CC BY
18ОКИСЛЕНИЯ ГЮМУШЛИНСКЮГО КОНЦЕНТРАТА СВИНЦА ГИДРОХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Гараев А.М.
Рзаева А.Б.
старший научный сотрудник
Азербайджан, Нахчыван, Институт Природных Ресурсов Нахчыванское Отделение НАНА
OXIDATION GUMUSHLY LEAD CONCENTRATE BY METHOD OF HYDROCHEMICAL GarayevA.M.
Rzayeva A.B., senior researcher Nakhchivan Branch of Azerbaijan NAS, Institute of Resources Nakhchivan, Azerbaijan
АННОТАЦИЯ
В работе изучен процесс окисления концентрата свинца в водной среде при нормальных условиях. Процесс окисления проводился в определенной концентрации с различными количествами раствора перекиси водорода. Определено соотношение твердого на жидкое (Т:Ж =1:5-7). При этом выход сульфата свинца составляет 99,5%. В производстве сульфат свинца используются непосредственно для получения порошкообразного свинца, а также солей свинца.
ABSTRACT
In the sy&em Sudied lead concentrate oxidation in an aqueous medium under normal conditions. The oxidation process was conducted at a particular concentration with different amounts of hydrogen peroxide solution. Is defined ratio of the solid to the liquid (S: L = 1: 5-7). The yield of the lead sulfate 99.5%. In the production of lead sulfate is used directly to obtain a powdery lead and lead salts.
Ключевые слова: гидрохимической метод, перекись водорода, сернокислый свинец, окисление, концентрат свинца, свинцовый порошок, выход.
Keywords: hydrochemical method, hydrogen peroxide, lead sulphate, oxidation, lead concentrate, lead powder, yield.
В настоящее время пирометаллургический метод имеет преимущество при переработке рудных концентратов и промышленных полуфабрикатов. Этим методом пользуются при получении оксидов и их редукции до молибдена, меди, цинка, свинца, сурьмы. Во время пирометаллургического процесса выбросы экологических вредных веществ (SO2, SO3, As, Cd, 2п, Pb, ^ и тд.) снижают эффективность этого метода. В связи с обработкой сульфидных концентратов и соединений свинца гидрометаллургическим методом (хлоридный метод, окисление автоклавным методом в присутствии кислорода воздуха, метод аммиачного раствора) считается более эффективным. Поэтому гидрометаллургический метод имеет определенное преимущество перед пи-рометаллургический. Таким образом, технология обработки свинцовых концентратов и соединений гидрометаллургическим методом обеспечивает его актуальность.
Прогрессирующие темпы роста производственно-хозяйственной деятельности человека во второй половине XX века привели к значительному увеличению антропогенной эмиссии в атмосферу соединений серы и азота, сравнимому по масштабам с естественными планетарными процессами. Оксиды серы, азота и продукты их трансформации, поступающие из атмосферы на земную поверхность в виде кислотных выпадений, оказывают заметно нарастающее влияние на экогеохимические процессы зоны гипергене-за [5]. Предложен способ переработки свинцово-цинковых концентратов, включающий обжиг в атмосфере кислорода, подачу флюсов и углеродсодержащего восстановителя с получением шихты и последующее ее восстановление [2]. Известен способ гидрометаллургической переработки сульфидных свинцовых руд аминовыщелачиванием. По этому способу исходные руды сульфатизируют, продукты сульфа-тизации выщелачивают водным раствором алкиленамина, после чего производят карбонизацию для осаждения свинца в виде основного карбоната свинца, из которого затем восстановлением получают металлический свинец [3]. Изобретение относится к области цветной металлургии. Оно может быть использовано при переработке свинецсодержащих от-
ходов производства, содержащих также соединения олова, сурьмы, меди, железа, цинка, висмута, мышьяка, серебра, магния в виде оксидов, хлоридов, сульфитов и сульфатов. Переработке подвергают сырье крупностью не более 0,07 мм, которое смешивают с карбонатом калия в весовом соотношении 1:(0,3-0,35) с последующим добавлением воды до соотношения Т:Ж=1:(2,5-3,0) при температуре не более 30°С, полученный раствор пульпы фильтруют для отделения карбоната свинца от раствора хлорида и сульфата калия, после чего раствор хлорида и сульфата калия направляют на упаривание воды с последующей кристаллизацией и выводят полученную смесь солей хлористого и сернокислого калия в качестве товарного продукта, а выделенный карбонат свинца подвергают прессованию с получением брикетов с механической прочностью не менее 60% и последующей плавке при температуре не боле 10000С с получением лигатуру на основе свинца[4]. Нитратные растворы являются одной из немногих сред, позволяющих получить высокие концентрации свинца в водной фазе, а азотная кислота представляет собой эффективный окислитель сульфидов металлов. Целью настоящей работы является изучение основных законaмерностей кинетики взаимодействия сульфида свинца с водными растворами азотной кислоты, состава продуктов и поиск способов выщелачивания свинцового концентрата для гидрометаллургической технологии [7]. Способ восстановления свинца из сульфидных свинцовых концентратов включает плавку его с оксисульфатной шламовой фракцией аккумуляторного лома, которую добавляют к сульфидному концентрату при массовом соотношении сульфидный концентрат: оксисульфатная фракция, равном 1:(2,0-2,5), и проводят плавку полученной шихты в щелочной среде, обеспечивается снижение расхода реагентов[8]. Свинцовая руда галенит (PbS) считается один из основных промышленных минералов свинца. В последнее время стало актуальным окисление сульфидных минералов в растворе гидрохимическим методом. В предлагаемой статье изучено окисление гидрохимическим методом концентрата свинца с перекисью водорода в водном растворе. Процесс
можно считать экологически чистым, и в атмосферу не выбрасываются вредные вещества.
Экспериментальная часть
Целью статьи является изучение условий прямого окисления концентрата свинца в водной среде. В исследованиях разработан низкотемпературный гидрометаллургический метод, с помощью которого при взаимодействии концентрата свинца (галенит) с перекисью водорода получается сульфат свинца. Из чистого сульфата свинца целесообразно получить металлический свинец [1] и соединения свинца. В ходе экспериментов был использован концентрата свинца (25,15% РЬ). Для окисления измельченного порошка концентрата свинца (0,15; 0,1; 0,08 мм) используется разное количество перекиси водорода. В нормальных условиях реакция идет очень быстро с выделением температуры. Для регулировки скорости реакции рекомендуется добавлять перекись водорода частично. С различий литературе указывается, что при окислении сульфидов с перекисью водорода происходят цепные реакции [7, с.54]. На основании высказанного
предположения, реакция окисление концентрата свинца (галенит PbS) можно выразить следующими уравнениями:
PbS + Н2О2 ^ PbS + + ОН - + ОН -
ÍÍ - + Í / 2 ^ Н2О + НО2-
HO2. + PbS+ ^ H ++OH H. PbSO ■ + 2 HO,
PbSO ■ + H+
>Pbsa + 2OH -
При процессе окисления черного концентрата свинца получается нерастворимый в воде белый осадок сульфата свинца. После фильтрования и промывки полученный осадок обрабатывает раствора хлорида натрия и определяется выход продукта. Полученные результаты показали полное окисление концентрата свинца. В сериях экспериментов исследовано влияние факторов, действующих на процесс, и были определены оптимальные условия. Первоначально изучено влияние размеров частиц концентрата свинца на процессе окислении и результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Зависимость размера частиц на окисления концентрата свинца.
Образец: 1,00 г., Н2О2]-1,5 М, темп. 22-250С, время - 25 мин.
