Алматы 2017 январь
жүктеу/скачать 28,19 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Химический состав усредненного цинкового сульфатного раствора от 10 экспериментов по автоклавному выщелачиванию низкосортного сульфидного цинкового
- Рентгенограмма в цифровом виде гидратного осадка после одностадийной очистки от примесей с применением Са(ОН) 2
- Результаты полуколичественного рентгенофазового анализа
- Элементный состав гидратного кека после одностадийной гидролитической очистки
- Химический состав очищенного раствора и извлечения металлов в продукты одностадийной гидролитической очистки цинкового сульфатного раствора (кек и раствор)
- Рис.3.
- Сульфатты цинк ерітіндісін қоспалардан тазарту үрдісін зерттеу. Түйіндеме.
- ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ ПО ОЧИСТКЕ РАФИНИРОВАННОЙ МЕДИ ОТ ПРИМЕСЕЙ ЗОННОЙ ПЛАВКОЙ Аннотация.
● Х и м ик о - ме та л л у рг и че ски е на ук и
№1 2017 Вестник КазНИТУ 488
Таблица 1. Химический состав усредненного цинкового сульфатного раствора от 10 экспериментов по автоклавному выщелачиванию низкосортного сульфидного цинкового концентрата Николаевского месторождения
Проба раствора Содержание элементов, г/дм 3
Zn Fe обш Fe (III) Fe (II) As
Sb раствор после автоклавного выщелачивания концентрата (исходный раствор) 1,1 134,0
11,6 10,21
1,39 0,0013
0,026
Проба раствора Содержание элементов, г/дм 3
S общ
SiO
2
Pb Cu Cd
Co раствор после автоклавного выщелачивания концентрата (исходный раствор) 34,57 3,21
0,11 7,54
0,90 0,005 Как видно из таблицы 1 полученные растворы являются представительными по содержанию и извлечению из них цинка. Однако по содержаниям примесей исходный цинковый сульфатный раствор не соответствует кондиционным требованиям товарного цинксодержащего продукта (металлического цинка или оксида цинка). В настоящей работе целью исследований является очистка растворов, полученных автоклавным выщелачиванием низкосортного сульфидного цинкового концентрата Николаевского месторождения Казахстана, от примесей железа, мышьяка, сурьмы, свинца и кремния гидролитическим способом. Гидролитический способ основан на гидролизе и осаждении гидроксидов примесей в осадок (гидратный кек) из исходного раствора при его нейтрализации и уменьшении в нем концентрации ионов водорода. При помощи данного метода можно удалять только те примеси, которые выпадают в осадок (гидратный кек) при значениях рН, меньших, чем рН образования гидроксида цинка, то есть до рН 5,6 [3-5]. Процесс нейтрализации исходного раствора реагентом-нейтрализатором (гашеной известью) осуществляется по следующим реакциям (1-4):
Ca(OH)
2 + H
2 SO 4 → CaSO 4 + 2H 2 O
(1) Fe 2 (SO 4 ) 3 + 3 Ca(OH) 2 → 3 CaSO 4 + 2Fe(OH) 3 ↓ (2) Аs 2 (SO 4 ) 3 + 3 Ca(OH) 2 → 3 CaSO 4 + 2As(OH) 3 ↓ (3) Sb 2 (SO 4 ) 3 + 3 Ca(OH) 2 → 3 CaSO 4 + 2Sb(OH) 3 ↓
(4)
Нами исследован процесс одностадийной гидролитической очистки исходного раствора от примесей железа, мышьяка, сурьмы, свинца и кремния, который состоял из 2-х этапов: 1 – предварительное доокисление остаточного содержания ионов Fe 2+ в ионы Fe 3+ , 2 – последующее осаждение ионов Fe 3+ и соосаждение гидроксидов мышьяка, сурьмы, сульфата свинца и кальция, оксида кремния (SiO 2 ). Методика проведения экспериментов На первом этапе эксперименты по доокислению ионов Fe 2+ до ионов Fe 3+ окислителем в исходном растворе выполняли в стеклянных термостойких стаканах, нагревая раствор на электрической плите при заданной температуре и выдерживая процесс в течение заданной продолжительности. Температуру контролировали лабораторным стеклянным термометром ТЛС – 2, раствор перемешивали лабораторной мешалкой БП–8000. На втором этапе для последующего осаждения Fe 3+ с другими примесями нейтрализацию раствора проводили раствором реагента- нейтрализатора также с использованием мешалки и термометра. Химический состав полученных растворов и кеков на содержание элементов определяли химическим и атомно-абсорбционным методами анализа, фазовый состав – методом полуколичественного рентгенофазового анализа на дифрактометре X'Pert MPD PRO (PANalytical) [6, 7]. ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017
489 ● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
Условия процесса доокисления ионов железа Fe 2+ (первого этапа) Для экспериментов по одностадийной гидролитической очистке был взят исходный раствор объемом 0,5 дм 3 , содержание металлов в данном растворе следующее: Zn – 67 г, Fe 3+ – 5,1 г, Fe 2+ –
0,69 г, Cu – 3,77 г, Cd – 0,45 г, As – 0,6 мг, Sb – 0,013 г, Si – 1,6 г, Pb – 0,05 г. Температура процесса – 50-60 0 С, продолжительность процесса – 30 мин, регулируемая частота вращения лабораторной мешалки БП–8000 – n = 700 об/мин. В качестве окислителя использовали марганцевую руду (MnO 2 ~30 %), расход пиролюзита на количество Fe 2+ в растворе составлял 1,1:1 по стехиометрии.
