной кислоты на извлечение металлов (ТЖ 12,5- 60 С продолжительность выщелачивания 1 час) Таблица 1 24,г/л 36 44 Как видно из результатов исследования (таблица 1), двустадийное выщелачивание пылей приводит к увеличению степени извлечения металлов. Следует отметить, что при выщелачивании пылей значительную роль играет концентрация серной кислоты. Пример 3. Для полной очистки раствора от железа и мышьяка, а также осаждения медного кека,применяли раствор сернокислотного выщелачивания по примеру 2. В качестве осадителя 3 железа и мышьяка был использован дешевый и доступный реагент -известняк. Процесс осаждения железа и мышьяка 40-50 раствором взвеси известняка проводился приреакционной смеси 4,5, температуре 85, продолжительностью реакции 50 мин, при барботирующим через раствор воздухом, т.к. в указанной областипроисходит осаждение гидроксида железа . Результаты исследования показали, что железо и мышьяк осаждаются практически полностью на 99-100. При этом цинк и медь остаются в растворе. Процесс осаждения меди и цинка в медноцинковый кек проводился 50 раствором известьпушонки при 5,3 температуре 85 и продолжительностью осаждения 1 час. Медь осаждалась на 96,23, цинк - на 96,4. Об этом свидетельствуют составы растворов выщелачивания до и после осаждения меди (таблица 2). Показатели процесса осаждения меди и цинка из растворов выщелачивания свинцовой пыли 1 .Степень выщелачивания меди и цинка в медно-цинковый кек - 96 2. Расход известняка на 1 кг осажденной меди и цинка - 1,2 кг 3. Расход извести-пушонки на 1 кг осажденной меди и цинка - 1,78 кг 4. Продолжительность стадии осаждения меди и цинка- нагрев раствора до 85 -1 ч- осаждение меди и цинка -2 ч. Полученный медно-цинковый кек может быть использован в дальнейшем для получения смеси медного и цинкового купоросов. Состав растворов до и после осаждения меди, г/л Примеры 4. Стадия нейтрализации раствора сульфата меди проводилась известковым молоком(30) для нейтрализации остатков серной кислоты и окончательной очистки от примесей органических веществ, цинка, железа, свинца и мышьяка, а также механических загрязнений. Технологические параметры нейтрализации раствора сульфата меди- 5,6 Определены технологические параметры операций выпаривания раствора медного купороса- содержание меди в растворе,- при котором заканчивается упаривание-260 г/л. Технологические параметры операций кристаллизации медного купороса- температура суспензии медного и цинкового купоросов начало Показатели процессов выпаривания и кристаллизации медного и цинкового купоросов 1. Содержание цинка в растворе до упаривания- 9 ч. Полученный медный и цинковый купоросы имеют хорошую кристаллическую структуру со средним размером кристаллов. Проведены исследования процессов получения медного и цинкового купоросов для фунгицидного препарата, установлены концентраций основных реагентов, соотношения фаз твердаяжидкая,продолжительности, стадийности и температуры процессов получения смеси сульфатов меди и цинка Основные параметры стадий технологии получения медного купороса из свинцовой пыли Жезказганского медеплавильного завода Таблица 3 Стадии процессов Параметры режимов проведения процессов технологии температура концентрация продолжительность соотношение фаз основного реагента процесса Выщелачивание 60 33,1 г/л Н 2 О 4 1 час 12,5 сернокислотное Осаждение железа и 85 50 р-р известняка 50 мин мышьяка Осаждение меди 70 50 р-р известь 1 час пушонки Сульфатизация медного 70 93-96-ный р-р 40 мин 12,5 кека 24(1,83-1,84 г/см 3) Нейтрализация раствора 75 30 извести в 30 мин медного купороса известковом молоке Упаривание раствора 90 5 час медного купороса Кристаллизация раствора 90 6 час медного купороса На рисунке приведена принципиальная технологическая схема получения медьцинксодержащего продукта из свинцовых пылей,представляющая собой сокращенную схему переработки пылей с получением медного и цинкового купоросов - конечного продукта и в товарном виде готова к применению по назначению. Технологическая схема состоит из следующих основных семи стадий- сернокислотное выщелачивание свинцовых пылей- осаждение примесей железа и мышьяка- упаривание раствора сульфата меди и цинка- кристаллизация медного и цинкового купоросов. Преимущества изобретения для извлечения меди и цинка выбранным способом переработки свинцовых пылей с применением серной кислоты являются- проведение процессов при более низких температурах- селективное действие растворителей на извлечение меди и цинка, не затрагивая основную массу сырья- повышение степени извлечения меди и цинка за счет уменьшения числа стадии передела возможность применения простой аппаратуры- применение в выбранном способе переработки свинцовых пылей дешевых и доступных реагентовосадителей. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения смеси медного и цинкового купоросов,включающий сернокислотное выщелачивание свинцовых пылей, отличающийся тем, что для осаждения железа и мышьяка добавляют суспензию известняка приреакционной смеси 4,5, температуре 85, причм осадители вводят в раствор поэтапно по окончании сульфатизации, а нейтрализацию остатков серной кислоты проводят 30 известковым молоком.