со
00 4 Ю « Изобретение относитс к гидрометаллургическому способу получени сурьмы и может быть использовано в гидрометаллургической промьшлеиности . Известен способ гидрометаллургического получени сурьмы, включающий выщелачивание сурьмы из сьфь и выделение металла из полученных раство ров, причем выделение сурьмы из раст вора может быть осуществлено цементацией цинком или алюминием | 1 . Недостатками этого способа вл ютс затраты дорогосто щих цветных металлов, незначительные скорости самого процесса цементации и необходимость рафинировани получаемой сурьмы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату вл етс способ гидрометаллургического получени сурьмы, включающий выщелачивание ее из сырь электролитическое выделение из раствора с возвратом оборотного электролита на выщелачичание. По известному способу сурьм ное сырье подвергают вьпцелачиванию оборотным электролитом , содержаищм 100-110 г/л и 18-20 г/л Sb. Концентраци сурьмы в процессе вьпцелачивани , про водимого при перемешивании и темпера туре раствора 90-94 0, увеличиваетс до 60 г/л. Далее готовьй раствор смешиваетс с оборотным электролитом товарных ванн до концентрации сурьмы 20-25 г/л и подаетс на основной электролиз 23.Однако в процессе электролиза в электролите происходит накопление балластных солей продуктов окислени сульфидной серы (тиосульфата, сульфита и сульфата натри ). Это приводит к снижению выхода сурьмы по току. Стабильными состав электролита поддерживают путем вывода его части из расчета 3,5-4 м на 1 т кат.одной сурьмы в соленакопитель после его обеднени по сурьме до 3-3,5 г/л. Обеднение раствора по сурьме до указанного содержани провод т в каскадно расположенных электролизерах , соединенных по раствору последовательно. Полное выделение сурьмы из электролита невозможно в св зи со значительной концентрацией пол ризацией, котора , в свою очередь, смещает катодньв потенциал до потенциала интен сивного выделени примесей и водорода . При этом резко ухудшаютс санитарные услови работы (вьщел етс стибин SbHj и значительное количество аэрозолей ) . Технико-экономические показатели процесса электролиза сурьмы резко ухудшаютс - выход по току снижаетс до 10-12%, напр жение на ванне каскада возрастает до 3,4-3,6 В, расход электроэнергии составл ет 8-10 тыс.кВтч/т сурьмы. Сброс отработанного электролита вл етс вынужденной операцией, предотвращающей резкое снижение выхода сурьмы по то- ку, но одновременно увеличивающей потери сурьмы (на каждую тонну катодного металла тер етс 20-25 кг сурьмы). Извлечение сурьмы в катодный металл из сульфидно-щелочных электролитов составл ет 95%, причем потери сурьмы со сбросным электролитом составл ет 1,2-1,5%, с отвальными кеками после выщелачивани - 3,5-3,8%. Целью изобретени вл етс повышение степени извлечени сурьмы. Поставленна цель достигаетс тем, что сргласно способу гидрометаллического получени сурьмы, включающему выщелачивание ее из сырь , электролитическое выделение из раствора с возвратом оборотного электролита на вьщелачивание, отработанный электролит обрабатывают двуокисью марганца при перемешивании и аэрации с расходом воздуха 2,5-4,5 л/мин-л раствора до содержани сурьмы в осад ке 10-40% с последующей обработкой его оборотным электролитом. Способ гидрометаллургического получени сурьмы осуществл етс следующим образом. Из сурьм ного флотационного концентрата (50% Sb) сурьму выщелачивают оборотным сульфидно-щелочным сурьм ным электролитом (20 г/л Sb) . Пульпу осветл ют,, получа готовый электролит (60-64 г/л Sb). Готовый электролит направл ют на электролиз