Температура процесса – 40 0 С, продолжительность процесса – 30 мин, раствор гашеной извести (Ca(OH) 2 ) добавляли порциями, увеличивая рН с 1,1 до 4,4. Для исключения потерь меди с гидратным кеком нейтрализацию исходного раствора реагентом-нейтрализатором (гашеной известью) проводили при рН раствора с 1,1 до максимального рН 4,5. Результаты исследований одностадийной гидролитической очистки раствора и их обсуждение. После одностадийной очистки получено 0,39 дм 3 очищенного раствора и большая масса гидратного кека (рисунок 1). Вес высушенного гидратного железистого кека составил 58,3 г.
Рис. 1. Гидратный железистый кек после одностадийной гидролитической очистки цинкового сульфатного раствора от автоклавного выщелачивания низкосортного сульфидного цинкового концентрата
Был проведен полуколичественный рентгенофазовый анализ гидратного железистого кека (на рисунке 2 приведена рентгенограмма в спектральном виде, в таблицах 2 и 3 – рентгенограмма в цифровом виде и результаты полуколичественного рентгенофазового анализа, соответственно).
от железа с применением нейтрализатора Са(ОН) 2
● Х и м ик о - ме та л л у рг и че ски е на ук и
№1 2017 Вестник КазНИТУ 490
Таблица 2. Рентгенограмма в цифровом виде гидратного осадка после одностадийной очистки от примесей с применением Са(ОН) 2
No. Pos. [°2Th.]
d-spacing [A]
Rel. Int. [%]
FWHM [°2Th.]
Matched by Area
[cts*°2Th.] Backgr.
[cts] Height
[cts] 1 11,6338 7,60042 88,68
0,36 00-036-0432 184,42 21
384,21 2 20,7541 4,27646 83,74
0,36 00-036-0432; 01-071-0911 174,13
22 362,78
3 26,1961
3,3991 14,32
0,36 01-071-0911 29,79 23
62,06 4 29,1351 3,06256 100
0,36 00-036-0432 207,95 24
433,23 5 31,1234 2,8713 22,89
0,72 00-036-0432; 01-079-1349 95,18
24 99,15
6 33,3835
2,68189 29,72
0,36 00-036-0432 61,8 25
128,74 7 40,6626 2,21702 18,24
0,36 00-036-0432; 01-071-3809 37,93
26 79,02
8 43,5084
2,07838 12,46
0,48 00-036-0432; 01-079-1349; 01-074-1002 34,54 27
53,97 9 48,0231 1,89299 7,52
0,72 00-036-0432; 01-074-1002 31,28
28 32,59
10 50,3784
1,80987 14,4
0,36 00-036-0432; 01-071-3809 29,94
28 62,38
11 56,7952
1,61968 10,66
0,36 00-036-0432 22,17 28
46,18
Таблица 3. Результаты полуколичественного рентгенофазового анализа No
Visible Ref.
Code Compound Name Chemical Formula Score
Scale Factor
SemiQuant [%]
1 True
00-036- 0432
Gypsum CaSO
4 ·2H
2 O 77 0,771 72
2 True
01-071- 0911
quartz high ( SiO
2 )0.88
52 0,109
4 3 True 01-079- 1349
ankerite HP Ca.997 (Mg.273 Fe.676 Mn.054 ( CO 3 ) 2
42 0,371 1 4 True 01-074-
1002 diiron silicate, Fe-Ringwoodite, syn Fe 2 (SiO 4 ) 32 0,091
4 5 True 01-071- 3809
hydrate of iron oxide Fe 2 O 3 ·3H 2 O 35 0,037 21
По результатам рентгенофазового анализа установлено, что в кеке от одностадийной гидролитической очистки: основу гидратного кека составляет – гипс (CaSO 4 ·2H 2 O) – 72 % с включениями гидроксидов железа (Fe 2 O 3 ·3H
2 O) – 21 %, мышьяка, сурьмы (As(OH) 3 , Sb(OH) 3 ),
соединений свинца и кремния в виде PbSO 4 и SiO 2 (кварц – 4 %). Обнаружены также другие фазообразования: фаялит (соединение железа и оксида кремния) – 4 % и анкерит ( минерал – сложный карбонат из группы доломита, с примесями железа и марганца) – 1 %.
В таблице 4 приведен элементный состав гидратного кека, в таблице 5 – химический состав очищенного раствора и извлечения металлов в продукты одностадийной гидролитической очистки цинкового сульфатного раствора (кек и раствор), определенные химическим и атомно- абсорбционным методами анализа [6,7].
ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017
491 ● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
Таблица 4. Элементный состав гидратного кека после одностадийной гидролитической очистки
Проба кека Элементы Са
Zn Fe
As Содержание г 11,43
11,82 5,47
0,001 мг % 19,60 20,28 9,39
0,0017 Проба кека Элементы Sb
SiO 2
Pb Cu
Cd Содержание г 0,0116
1,5 0,04
0,72 0,12
% 0,02
2,68 0,07
1,24 0,21
Таблица 5. Химический состав очищенного раствора и извлечения металлов в продукты одностадийной гидролитической очистки цинкового сульфатного раствора (кек и раствор)
рН Элементы рН 0
рН к
Fe 3+
Cu содержание в растворе, г/дм 3
извлечение в раствор, % извле- чение в
кек, % содержание в растворе, г/дм
3
извлечение в раствор, % извле-
чение в кек, % 1,1
4,4 0,11
0,8 99,0
7,55 78,2
19,24 рН
Элементы рН 0
рН к
Cd Sb содержание в растворе, г/дм
3
извлечение в раствор, % извлечени е в кек, % содержание в растворе, г/дм
3
извлечение в раствор, % извлечение в кек, % 1,1
4,4 0,79
68,9 28,4
0,4 1,08
98,45 рН
Элементы рН 0
рН к
Si Zn содержание в растворе, г/дм
3
извлечение в раствор, % извлечени е в кек, % содержание в растворе, г/дм
3
извлечение в раствор , % потеря,
% 1,1
4,4 0,078
1,9 97,5
141,47 82,3
17,65
Из таблиц 4 и 5 видно, что при одностадийной гидролитической очистке раствора доокисление ионов железа Fe 2+
происходило практически полностью, в полученном растворе его не обнаружили. В гидратный кек осаждалось железо на 99,0 %. Вместе с железом происходили гидролиз и очистка раствора от мышьяка, свинца практически полностью (более, чем на 99 %), от сурьмы (на 98,45 %), от кремния (на 97,5 %). В осадок вместе с железом также частично перешли медь – 19,24 % и кадмий – 28,4 %. Ввиду того, что основную массу гидратного кека составляет гипс, который имеет большую сорбционную способность по отношению к сульфатам, отмечалась большая потеря цинкового сульфатного раствора и, соответственно, цинка (17,65 %). Это подтверждается результатами химического и атомно-абсорбционного анализов гидратного кека и очищенного раствора (таблицы 4 и 5). Технологическая схема одностадийной гидролитической очистки раствора от автоклавного выщелачивания низкосортного цинкового концентрата Николаевского месторождения Казахстана приведена на рисунке 3.
● Х и м ик о - ме та л л у рг и че ски е на ук и
№1 2017 Вестник КазНИТУ 492
сульфатного раствора от примесей
железа на 99,0 %, практически полностью от мышьяка и свинца, от сурьмы на 98,45 % и кремния на 97,5 %. Получен гидратный железистый кек, основу которого составляет – гипс (CaSO 4 ·2H
2 O) – 72 % с включениями гидроксидов железа (Fe 2 O 3 ·3H
2 O) – 21 %, мышьяка, сурьмы (As(OH) 3 , Sb(OH) 3 ),
соединений свинца и кремния в виде PbSO 4 и SiO 2 (кварц – 4 %). Полученный кек пригоден для использования в строительстве автомагистралей.
ЛИТЕРАТУРА [1]
Садыков С.Б. Автоклавная переработка низкосортных цинковых концентратов. – Екатеринбург: УрО РАН. 2006. – 581 с. [2]
Жунусова Г.Ж., Беделова Ж.Д., Кальянова О.А., Буршукова Г.А. Исследование процесса сернокислотного автоклавного выщелачивания цинка из низкосортного сульфидного цинкового концентрата месторождения Казахстана.//Вестник КазНИТУ. Алматы – 2016, № 5. [3]
Ходов Н.В., Тертичная Л.А. и др.; опубл. 30.01.1994. [4]
Пат. 747140 RU. Способ очистки растворов от примесей / Пименов В.Б., Зуев А.И., Старцев В.Н. и др.;пу обл. 27.09.1999. [5]
Пат.
№ 2352652
РФ. Способ
переработки сульфидных цинковых продуктов / Л.А. Казанбаев, П.А. Козлов, А.В. Колесников; опубл. 20.04.09. – 3 с: ил. [6]
Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т.2. – М.: Химия, 1971. С. 453. [7]
Химико-спектральные методы. Инструкция № 155-ХС. Атомно-абсорбционное определение меди, цинка, кадмия, висмута, сурьмы, свинца, кобальта, никеля, железа и марганца в горных породах, рудах и технологических растворах. – М.: ВИМС, 1978. ҚазҰТЗУ хабаршысы №1 2017
493 ● Х и м ия - ме т а л л ург ия ғ ы л ы мда ры
Жүнісова Г.Ж., Кальянова О.А., Сыдықанов М.М., Анарбеков К.К., Беделова Ж.Д. Сульфатты цинк ерітіндісін қоспалардан тазарту үрдісін зерттеу. Түйіндеме. Мақалада Қазақстанның Николаевское кенорнының төменсортты сульфидты концентраттарын автоклавты шаймалау үрдісінен кейінгі ерітінділерді бірсатылы гидролитикалық тазарту үрдісінің оңтайлы технологиялық шарттары мен нәтижелері келтірілген. Зерттеу нәтижесінде темірден 99,0 %, мышьяк пен қорғасыннан айтарлықтай толығымен (99 %-дан аса), сурьмадан 98,45 % және кремнийден 97,5 %- ға тазартылған сульфатты ерітінді алынды. Сонымен қатар, гидратты темір қалдығы алынып, оның негізгі құрамы темір, мышьяк, сурьма және марганец, қорғасын мен кремний гидроксидтері қоспаларын құрайтын гипстен тұратындығы анықталды, және ол автомагистраль құрылысында қолданысқа ие бола алады.
тотықтыру, темір иондары, рентгенофазалық талдау, бейтараптандырғыш, гидратты темір қалдығы.
Zhunusova G.Zh., Kalyanova О.А., Sydykanov М.М., Anarbekov К.К., Bedelova Zh.D. Research process cleaning of zinc sulphate solution from impurities Summary. The article presents results and optimum process conditions of the process of one-step purification of hydrolytic solution obtained after the pressure leaching of low grade zinc concentrate Nicholas deposits in Kazakhstan, from impurities. In result the sulfate solution was obtained, purified from impurities: iron on the degree of 99.0%, lead and arsenic almost completely was purified (over 99%), antimony - 98.45%. silicon - 97.5%. Also we obtained hydrated ferric cake, which is based the gypsum with inclusions of hydroxides of iron, arsenic, antimony; lead and silica sulfate. This cake can be used in the construction of highways. Key words: hydrolytic treatment, low-grade zinc concentrate, one-step purification, oxidation of the iron ions, X-ray analysis, neutralizer, hydrated ferric cake.
Т.С. Даулетбаков, Н.К. Досмухамедов, Е.Е. Жолдасбай, Г.Б. Нурлан, М.Б. Курмансеитов (НАО Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И. Сатпаева, Алматы, Республика Казахстан)
новых способов (методов) получения сверхчистых металлов. Несмотря на ограничения по применению способа зонной плавки в производстве, которые в основном были связаны со сложностью аппаратурного оформления и др., развитие техники и технологии значительно расширили его возможности и применение для получения широкого спектра сверхчистых металлов. В настоящей работе отработаны основные узлы, блоков установки зонной плавки с проведением технологических опытов по очистке металлов от примесей с получением сверхчистых металлов. Предварительно проведенные тестовые опыты по отработке основных узлов и блоков установки показали надежность и стабильную их работу при очистке меди от примесей. Показана принципиальная возможность разработанной установки зонной плавки для очистки металлов от примесей. При этом очень важным представляется установление зависимости изменения температурного градиента и времени выдержки жидкой зоны на конечную степень очистки меди от примесей. жүктеу/скачать 28,19 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|