Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

ПОЛУЧЕНИЕ МЕДНОГО КУПОРОСА СУЛЬФАТИЗИРУЮЩИМ ОБЖИГОМ БЕЛОГО МАТТА

Существенным недостатком способа получения медного купо­роса из белого матта путем его окислительного обжига и после­дующего растворения полученной окиси меди в серной кислоте является то, что основное количество серы, содержащейся в белом матте, не используется. Между тем за счет этой серы теоретически возможно было бы перевести в медный купорос 50% меди, находя­щейся в белом матте, и тем самым снизить в 2 раза расход серной кислоты при последующей обработке продукта обжига. С этой целью белый матт должен подвергаться не простому окислитель­ному, а сульфатизирующему обжигу, т. е. длительной прокалке при сравнительно невысоких температурах (400—500°) при достаточном избытке кислорода. В этих условиях реакции

2S02 + 02 2S03 CuO + S03 CuS04

Смещены направо и 60—70% сульфидной серы переходят в суль­фатную, что соответствует превращению 30—35% меди в сульфат меди. Для обработки продукта обжига расходуется в 1,5 раза мень­ше серной кислоты, чем при простом окислительном (не сульфати - зирующем) обжиге, а общее использование меди достигает 90%.

Механизм образования сульфата меди при сульфатизирующем окислении белого матта можно представить следующими элемен­тарными реакциями Ч Часть сульфида непосредственно окисляется в сульфат:

( и.2 3 + 2,502 = Си S04 + CuO

Наряду с этим происходит окисление сульфида меди с образо­ванием двуокиси серы и окиси меди:

Cu2S + 1,Б02 = Cu20 + S02 Cu20 + 0.602 2CuO

Окись меди далее реагирует с серным ангидридом, образую­щимся при каталитическом окислении S02 в присутствии содержа­щейся в белом матте окиси железа, а частично аульфатизируетоя по реакциям

CuO + S02 = CuS03 4CtiS03 = 3CuS04 + CuS

С последующим окислением образующегося CuS. Для успешной сульфатизации белого матта необходимо обеспечить достаточно

Высокую концентрацию кислорода в газовой фазе. Этого можно до­стигнуть или использованием обогащенного кислородом воздуха или применением добавок, обладающих высоким равновесным дав­лением кислорода в температурных условиях обжига.

Степень перехода серы в газовую фазу в виде двуокиси серы значительно возрастает при добавке окиси меди (рис. 191) 53. Зави­симость степени перехода сульфидной серы в сульфатную от тем­пературы выражается кривой с максимумом (рис. 192), что объяс­няется разницей в скоростях образования и разложения сульфата

/ — без добавки СиО; 2 — при добавке К сульфиду меди 10% Си О; 3 — то же при 25% СиО. .

Меди (и промежуточных продуктов) при различных температурах. £тепень окисления сульфида меди при 450° в течение 60 мин в от­сутствие добавки составляет 29,5%. С увеличением температуры выше 450° в этих условиях степень перехода сульфидной серы в сульфатную резко падает и при 750—800° практически равна нулю. В присутствии добавок окиси меди увеличивается степень пере­хода сульфидной серы в сульфатную, а температура, отвечающая максимуму сульфатообразования, сдвигается в сторону более вы­соких температур. При добавке 25% СиО в интервале 500—550° за 60 мин 35—40% сульфидной серы переходит в сульфатную, а общее количество окислившейся серы достигает 90—95% 53.

Наиболее интенсивно сульфатизирующий обжиг сульфидов и окислов меди идет в кипящем слое, особенно при предварительном мелком измельчении материала 54>55.

Изучена сульфагизация C112S крепкой серной кислотой. До 300° она идет по реакциям:

Cu2S + 2H2S04 = CuS + CuS04 + S02 + 2Н20 CuS + 2H2S04 = CuS04 + S02 + S + 2H20 S + 2H2S04 = 3S02 + 2H20

Наибольший выход CuS04 достигается при 200°. При высоких температурах частично улетучивается серная кислота и в резуль­тате взаимодействия CuS04 с Cu2S образуется Cu2S04, а затем Cu20 56.

Изучены условия превращения Cu2S в CuS04 путем автоклав­ного выщелачивания белого матта слабой серной кислотой в при­сутствии кислорода. При этом параллельно идут следующие реак­ции:

Cu2S + 2,502 + H2S04 = 2CuS04 + Н20 (1)

Cu2S + 02 + 2H2S04 = 2CuS04 + S + 2Н20 (2)

Скорость растворения Cu2S пропорциональна давлению кисло­рода в степени 0,5. Для преимущественного (на 93%) осуществле­ния процесса по реакции (1), т. е. с полным использованием серы и с меньшим расходом серной кислоты, оптимальными условиями являются: давление кислорода ~4 ат, концентрация серной кис­лоты 0,01 моль/л, температура 140°57.

Аналогичным способом можно получать медный купорос из водной суспензии халькопиритного концентрата (Т: Ж = 1:3) с добавкой СаО или СаС03 для регулирования гидролиза образую­щегося сульфата железа и выделения H2S0458.