СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ


RU (11) 2098502 (13) C1

(51) 6 C22B7/02, C22B13/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95111901/02 
(22) Дата подачи заявки: 1995.07.11 
(45) Опубликовано: 1997.12.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU, авторское свидетельство N 505723, кл. С 22 В 7/00, 1976. 2. SU, авторское свидетельство N 465106, кл. С 22 В 7/02, 1982. 
(71) Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Электрохимические технологии металлов" 
(73) Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Электрохимические технологии металлов" 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ 

Использование: цветная металлургия, изобретение может быть использовано при переработке отходов, содержащих свинец и другие цветные металлы. Сущность: способ переработки свинецсодержащих пылей включает предварительную обработку их раствором с pH 6,0-7,0, после которой осуществляют сернокислотное выщелачивание, карбонизацию и термообработку при 200-600oC, при этом получают соединения свинца, которые подвергают восстановлению при 700-800oC. 3 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке отходов, содержащих свинец и другие цветные металлы, с целью их разделения и выделения в индивидуальном виде.

Известен способ переработки аккумуляторного лома и свинцовой пыли в присутствии карбоната натрия и углесодержащего восстановителя при следующем соотношении компонентов, вес. г: аккумуляторный лом 100; свинцово-сурмянистые окислы 525; сода 5,5-26; кварцевый песок 3-10; углесодержащий восстановитель 5,5-9 [1]

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 (Tпл=890oC) и, в конечном счете, к загустеванию и замерзанию расплава. Таким образом, конечная задача - переработка свинецсодержащих отходов полностью не решается.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки пылей свинцового производства восстановительной сульфат-натриевой плавкой [2]

При реализации предложенного способа отсутствует возможность создания экологически чистого процесса комплексной переработки свинецсодержащей пыли с извлечением сопутствующих компонентов.

Техническим результатом предложенного способа является обеспечение экологически чистого процесса с высокой избирательной способностью, получение товарного оксида цинка, товарного свинца и отходов, имеющих самостоятельное практическое применение.

При обработке свинецсодержащих пылей с pH=6,0-7,0 происходит избирательное извлечение цинка (90-96%). В дальнейшем его переводят в оксид цинка одним из известных методов. Фильтрат после отделения оксида направляют опять на выщелачивание цинка. Если процесс вести раствором с pH<6,0, то в жидкую фазу будут переходить медь, железо, мышьяк, если поддерживать pH>7,0, то значительно снижается извлечение цинка. Эти причины обуславливают и температурный рабочий интервал. При температуре ниже 10oC падает извлечение цинка, а при температуре выше 30oC в раствор переходит мышьяк и медь.

Осадок после выщелачивания обрабатывают раствором серной кислоты с концентрацией 50-200 г/л при температуре 25-90oC. В раствор переходят медь, железо, мышьяк и остатки цинка. Использовать растворы с концентрацией кислоты ниже 50 г/л невыгодно, так как для полного извлечения меди, железа и мышьяка потребуются большие объемы воды и получатся бедные по меди растворы. Их необходимо подвергать концентрированию любым из известных способов, например, выпариванию. Это удорожает процесс. При концентрации кислоты выше 200 г/л снижается извлечение меди и неэкономично расходуется серная кислота, которую в дальнейшем необходимо нейтрализовать. Нижняя граница температурного интервала (25oC) обусловлена оптимальными значениями извлечения меди и мышьяка, а верхняя граница упругость паров. При температурах выше 90oC необходимо другое, более сложное оборудование, например, автоклавы. Это усложняет и удорожает процесс. При этих режимах в раствор также переходят в виде сульфатов алюминий и магний. После отделения осадка, который на 95-99% состоит из сульфата свинца, фильтрат может быть обработан щелочью и осадок гидроокисей и арсенатов брикетируется и направляется на участок пирометаллургической обработки основного производства. Более целесообразно подвергать этот фильтрат электролизу с целью извлечения меди в виде готового продукта с чистотой 96-98%

Мышьяк выводится из технологического цикла связыванием его железом (III). Для этого раствор нейтрализуют до pH 7,5-8 и продувают через него килород или просто выдерживают на воздухе для перевода Fe (II) в Fe (III). Так как содержание железа в растворе больше концентрации мышьяка в этом же растворе, это позволяет без дополнительных затрат связать и осадить весь мышьяк.

Осадок сульфата свинца обрабатывают раствором карбоната натрия с концентрацией 180-220 г/л. Эти условия соответствуют максимальной скорости карбонизации и минимальным водным потокам. Раствор после конверсии регенерируют карбонатом кальция и вновь направляют на стадию карбонизации.

Карбонат свинца подвергают термообработке при 200-600oC. Эта операция проводится с целью исключить выброс расплава солей из рабочего пространства печи при загрузке карбоната свинца. Выбор температурного интервала обусловлен тем, что не происходит полного разложения карбоната.

Карбонат свинца загружается в расплав карбонатов натрия и калия и туда же подается один из известных углеродсодержащих восстановителей (природный газ, кокс, древесные опилки, уголь и т.д.). Процесс ведут при температуре 700-800oC. Нижний предел температурного интервала обусловлен эвтектической точкой плавления карбонатов натрия и калия. Ниже 680oC расплав застынет, а для того, чтобы удобно было работать, его необходимо перегреть на 20oC. Выше 800oC процесс вести экономически невыгодно из-за больших энергетических затрат, высокой упругости паров самого расплава и перерабатываемых отходов, а также разложения самой солевой ванны. Карбонаты калия и натрия выше 800oC неустойчивы. Расплав меняет свой состав и одновременно теряет все преимущества, присущие этой ванне.