сурьмы в товарных ваннах, включающих систему циркул ции оборотного электролита . В процессе электролиза в электролите накапливаютс балластные соли (тиосульфат), выход по току снижаетс . Часть электролита отвод т на ванны объединени , где сурьму доизвлекают. После снижени концентрации сурьмы до 3,1 г/л отработанный сульфидно-щелочной сурьм ный электI1 ролит направл ют на операцию извлечени сурьмы. Электролит смешивают с природной двуокисью марганца (катализатор ) и интенсивно перемешивают при аэрации воздухом. Сурьма окисл етс до п тивалентного состо ни и в виде NaSb(OH)jj выпадает в осадок. Извлечение сурьмы в осадок 96-97%. Пример. К 200 г сурьм ного флотационного концентрата, содержащего 50% сурьмы, добавл ют 2,04 л нагретого до 95-98 с оборотного сульфидно-щелочного электролита (уд.вес 1,18 г/см) следующего состава, г/л: сурьма 20; NajS 90; NaOH 30; Na S OgSO; 15; 60 в соотношении Т:Ж 1:12. Пульпу перемешивают в течение 30 мин. После этого перемешивание прекращают, пульпу осветл ют и осветленный раствор отдел ют от осадка (заканчиваетс операци вьш1елачивани ). Готовый элект ролит (осветленный раствор), содержащий 72,18 г/л сурьмы, направл ют на электролиз в трех товарных ваннах (объем ванны 9000 мл) со стальными электродами с катодной поверхностью 405 см, предварительно смешива с оборотным сульфидно-Щелочным электролитом в соотношении 1:10. Скорость циркул ции электролита в ванне поддерживают 900 мл/ч. Токова нагрузка составл ет 5 А при катодной плотности тока 360-380 А/м, средн температура 70-75 С. Среднее напр жение на ванне 2,4 В, выход по току, Вт 71,6%, энергоемкость по посто н ному току W 3700 кВч/Ti Электролиз провод т в течение 28 ч. Получают 273,35 г товарной сурьмы и вывод т 2 л оборотного сульфидно-щелочного электролита (СШЭ) приведенного состава . 2 л оборотного СШЭ заливают в ванну электролиза обеднени (Vgg,, 900 мл) с ее системой циркул ции. Скорость циркул ции электролита в ванне 1800 мл/ч. Катодна поверхность 135 см, токова нагрузка 5 А катодна плотность тока 300-380 А/м, среднее напр жение на ванне 3,46 В, выход по току, Вт - 11,27%, Электролиз провод т в течение 66 ч до содержани сурьмы в отработанном СЩЭ 3,1 г/л (по анализу). Потом провод т извле чение сурьмы из отработанного СЩЭ. К одному литру отработайкого сульфидно-щелочного 244 сурьм ного электролита, содержащего , г/л: Sb 3,1; 100; NaOH 15; 100; N32803 20; 80, нагретому до 50c, добавл ют 50 г тонко измельченного (80% кл-0,074 мм пиролюзита (80% MnOg) и агитируют в механической флотационной машине при расходе воздуха 3,6 л/мин-л (раствора) в течение 2,5 ч. После чего -перемешивание прекращают, пульпу осветл ют и осветленный слой с содержанием сурьмы О,1 г/л сливают, оставл осадок. К осадку добавл ют 1 л отработанного электролита и при указанных параметрах повтор ют агитацию раствора. Процесс повтор ют 15 раз. Содержание сурьмы в осадке достигает 30%, Осадок помещают в термостатированный стакан с магнитной мешалкой, заливают электролитом объемом 1,125 л, нагретым до 90-94 0, с концентрацией, г/л: Sb 20; NajS 100; (Т:Ж 1:9); 30; NajSOj 15; Na2SO 70; .NaOH 30, nepeмешивают в течение 0,5 ч. Фильтрат содержит, г/л: сурьма 61,2; Na2S90,4; NaOH 23; , 43,6; N32.803 14,7; Na2S0 76,5, К 120 мл готового раствора (филь- . трата) добавл ют 880 мл оборотного электролита (технологи процесса). Полученньп объем раствора подвергают электролизу в замкнутом цикле при плотности тока.360-380 А/м (существующий технологический режим работы) в течение 6 ч. Основные технико-экономические показатели (ТЭП) процесса: напр жение на ванне 2,4-2,6 В, выход по току - 72,4%, вес металла - 5,9 г. Полученные ТЭП аналогичны промышленным показател м. Проведенные исследовани показали возможность снабжени потерь сурьмы со сбросными растворами без ухудшени ТЭП процесса. Дл расчета увеличени извлечени сурьмы в технологии с применением пиролюзита и аэрации отработанных растворов берутс исходные данные существующей технологии: извлечение - 95%, потери с отвальными кекам-и 3,5-3,8%, потери с отработанными растворами 1,2-1,5%, Сброс раствора, как установлено практикой работы, осуществл етс из расчета 3,5-4 м на 1 т катодной сурьмы с содержанием сурьмы 3-3,5 г/л. Исход из полученных в примере данных, можно рассчитать повышение извлечени 511384 сурьмы в сравнении с существующей технологиейо По предлагаемой схеме содержание сурьмы в отработанном растворе составл ет 0,1 г/л, что в пересчете на потери равн етс :5 0.1 г/л .( 1,2-1,5) 0,04-0,043% ( ,5) г/л Следовательно, пр мое извлечение (пи) сурьмы по предлагаемой технологии составит: ПИ 95% -f (1,2-1,5)-(0,04-0,043) 96.16-96,46%. Таким образом, извлечение сурьмы по предлагаемой схеме увеличиваетс на 1,16-1,46%. В примере даны оптимальные значени по времени ведени процесса, рас ходу пиролюзита, воздуха, температуре раствора при извлечении сурьмы и процесса вьпделачивани , основанные на проведенных по стади м процесса исследовани м. Очистка отработанного злектролита от сурьмы и перевод сурьмы в осадок Вли ние содержани пиролюзита. К одному литру отработанного СУЛЬ фидно-щелочного раствора ( 100 г NaOH 15 г/л, содержание остальных комп нентов соответствует отработанному электролиту по примеру , температура 50 С ,содержащему 3,1 г/л сурьмы, добав л ют тонкоизмельченный 80% -0,074 мм пиролюзит, содержащий 80% Мп02, и агитируют в механической флотационно машине с линейной скоростью импелле- pa 8.5 м/с и расходом воздуха 3,6л/минл раствора. Дл сравнени провод т опыт без пиролюзита. В табл приведены результаты зкспериментов. Т а б л и ц а 1 4 Вли ние расхода воздуха при проведении процесса в услови х примера, расходе воздуха О - 4,5 л/мин-л раствора , времени проведени опыта 2,5 Ч, г/л дано в табл. 2. содержании МпО, 50 Таблица 2. Расход воздуха Концентраци сурьмы л/мин-л растБ растворе, г/л вора Вли ние температуры при проведении процесса в услови х примера, времени проведени опыта 2,5 ч, содержании пиролюзита 50 г/л, температуре от 10 до показано в табл. 3 Таблица 3 Остаточна концентраци сурьмы в растворе, г/л, при температуре,°С Г 30 Г 50 I 70 Г 3,1 0,8 0,1 0,1 0,09 ..-.-... - .-.---.- -...., . Увеличение содержани пиролюзита приведет к сокращению времени процесса: так 100 г/л Мп02 позвол ет очистить раствор от сурьмы за 1 ч. Однако это приводит к работе с большим количеством осадка, что затрудн ет ведение технологического процесса , не мен сути предложенного способа . Повьп ение температуры 90 С нетехнологично , так как возможно закипание растворов. Оптимальным следует считать расход воздуха 2,5-4,5 л/мин на л раствора . Данные по содержанию сурьмы в пиролюзите приведены в табл, 4. Навеску пиролюзита 50 г (80% 0 ,074 мм) 80% МпО2 аэрируют (расход воздуха 3,6 л/мни. л раствора) в ме711384248
ханической флотационной машине(ли- температура , После 2,i ч агинейна скорость импеллера 8,5 м/с) тации раствор сливают, заливают новой с одним литром отработанного электро- порцией отработанного электролита, лита (содержание компонентов по. при- и цикл повтор ют.Контролируют снижение
меру, содержащего 3,1 г/л сурьмы.
активности пиролюзита от цикла к циклу.
Таблица