S № Размеры частиц, мм V ШОУ мл Выход PbSO4, % Полученные продукты
1 0,25 5,0 80,45 PbS, PbSO4
2 0,15 5,0 88,28 PbS, PbSO4
3 0,10 5,0 98,35 PbSO4
4 0,075 5,0 99,15 PbSO4
Как видно из результатов экспериментов, при использовании частицы меньшего размера увеличивается выход продукта окисления, когда размер частиц 0,075 мм и меньше, окисление образца идет до конца, и этот размер частиц мож-
но считать оптимальной. В последующих экспериментах использованы образцы с размером частиц 0,075 мм.
Определено образование сульфата свинца в зависимости от количества окислителя, результаты представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Получение PbSО4 в зависимости от количества окислителя
Образец: 1,00 г, Н2О2]-1,5 М, темп. 22-250С, время - 25 мин.
S № Размеры частиц, мм V H2O2, мЛ Выход PbSO4, % Полученные продукты
1 0,075 1,0 72,35 PbS, PbSO4
2 0,075 3,0 85,28 PbS, PbSO4
3 0,075 5,0 99,20 PbSO4
4 0,075 7,0 99,55 PbSO4
Было выявлено, что, в зависимости от количества окислителя изменяется выход продукта. Таким образом, 4-6 мл 5 %-ного раствора перекиси водорода достаточно при окислении 1,0000 г образца, а также при проведении процесса с концентрированной перекисью водорода концентрат полностью окисляется. Полученный сульфат свинца растворяли в разных растворителях (в смеси ацетата аммония - уксусной кислоты, в растворе хлорида натрия и в растворе трилон В) и определена степень чистоты. Таким образом, все использованные растворители полностью растворяют сульфат свинца и в растворе не обнаруживаются другие смеси. Следует отметить, что эксперименты проводили сушенным (твердый) концентратом свинца. Как упоминалось выше, в конце процесса требуется тщательное перемешивание и нагревание раствора до 40-500С. Из проводимых экспериментов определено, что в течении 15-20 минут процесс окисления завершается. При нормальных условиях (250С) процесс окисление завершается довольно долго, поэтому
изучено протекание процесса в зависимости от времени в различных температурах.
При температуре выше 600С процесс завершается в течение 5-8 минут, а при низкой температуре на это потребуется много времени.
Таким образом, при исследованиях определены оптимальные условия процесса. Выявлено что, для 1 г образца используется 15-20 мл 1,5 М раствора окислителя, соотношение твердого на жидкое (Т : Ж) 1:5-8, оптимальная температура 40-60 0С, время 10-15 минут и предельный размер частиц 0,075-0,10 мм. Метод может быть применен с высоким кондиционным концентратам свинца (55-75%) и в дальнейшем из сульфата свинца можно получить порошкообразный свинец, а также и другие соли свинца, которые пользуются в производстве.
Литература
1. Гараев А., М. Гулиев Р. Я. Восстановление сернокислого свинца в водной среде. //XVI-XVII международной научно-практической конференции «Наука вчера, сегодня, завтра», г. Новосибирск, 2014 г, с 6-11.
2. Власов О. А. ^особ переработки свинцово-цинковых концентратов. Патент РФ № 2486267, 2013.
3. Гецкин Л.С., Яцук В.В., Пантелеева A.П. и др. Способ гидрометаллургической переработки сульфидных свинцовых руд. Aвт. свид. РФ 821422/22-2, 1964.
4. Летов А.В., Кан А.В. ^особ переработки свинецсо-держащих отходов производства. Патент РФ № 2294972, 2007.
5. Маркович Т.И. Процессы гидрохимического окисления сульфидов тяжелых металлов с участием азотистой кислоты. Автореферат, Новосибирск, 1999
6. Михлина Е.В. Взаимодействие сульфида свинца с азотнокислыми растворами. Автореферат, Красноярск, 2004.
7. Серышев Г.А. Химия и технология перекиси водорода. Москва.: Химия, 1984, 200 с.
8. Чекушин В.С., Бакшеев С. П., Олейникова Н.В. Способ восстановления свинца. Патент РФ № 2282672, 20