Преимущества изобретения:

1. Разделение и извлечение практически всех ценных компонентов, содержащихся в пылевых отходах:

а) получение товарного оксида цинка, извлечение 90-96%

б) получение товарного свинца, чистотой 98-99,5%

в) получение меди чистотой 96-98% медного купороса или оксида меди.

2. В результате процесса образуются отходы, имеющие самостоятельное практическое применение: гипс и сульфат натрия.

3. Солевая ванна может работать без замены в течении 6 месяцев и более.

4. Процесс является экологически чистым с высокой избирательной способностью.

Пример 1. В стеклянный стакан поместили 200 г пыли, залили раствор с pH= 7 (дистиллированная вода) и перемешивали в течение 3-х часов. Отфильтровали. Из фильтрата известным способом получили 54,5 гр ZnO, что соответствует 94% от общего содержания цинка в пыли. Твердый осадок обработали раствором H2SO4 (100 г/л), при t=60oC, Т:Ж=1:3 и перемешивали в течении 3 ч. Отфильтровали. Твердый осадок подвергли карбонизации раствором Na2CO3 (200 г/л) при t=25oC, в течении 30 мин. Отфильтровали. Твердый осадок содержал 45 г PbCO3, что соответствует 92%-ному извлечению свинца из пыли. Карбонат свинца подвергли термообработке при T=200oC в течение 2 ч и восстановили в 20 г смеси карбонатов натрия и калия в присутствии графита. Температура процесса 750oC. Получили 34 г Pb.

Пример 2. В стеклянной посуде обработали 2 кг пыли, последовательно партиями по 200 г, раствором pH=6,5, t=12oC, перемешивание в течение 3-х ч. Из фильтратов получили 0,56 кг ZnO (96% от общего содержания цинка в пыли). Фильтраты после осаждения цинка направляли на обработку следующей партии пыли. Твердый осадок после выщелачивания цинка обработали раствором H2SO4 (150 г/л) при T=20oC, перемешивание в течение 3-х ч. Из фильтратов, после их нейтрализации до pH=7,5-8,0, получили смесь гидроокисей, арсенатов и арсенитов общим весом 139 г, содержащей в Cu - 24,6; Fe 14,4; Zn 13,0; As 27,1. Твердый осадок после сульфатизации подвергли конверсии раствором Na2CO3 (200 г/л), при T= 20oC, перемешивание 0,5 ч. После фильтрации твердый осадок подвергли термообработке при T= 400oC в течение 30 мин и восстановлению в карбонатах натрия и калия при T=780oC в присутствии древесного угля. В результате получили 310 г металлического свинца.

Пример 3. В железную бочку поместили 75 кг пыли, залили раствор pH=7 (водопроводная вода) и перемешивали в течении трех часов при t=15oC. Отстаивание 2 ч. Жидкую фазу деконтировали в другую железную емкость. Из деконтата получили 24,3 кг гидроокиси цинка (92% от исходного содержания цинка в пыли). Твердый осадок обработали раствором H2SO4 (60 г/л) при t=20oC, перемешивали 3 ч. Отстаивали. Деконтат на нейтрализацию, а твердый осадок обработали раствором Na2CO3 (180 г/л) при T:Ж 1:3 в течение 30 мин. Отфильтровали. Твердый осадок содержал 17,5 кг PbCO3 (91% от исходного содержания свинца в пыли). 10 кг карбоната свинца подвергли термообработке при T=450oC в течение 30 мин. Получили смесь PbCO3 и PbO в количестве 9,1 кг. В алундовом тигле наплавили 0,6 кг Na2CO3; 0,4 K2CO3 и 1 кг смеси PbCO3 и PbO. Установили температуру 720oC и через алундовую трубочку подавали в расплав CH4. Через каждые 20 мин производили догрузку смеси PbCO3 в количестве одного килограмма. В течение трех часов переработали 9 кг карбонатно-оксидной смеси свинца. Слили 7,6 кг металлического свинца.

Пример 4. В металлическую емкость с электрической мешалкой загрузили 60 кг пыли, залили оборотную воду с pH=6,0, t=25oC. Перемешивали 3 ч. Фильтрация. Из фильтрата получили 25 кг ZnCO3 (извлечение 95%). Твердый осадок обработали раствором H2SO4 (120 г/л) при t=25oC. Перемешивали 3 ч. Фильтрация. Фильтрат на нейтрализацию, а твердый осадок обработали раствором Na2CO3 (220 г/л). Твердый осадок содержал 13,7 кг PbCO3 (извлечение 93%). Провели термообработку при 200oC в течение 3-х ч. В стакане из нержавеющей стали наплавили 0,55 кг Na2CO3, 0,45кг K2CO3 и 1 кг PbCO3. При температуре 700oC в расплав подавали природный газ. Через каждый 20 мин проводили загрузку 1 кг PbCO3. Переработали 12 кг карбоната свинца. Слили 9,2 кг металлического свинца. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ переработки свинецсодержащих пылей, включающий восстановление соединений свинца в расплаве, отличающийся тем, что свинецсодержащие пыли предварительно обрабатывают раствором с pН 6,0 7,0, затем проводят сернокислотное выщелачивание с последующей карбонизацией и термообработкой при 200 600oС с получением соединений свинца, а восстановление осуществляют при 700 800oС.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сернокислотное выщелачивание проводят раствором с концентрацией кислоты 50 200 г/л при температуре 25 - 90oС.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что карбонизацию проводят раствором карбоната натрия с концентрацией 180 220 г/л.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед восстановлением в расплав загружают карбонатные соединения свинца.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru