Бедные по содержанию рения и осмия свинцовые пыли медеплавильного производства (ЖМЗ) подвергаются автоклавному окислительному выщелачиванию с целью перевода рения и осмия в раствор [1, 2], пульпа автоклава подвергается дистилляции с целью выделения осмия в газовую фазу, а рений из раствора экстрагируется по классической технологии. Целью работы является определение возможности получения перрената аммония в реэкстракте из бедных по рению растворов и адаптация процесса к условиям экстракции рения, существующей на НПО «Жезказганцветмет».
Ренийсодержащая пульпа автоклавного выщелачивания свинцовых пылей после дистилляции высококипящих компонентов направляется на фильтрацию с целью разделения твердой и жидкой фаз. В результате фильтрации получаем свинецсодержащий кек и рениевый раствор, среднее содержание компонентов в котором приведено в табл. 1.
Таблица 1. Количественный состав ренийсодержащего раствора автоклавного выщелачивания свинцовой пыли
|
Наименование |
Re |
Cu |
Zn |
Pb |
Cd |
|
Содержание, г/дм3 |
0,067 |
28,88 |
10,68 |
3,814 |
3,86 |
Раствор с целью извлечения рения и отделения от основной массы примесей металлов подвергается экстракции триалкиламином (ТАА), растворитель: спирт 2–этилгексанол, разбавитель – очищенный керосин.
Аппаратура, применяемая для экстракционного разделения компонентов – смесительно- отстойный экстрактор. Ступень экстрактора состоит из камеры смещения готового экстрагента с раствором, камеры отстаивания для разделения экстракта и рафината – из-за разницы их плотностей и камеры слива рафината и экстракта. Экстрагент и раствор по ступеням экстракции движутся противотоком относительно друг друга.
Экстракторы типа смеситель-отстойник менее чувствительны к присутствию взвесей, могут работать при любом соотношении фаз независимо от соотношения потоков, обладают высокой эффективностью ступени, хорошо моделируются, после остановки батареи смесителей-отстойников отбор продуктов реакции можно начинать немедленно, так как стационарные концентрации фаз сохраняются.
Все эти преимущества позволяют использовать экстрактор типа смеситель-отстойник для извлечения рения из растворов и разделения от основной массы элементов примесей.
Рений (VII) присутствует в водных растворах в виде аниона ReO -, соответствующего сильной кислоте НReO4. Закономерности экстракции рения из растворов минеральных кислот определяются двумя факторами. С одной стороны, увеличение концентрации минеральной кислоты сопровождается повышением содержания в водной фазе ионов Н+, участвующих в экстракции Re, т.е. способствует росту коэффициента его распределения. Но с другой стороны, экстракция минеральной кислоты приводит к связыванию экстрагента и при достаточно высоких концентрациях минеральной кислоты это оказывает решающее значение /2/.
Рис.1. Экстракционная установка типа смеситель-отстойник 1– расходная емкость экстрагента (делительная воронка с делением); 2– расходная емкость продуктивного раствора;
3 – двухходовой вентиль; 4 – визуальный расходомер;
5 – регулятор расхода; 6 – регулятор напряжения (ЛАТР);
7 – электродвигатель; 8 – экстрактор типа смеситель-отстойник- 4-х ступенчатый; 9 патрубки; 10 – шкив турбинной мешалки; 11 – камера смешивания; 12 – техстропа вращения шкива;
13 – камера отсаивания
Методика проведения экспериментальных работ
Лабораторные исследования прове- дены на четырехступенчатой экстра- ционной установке (рис. 2).
Ступень смесительно-отстойного экстрактора состоит из камеры смешения, в которых жидкости (продуктивный раствор и готовый экстрагент) перемешиваются турбинной мешалкой, стремясь достичь состояния равновесия. Образующиеся продукты (экстракт и рафинат) механически (ликвация) отделяются один от другого в камере отстаивания и выводятся из первой ступени в последующие через потрубки перетока.
Экстрагент разбавляется (спиртами, керосином) в определенных соотношениях и заливается в расходную емкость (1). В расходную емкость (2) заливается продуктивный раствор. Экстрагент и раствор через вентиль (3), визуальный расходомер (4), регулятор (5) в определенном соотношении О:В подаются в камеры смешения (11) экстрактора (8) противотоком через патрубки. Усилия от электродвигателя (7), с регулируемыми оборотами, через ЛАТР (6) передаются на шкивы турбинной мешалки (10) посредством техстроп. Полученный экстракт реэкстрагируется в делительных воронках (1,2) при определенных соотношениях (экстракт : реэкстрагент) при перемешивании на встряхивателе или вручную. Затем отстаивается на вертикальном стенде. Определяется время полного разделения отстаиванием отработанного экстрагента и реэкстракта (раствора). После раздельного слива экстрагента и продуктивного раствора, они анализируются на содержания компонентов, отработанный экстрагент регенерируется, а раствор направляется на дальнейшую переработку с целью извлечения полезного компонента.
Реагенты, используемые при экстракции и реэкстракции рения:
экстрагент – триалкиламин (ТАА) (CnH2n)3N, где n =7? 9; плотность ρ=0,8-0,82 г/дм3, вязкость
-
- ,8 сст (20-25 0С), температура вспышки ~96 0С, средний молекулярный вес (МВ)=350? 390;
растворитель – спирт 2-этилгексанол (С8Н17ОН) МВ=130,2; ρ=0,832-0,836 г/дм3, вязкость 8,3- 8,4 сст (20-23 0С), температура кипения 181-185 0С;
разбавитель – керосин (очищенный сульфированный или осветительный), ρ=0,811-0,815 г/дм3, вязкость 0,78-0,784 сст (20-21 0С), температура вспышки >40 0С;
аммиачная вода NH4OH (2,5-3 М); серная кислота (хч, ρ=1,83-1,84 г/дм3); катионированная вода (катионит КУ-1).
Результаты экспериментальных работ экстракции и реэкстракции рения
В табл. 2 приведены технологические условия проведения экстракции и реэкстракции рения.
Таблица 2. Реагенты и технологические параметры процессов
|
Наименование процессов |
Реагенты |
Технологические параметры |
|
Экстракция рения |
Экстрагент: ТАА (8%), керосин (82%), 2 этилгексанол (10%) |
Соотношение О:В = 1 : (8? 25), продолжительность смешивания 3-5 мин, температура комнатная 20-250С |
|
Промывка экстракта |
Промывная жидкость: катионированная вода 0,994 дм3 + 0,06 дм3 H2SO4 |
Соотношение О : В = 1:10, время перемешивания 2-3 мин |
|
(ρ=1,83г/дм3) |
||
|
Реэкстракция рения |
NH4OH (2,5-3 М): аммиачная вода (0,75 дм3 катионированная вода + 0,25 дм3 25% раствор аммиака) |
Соотношение О : В = (3 ? 4) : 1, продолжительность 6-8 мин, температура 20-250С |
В табл. 3 приведены результаты экстракции, промывки и реэкстракции рения из продуктивного раствора автоклавного выщелачивания.
Таблица 3. Результаты лабораторных исследований (ρраствора=1,255 г/см3)
|
Технологические параметры процессов экстракции |
Содер. Re в исх. растворе, г/дм3 |
Извлечение Re в экстракт, % |
Содер. Re в экстракте, г/дм3 |
Извлечение Re в экстракт при про- мывке, % |
Содер. Re в экстракте после промывки, г/дм3 |
Извлече ние Re в реэкстра кт, % |
Содер. Re в реэкстра кте, г/дм3 |
|
Экстракция: О:В=1:10, τсмешивание =5мин, τотс. =12 мин |
0,067 |
98,5 |
0,60 |
||||
|
Промывка экстракта: О:В=1:10, τсмешивание =3мин |
99,8 |
0,62 |
|||||
|
Реэкстракция: NH4OH (3М), О:В=3:1, τсмешивание =7мин, τотс. =15 мин |
98,0 |
1,58 |
Результаты проведенных исследований экстракционного способа выделения из раствора рения показали обогащение рением реэкстракта в 23-30 раз, по сравнению с исходным раствором, при использовании экстрагента триалкиламина (ТАА). Основная масса примесей элементов остается в рафинате (Cu, Zn, Cd и др.), для извлечения которых применяются способы цементации и карбонизации. Для очистки перрената аммония (NH4OH) в реэкстракте ее подвергают очистке способами: выпаривания, кристаллизации, растворения кристаллов NH4OH и повторной выпарки и перекристаллизации с получением товарного перрената аммония.
Балансовые испытания экстракции рения из фильтрата автоклавного выщелачивания
Балансовые испытания проведены на укрупнено-лабораторной установке типа смеситель- отстойник, представленной на рис. 2.
Рис. 2. Общий вид экстракционной установки типа смеситель-отстойник
Балансовые испытания проведены по методике, описанной выше, результаты испытаний приведены в табл. 4.
Результаты балансовых испытаний показали сквозное извлечение рения из осветленного раствора автоклавного выщелачивания до ренийсодер-жащего реэкстракта перрената аммония составляет 96,428 %. Значительная часть свинца (99,86 %), цинка (99,85 %), меди (99,80 %), кадмия (98,83 %) остаётся в рафинате процесса экстракции. Для доизвлечения меди и кадмия из рафината применяется способ цементации цинковой пылью с получением Cu-Cd кека. Для очистки рафината от цинка проводится процесс карбонизации с получением богатого цинкового кека.
ЛИТЕРАТУРА
- 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., Айсаутов М.А., Устемирова Х.С., Сулейманова Г.А.
- Способ извлечения рения из ренийсодержащего сырья. Патент №38341 РК. Заявка 2002/0575.1 от 29.04. 2002 г. Жарменов А.А., Романов Г.А., Тельбаев С.А., Еденбаев С., Устемиров Х.С., Сулейманова Г.А.
- Коленкова М.А., Крейн О.Е. Металлургия рассеянных и легких редких металлов. –М.: Металлургия, 1977. С. 197–216.