Способ получения сурьмы из концентрата - RU2219267C1

Чертежи

Описание

Способ относится к металлургии цветных металлов и, в частности, к металлургии сурьмы.

Сурьмяные концентраты содержат сурьму в сульфидной форме (минерал-антимонит Sb₂S₃). Попутными металлами являются золото и серебро. Известные промышленные способы получения сурьмы из концентрата [1] предусматривают их плавку (непосредственно или после обжига) с получением чернового металла или выщелачивание раствором сернистого натрия с электроосаждением сурьмы; черновой или катодный металл подвергаются огневому рафинированию с получением марочной сурьмы.

Недостатками указанных способов являются загрязнение окружающей среды серосодержащими выбросами (в пирометаллургических схемах - сернистым газом, в гидрометаллургической схеме - отвальным электролитом), высокий расход дорогостоящих реагентов, пониженное извлечение сурьмы (85-90%) и благородных металлов (75-85%).

Известен способ переработки сурьмяных материалов выщелачиванием хлорным железом с извлечением сурьмы 92-95% и осаждением оксихлорида сурьмы [2], получением окиси сурьмы. При этом возникает проблема освобождения сурьмы от хлора, что усложняет технологическую схему и приводит к дополнительным потерям металла.

Недостатком способа в случае получения металла является необходимость восстановительной плавки, сопровождающейся потерей хлорида сурьмы и загрязнением атмосферы.

Наиболее близким техническим решением является способ переработки висмутовых сульфидных концентратов путем выщелачивания сульфидных концентратов раствором соляной кислоты в присутствии хлорного железа с концентрацией 0,1-1,5 моль/л [3].

Недостатком подобного способа является недостаточное извлечение сурьмы в раствор при высоких затратах реагентов.

Задачей изобретения является исключение загрязнения окружающей среды серосодержащими выбросами, повышение извлечения сурьмы и попутных благородных металлов, снижение затрат реагентов.

Технический результат изобретения выражается в повышении извлечения сурьмы и благородных металлов в самостоятельные продукты.

Технический результат достигается тем, что в способе получения сурьмы из концентрата, включающем выщелачивание концентрата кислым раствором хлорного железа, согласно изобретению от полученной после выщелачивания пульпы отделяют серу, нерастворимый кек, содержащий благородные металлы, и раствор сурьмы, направляемый на осаждение сурьмы электролизом с последующим его возвращением на выщелачивание.

Технический результат также достигается тем, что:
- при выщелачивании концентрация хлорного железа в кислом растворе составляет 300-560 г/л;
- электролиз осуществляют на катоде, отделенном от анодной секции диафрагмой;
- после отделения серы от нерастворимого кека, содержащего благородные металлы, его повторно выщелачивают в кислом растворе хлорного железа;
- в качестве кислого раствора хлорного железа используют отработанный электролит с анодной секции;
- серу от нерастворимого кека, содержащего благородные металлы, отделяют флотацией в виде пены продувкой воздухом в присутствии вспенивателя и флоторегента.

По предлагаемому способу сульфидный сурьмяный концентрат выщелачивают при 60-90^oС в растворе 300-560 г/л хлорного железа, подкисленного соляной кислотой до 10-25 г/л НСl с расходом раствора до т:ж=1:5.

В результате реакции Sb₂S₃+6FeCl₃=2SbCl₃+6FeCl₂+3S сурьма переходит в раствор, а элементарная сера и золото остаются в нерастворимом кеке.

От пульпы отделяют кек благородных металлов. Из раствора извлекают сурьму цементацией на железной стружке или (предпочтительно) электролизом. Для этого раствор заливают в катодную секцию электролизера и проводят электролиз с осаждением на катоде сурьмы по реакции. Sb⁺³+3е=Sb.

В анодной секции электролизера электролит обогащается хлорным железом, Fe⁺²-e=Fe⁺³. Обедненный по сурьме и обогащенный трехвалентным железом отработанный электролит с анодной секции направляется на выщелачивание.

Из сгущенной пульпы нерастворимого кека удаляют серу, например, флотацией. Для этого добавляют флотореагент керосин 1-5 г/л и вспениватель ОП-10 до 0,5-3 г/л и отделяют серу из пульпы в пену продувкой воздухом и собирают ее с поверхности. Нерастворимый кек дополнительно выщелачивают при 50-90^oС отработанным электролитом с анодной секции электролизера содержащем 300-560 г/л хлорного железа и 10-25 г/л НСl с расходом раствора до т:ж=1:4-6. После перемешивания в течение 2-3 часов пульпу отстаивают, раствор декантируют, а кек отфильтровывают. Кек после сушки реализуют как концентрат благородных металлов. Раствор возвращают на выщелачивание.

При снижении концентрации хлорного железа менее 300 г/л повышаются потери сурьмы в кек и снижается извлечение золота в кек. При повышении концентрации хлорного железа более 560 г/л потери сурьмы в кек не снижаются, но повышаются потери золота в раствор. Удаление серы из кека повышает извлечение сурьмы в раствор на второй стадии выщелачивания и повышает качество кека благородных металлов.

Выщелачивание хлорным железом, содержащем 10-25 г/л соляной кислоты, повышает извлечение сурьмы в раствор. При снижении концентрации кислоты менее 10 г/л повышаются потери сурьмы в кек и снижается содержание золота в кеке. При повышении концентрации кислоты более 25 г/л потери сурьмы в кек не снижаются, но снижается извлечение золота в кек.

Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Навеска 500 г сульфидного сурьмяного концентрата, содержащего 62% сурьмы, 25% серы, 0, 0014% золота, выщелачивается в 2700 мл раствора 350 г/л хлорного железа и 15 г/л соляной кислоты при 90^oС в течение 3 часов. После отстаивания пульпы декантируется раствор (2000 мл) с содержанием сурьмы 79,7 г/л. Из пульпы удаляют серу (в данном случае флотацией). Для этого в 500 мл пульпы, оставшейся после декантации, добавляют 2 мл керосина, 1 мл вспенивателя ОП-10, продувают воздухом при 30^oС в течение 0,5 часа и с поверхности собирают 104 г серы в виде пены. Сурьма из раствора извлекается, например, электролизом. Для этого растворы заливаются в катодную секцию электролизера со стальным катодом. Графитовый анод в анодной секции отделен диафрагмой из бельтинга. На электроды подается ток силой 10 А в течение 16 часов при напряжении 2 В. Получается 195 г катодной сурьмы. В очищенную от пены пульпу добавляют 1800 мл отработаного с анодной секции раствора электролита с 340 г/л хлорного железа и повторно выщелачивают при 90^oС в течение 3 часов. Отстоявшийся раствор декантируют, а пульпу фильтруют для отделения кека от остатков раствора. Высушенный кек весом 62 г содержит 4% сурьмы и 0, 011% золота. Извлечение золота 96% в товарный кек. Раствор объемом 1200 мл содержал 57,9 г/л сурьмы.

Растворы заливаются в катодную секцию электролизера. На электроды подается ток силой 10 А, напряжением 2 В в течение 8 часов. Получается 97 г катодной сурьмы и отработанный электролит с содержанием 7,6 г/л сурьмы как оборотный раствор для выщелачивания.

Полученная катодная сурьма переплавляется с бурой в качестве флюса и всего получается 292 г сурьмы марки С0, содержащей свинца 0,2%, олова 0,07%. Прямое извлечение сурьмы в металл 92,4% и в оборотных растворах остается 6,7% сурьмы. Общее извлечение сурьмы в раствор 99, 1%.

Пример 2. Навеска 500 г сульфидного сурьмяного концентрата, содержащего 62% сурьмы, 25% серы, 0, 0014% золота, выщелачивается в 2400 мл раствора 550 г/л хлорного железа и 15 г/л соляной кислоты при 90^oС в течение 3 часов. После отстаивания пульпы декантируется раствор (1900 мл) с содержанием сурьмы 89,8 г/л. Из пульпы удаляют серу (в данном случае флотацией). Для этого в 500 мл пульпы, оставшейся после декантации, добавляют 2 мл керосина и 1 мл вспенивателя ОП-10, продувают воздухом при 30^oС в течение 0,5 часа и с поверхности собирают 103 г серы в виде пены.

Сурьма из раствора извлекается, например, электролизом. Для этого растворы заливаются в катодную секцию электролизера со стальным катодом. Графитовый анод в анодной секции отделен диафрагмой из бельтинга. На электроды подается ток силой 10 А, напряжением 2 В в течение 16 часов. Получается 207 г катодной сурьмы.

В очищенную от пены пульпу добавляют 800 мл отработаного с анодной секции раствора электролита с 540 г/л хлорного железа и повторно выщелачивают при 90^oС в течение 3 часов. Отстоявшийся раствор декантируют, а пульпу фильтруют для отделения кека от остатков раствора. Высушенный кек весом 61, 3 г содержит 3,3% сурьмы и 0,011% золота. Извлечение золота 95% в товарный кек.

Раствор объемом 2000 мл содержал 115 г/л сурьмы. Общее извлечение сурьмы в раствор 99,3%. Раствор заливается в катодную секцию электролизера. На электроды подается ток силой 10 А, напряжением 2 В в течение 8 часов. Получается 97 г катодной сурьмы и отработанный электролит с содержанием 3,7 г/л сурьмы как оборотный раствор для выщелачивания.

Полученная катодная сурьма переплавляется с бурой в качестве флюса и получается 304 г сурьмы марки С0, содержащей свинца 0,2%, олова 0,07%. Прямое извлечение сурьмы в металл 96,4% и в оборотных растворах остается 2,9% сурьмы. Общее извлечение сурьмы в раствор 99,3%.

Сравнение результатов переработки при изменении условий и сравнения с прототипом приведено в сводной таблице.

Как видно из примеров, предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет повысить общее извлечение сурьмы до 98%, а золота в кек до 96%. Сера выводится во флотационный продукт, не загрязняя окружающую среду Технический результат заключается в исключении загрязнения окружающей среды серосодержащими выбросами, повышение извлечения сурьмы и попутных благородных металлов, снижение затрат на реагенты.

Литература
1. "Сурьма", Металлургия, 1977 (ред. Мельников С.М, Розловский А.А.).

2. Solozhenkin P.M. 19 Int. Mining Process Congr., San-Fransisco, 1995, v. 2, p. 223-226 (РЖ Металлургия 1996, 10Г185).

3. Авт.св. СССР 996496, C 22 B 30/06.

Реферат

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, к получению сурьмы. В предложенном способе, включающем выщелачивание концентрата кислым раствором хлорного железа, согласно изобретению от полученной после выщелачивания пульпы отделяют серу, нерастворимый кек, содержащий благородные металлы, и раствор сурьмы, направляемый на осаждение сурьмы электролизом с последующим его возвращением на выщелачивание. Способ позволяет повысить извлечение сурьмы и благородных металлов в самостоятельные продукты. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула