Научная разработка
Извлечение цветных и редких металлов из промывной серной кислоты
Разработка научно обоснованной технологии селективного извлечения этих металлов является актуальной задачей, соответствующей современным требованиям экологической безопасности и технико-экономической эффективности.
Актуальность проблемы
Современные высокотемпературные технологии переработки медного и медно-никелевого сырья приводят к увеличению перехода ценных металлов (Cu, Zn, Fe, Mo, Re, Se) в газовую фазу. Это изменяет их распределение между шламами электролиза меди и продуктами сернокислотных производств.
Рений и селен, не имеющие собственных месторождений, сопутствуют другим минералам. Основными источниками их получения являются молибденовые и медные концентраты, а также отходы переработки медных сланцев и промывная серная кислота. Низкое содержание этих элементов в сырье делает их извлечение сложным и попутным процессом.
Переход в газовую фазу
Увеличенный переход Cu, Zn, Fe, Mo, Re, Se в газовую фазу.
Отсутствие месторождений
Рений и селен не имеют собственных минералов и месторождений.
Попутное извлечение
Извлечение рения и селена происходит попутно с основными элементами.
Сорбционная технология
В гидрометаллургической промышленности сорбционная технология широко применяется для улучшения качества сырья и глубокой очистки растворов. Ионообменные методы, в сочетании с электрохимическими и мембранными, обеспечивают соблюдение экологических требований и извлечение ценных компонентов из низких концентраций.
Эта технология отличается высокой избирательностью к целевому металлу, короткой продолжительностью цикла и низкими затратами реагентов. Это позволяет перерабатывать бедное сырье, извлечение металлов из которого ранее было невыгодным.
Высокая избирательность
Сорбция избирательна к целевому металлу.
Короткий цикл
Процесс характеризуется малой продолжительностью технологического цикла.
Экономичность
Сравнительно небольшие затраты и расходы химических реагентов.
Цель исследования
Целью научно-исследовательских и опытно-промышленных испытаний является комплексная переработка раствора промывной серной кислоты СКЦ МПЗ. Это включает извлечение ценных компонентов (Cu, Zn, Fe, Mo, Re, Se) и получение высококачественного удобрения с возвратом воды в оборот.
Исследования направлены на нахождение оптимальных условий для выделения металлов с применением комбинированных методов осаждения и сорбции. Это позволит как совместно, так и селективно извлекать металлы из растворов сложного состава.
Комплексная переработка
Извлечение ценных компонентов из промывной серной кислоты.
Высококачественное удобрение
Производство удобрения из остаточных растворов.
Возврат воды
Возврат очищенной воды в оборот.
Методика экспериментов
Для опытно-промышленных испытаний по сорбции меди, цинка, молибдена и рения из промывного раствора использовались кубовые емкости и сорбционные колонки. Для извлечения Mo, Re и Se применялись различные слабоосновные ионообменные смолы собственного производства модернизированного производства.
Проводились многочисленные эксперименты по сорбции-десорбции Mo, Re и Se из промывной серной кислоты. Исследуемый раствор пропускался через сорбционные колонны со скоростью один объем в час. После сорбции проводились промывка сорбента и десорбция молибдена водным раствором аммиака.
Подготовка раствора
Подача промывного раствора в сорбционные колонки.
Сорбция
Пропускание раствора через слой ионообменной смолы.
Промывка
Промывка сорбента водопроводной и деминерализованной водой.
Десорбция
Извлечение металлов из смолы аммиачным раствором.
Анализ
Анализ полученных элюатов в лаборатории.
Результаты извлечения редких металлов
В таблице 1 представлены результаты элементного анализа исходного промывного раствора СКЦ, показывающие содержание различных металлов. Таблица 2 содержит экспериментальные данные по извлечению редких металлов (Se, Re, Mo) с использованием различных ионообменных смол.
Среднее значение извлекаемых редких металлов в год из промывной серной кислоты (60 м³/час) СКЦ МПЗ составляет: Se – 1,07 т, Re – 2,1 т, Mo – 2,1 т. С увеличением объема пропущенных растворов изменяется содержание сорбированных металлов на смоле, что указывает на изменение избирательности смолы.
| Cu | 161.0 |
| Zn | 988.0 |
| Se | 7.0 |
| Re | 8.3 |
| Mo | 8.2 |
| Fe | 24.0 |
Извлечение цветных металлов
После сорбции Mo, Re и Se проводились опыты по извлечению Cu, Zn и Fe из маточного раствора. Медь сорбировалась, десорбировалась и осаждалась в виде гидроксида, затем высушивалась до оксида меди (CuO). Железо осаждалось до сорбции меди, а цинк – после.
На основе полученных результатов было рассчитано количество выделяемых металлов в сутки, месяц и год. Среднее значение извлекаемых цветных металлов в год из промывной серной кислоты (60 м³/час) СКЦ МПЗ составляет: Cu – 321 т, Zn – 528 т, Fe – 385 т.
0
Тонн меди
Извлекается в год.
0
Тонн цинка
Извлекается в год.
0
Тонн железа
Извлекается в год.
Выводы и перспективы
Экспериментально подтверждена возможность извлечения цветных и редких металлов из промывной серной кислоты СКЦ МПЗ. Исследованы и испытаны модернизированные слабоосновные смолы собственного производства, показавшие свою эффективность. Установлена возможность избирательного извлечения и разделения металлов в чистом виде.
Определено предварительное количество получаемых цветных и редких металлов в год. Также показана возможность получения сульфата аммония – высокоэффективного удобрения – из маточных растворов после сорбции металлов.
Подтверждение извлечения
Возможность извлечения цветных и редких металлов.
Эффективность смол
Применение слабоосновных ионообменных смол.
Селективное разделение
Возможность избирательного извлечения и разделения металлов.
Производство удобрений
Производство сульфата аммония из маточных растворов.