Извлечение осмия из свинцовых пылей медного производства

Эксперименты по извлечению осмия из свинцовых пылей проведены на автоклавной установке [1], показанной на рис. 1.

Рис. 1. Автоклавная установка

1 – патрубок для подачи кислорода (газа); 2 – футеровка; 3 – патрубок системы охлаждения;

4 – сливной патрубок; 5 – электродвигатель; 6 – манометр; 7 – охлаждающая емкость (конденсатор);

8 – патрубок пара (газа); 9 – чехол термопары; 10 – пропеллерная мешалка;

11 – нихромовый нагреватель; 12 – вал мешалки; 13 – клиноременная передача; 14 – станина

Оборудование для проведения исследований:

  • автоклавная установка;
  • вытяжная вентиляция с местным отсосом (зонт);
  • фильтрующая вакуумная установка;
  • сгуститель;
  • кислородный баллон с редуктором;
  • сливные емкости;
  • приборы КИПиА;
  • масляный вариатор напряжения РНО – 250 – 10.

Реагенты: вода, пероксид водорода, сжатый воздух (кислород), каустическая сода, охлаждающие агенты (лед, KCl, NH4Cl, KNO3, NaNO3).

Методика проведения исследований [2-4]: Навеска мелкодисперсной свинцовой пыли в количестве 100–200 граммов смешивается с водой в соотношении Ж:Т = (3? 5):1 и заливается в автоклав, туда же подается пероксид водорода. Автоклав герметизируется, после чего включаются нагреватели через масляный вариатор РНО-250-10. Одновременно включается механическое перемешивание пульпы и подается кислород. Рабочая температура автоклавного выщелачивания 110-130 0С, общее давление в автоклаве до 1,0-1,2 МПа, в том числе давление подаваемого кислорода до 0,2-0,5 МПа. Продолжительность выщелачивания от 0,5 до 3 часов. По завершении процесса выщелачивания повышается температура в автоклаве до 140-150 0С, открывается сильфонный вентиль на патрубке пара (8) и начинается дистилляция осмия с последующей ее конденсацией в охлаждаемом конденсаторе с щелочным раствором при температуре менее <10 0С. Конденсатор желательно выполнить из прозрачного материала, чтобы следить за объемом конденсируемого дистиллята и ее цветом. При конденсации паров осмия цвет щелочного раствора меняется от красно-малинового до буро-желтого. Продолжительность дистилляции определяется экспериментальным путем, т.к. происходит значительное разубоживание щелочного раствора парами растворителя (необходимо поддерживать концентрацию NaОН не ниже 30%). По завершении дистилляции сильфонный вентиль на патрубке (8) закрывается и подается холодная вода на охлаждение водяной рубашки автоклава. При охлаждении пульпы до температуры менее 70 0С, останавливают механическую мешалку и начинают слив пульпы через донный патрубок в емкость. Полученную пульпу фильтруют на вакуум – фильтровальной установке. Отфильтрованный осадок подвергается промывке и повторной фильтрации. Нерастворившийся осадок (кек) подвергают сушке в сушильном шкафу и взвешивают, а также замеряют объем фильтрата и промывной воды. Из фильтрата и промывной воды отбирается аликвота и усредненная проба сухого кека, направляются на анализ с целью определения содержания основных компонентов в них (Pb, Zn, Cu, Cd, Re, Os и др.)

В таблице 1 приведен количественный состав основных компонентов свинцовой пыли ЖМЗ, отобранный в марте месяце 2010 года.

Таблица 1. Химический состав свинцовой пыли

Наиме- нование элементов

Cu

Pb

Ca

Mg

S

Fe

Si

Al

Zn

Cd

Bi

As

Au

Ag

Re

Os

Содер- жание, %

10,7

38,0

4,36

0,105

8,50

2,44

0,97

0,24

3,67

1,37

0,08

0,68

0,03

247 г/т

200 г/т

6,8 г/т

Количественный состав свинцовой пыли не постоянен и меняется в значительных интервалах в зависимости от состава перерабатываемой шихты при плавке на штейн в руднотермических печах.

Результаты автоклавного выщелачивания

В табл. 2 приведены показатели процесса автоклавного выщелачивания свинцовых пылей ЖМЗ.

Таблица 2. Показатели процесса автоклавного выщелачивания осмия из свинцовых пылей Жезказганского медного завода

 

Отношение Н2О2 к массе пыли

Темпера- тура процесса,

Продол- жительность процесса, час

Давление в автоклаве, МПа

Давление кислорода, МПа

Извлечение Os

в раствор, %

1

0,001

120

1,0

0,25

0,3

61,5

2

0,002

100

0,5

0,11

0,3

61,8

3

0,004

110

0,5

0,15

0,3

62,9

4

0,002

120

0,5

0,25

0,3

63,1

5

0,006

120

0,5

0,25

0,3

65,5

6

0,002

130

0,5

0,35

0,3

67,2

7

0,004

100

1,0

0,11

0,3

68,5

8

0,004

120

1,0

0,25

0,3

69,8

Продолжение табл. 2

1

2

3

4

5

6

7

9

0,002

130

1,0

0,35

0,3

71,9

10

0,006

100

1,5

0,11

0,3

73,6

11

0,002

120

1,5

0,25

0,3

76,7

12

0,006

120

1,5

0,25

0,3

79,8

13

0,006

130

1,5

0,35

0,3

82,3

14

0,008

100

1,0

0,11

0,3

77,5

Экспериментальные исследования по автоклавному выщелачиванию свинцовых пылей медного производства показали извлечение осмия в раствор в пределах 61,5–82,5 %.

На извлечение осмия в раствор значительно влияют температура автоклавного выщелачивания, давление и количество подаваемого кислорода в автоклав, количество добавки окислителя – пероксида водорода, продолжительность выщелачивания, общее давление в аппарате. В таблице 3 приведены концентрации осмия и сопутствующих элементов в растворе автоклавного выщелачивания.

Таблица 3. Концентрации осмия и сопутствующих элементов в растворе автоклавного выщелачивания (навеска пыли – 150 гр; Ж:Т=4:1,  =0,5 – 3,0 часа, температура 100 – 130 0C)

Элементы

Re

Cu

Zn

Os

Pb

Cd

Содержание, г/дм3

0,43- 0,49

16,88-22,79

4,19-8,06

0,001-0,0014

0,095-0,57

2,23-3,03

Результаты перегонки осмия из пульпы автоклавного выщелачивания

После завершения автоклавного выщелачивания и перевода основной массы рения, осмия, меди, цинка, кадмия в раствор и концентрирования свинца в кеке автоклавного выщелачивания, начинается разделение осмия от основных компонентов ренийсодержащего раствора. Для чего температуру в автоклаве повышают до 140–160 0C и начинают перегонку (дистилляция) высококипящих компонентов, в первую очередь тетраоксида осмия (Ткип ~131 0C), в паровую фазу из пульпы автоклава с последующей конденсацией паров при пониженных температурах (<10 0C) в охлаждаемых конденсаторах с щелочным раствором (концентрация NaOH >30 %). Дистилляция высоко-кипящих компонентов осуществляется при механическом перемешивании пульпы для создания турбулентного движения с целью снижения сопротивления диффузии высококипящих компонентов из ядра пульпы к ее поверхности. После завершения процесса перегонки и получения осмий-содержащего дистиллята, пульпа автоклавного выщелачивания фильтруется. Осветленный раствор и неразложившийся кек анализируются на содержание элементов, ренийсодержащий раствор направляется на экстракцию рения, а свинецсодержащий кек – на свинцовое производство.

Извлечение осмия в дистиллят в пределах 76,8–87,1 %, рения 2,5–5,7 %. В таблице 4 приведены технологические условия и содержание осмия и рения в дистилляте.

Проведенные эксперименты показали, что сквозное извлечение осмия из свинцовых пылей до осмийсодержащего дистиллята составляет 38,3–69,4 %. Наиболее оптимальными условиями проведения процессов для максимального извлечения осмия в раствор автоклавного выщелачивания являются: температура выщелачивания 120–130 0C; отношение пероксида водорода к массе свинцовой пыли 0,006–0,008; продолжительность 1,5 часа; давление в автоклаве 0,25–0,35 МПа; давление подаваемого кислорода – 0,3 МПа.

Оптимальными условиями перегонки (дистилляции) осмия из пульпы автоклавного выщелачивания являются: температура 145–155 0C, температура конденсации пара (газа) менее 7–

5 0C, продолжительность дистилляции 30–40 минут. Дальнейшее повышение температуры и продолжительности дистилляции увеличивает потери рения в дистиллят, что связано с повышением парциального давления высшего оксида рения (Re2O7).

Значительная часть осмия остаются в неразложившемся свинцовом кеке автоклавного выщелачивания. Проводятся научно-исследовательские работы по доизвлечению осмия из этих кеков способом перегонки осмия газотранспортными процессами.

Таблица 4. Показатели процесса дистилляции осмия (продолжительность дистилляции

 =30 мин; объем начального щелочного раствора – 200 мл)

Температура процесса, 0C

Объем дис- тиллята, мл

Извлечение Os в дистиллят, %

Содержание Os в дистил-ляте, г/дм3

Извлечение Re в дистиллят, %

Содержание Re в дистилляте, г/дм3

140

28

76,8

0,0009

2,5

0,0011

145

35

83,3

0,00099

3,1

0,0014

150

39

86,9

0,001042

4,8

0,002

155

45

87,1

0,001045

5,7

0,0025

ЛИТЕРАТУРА

  1. Набойченко С.С. Автоклавная переработка медно-цинковых и цинковых концентратов. – М.: Металлургия, 1989. –112 с.
  2. Способ переработки рений-, осмийсодержащего шлама медеплавильного производства. Патент №55045 РК. Заявка 2006/04701 от 18.04.2006 г. Жарменов А.А., Тельбаев С.А., Еденбаев С.С., Жунусова Г.Ж., Устемиров Х.С.
  3. Способ переработки свинцовых пылей. Патент №53931 РК. Заявка 2006/0119.1 от 08.02.2006 г.
  4. Жарменов А.А., Терликбаева А.Ж., Айсаутов М.А., Тельбаев С.А., Еденбаев С.С., Сулейманова Г.А.
  5. Способ переработки ренийсодержащих свинцовых пылей. Патент №37722 РК. Заявка 2002/0473.1 от 12.04.2002 г. Жарменов А.А., Раджибаев М.Ю, Тельбаев С.А., Еденбаев С.С., Айсаутов М.А., Устемиров Х.С., Сулейманова Г.А.

 

 

Год: 2011
Город: Алматы
loading...