Способ и устройство для извлечения из анодного шлама селена и ценных металлов

010496 Изобретение относится к металлургической обработке твердого сырьевого материала, содержащего ценные металлы и селен. Конкретнее, изобретение относится к способу и устройству для обработки анодного шлама, полученного в результате электролиза для получения меди. При электролизе для получения меди нерастворимый компонент анодов опускается на дно электролитической ванны в виде анодного шлама, откуда его извлекают при замене анодов. В дополнение к меди и никелю анодный шлам содержит также металлы, которые являются более ценными, чем медь, например теллур, селен, золото, серебро и платиновые металлы, а также примеси, такие как мышьяк, сера,сурьма, висмут и свинец. Ценные металлы и примеси разделяют в процессе обработке анодного шлама. Известные способы обработки анодного шлама представляют собой комбинации гидрометаллургических и пирометаллургических способов. Обычно анодный шлам содержит следующие ингредиенты:Cu, Ag, Au, Cl, Sb, Pb, Ni, Ba, Pt, Pd, As, Bi. Исходная влажность шлама обычно составляет 10-30%. В известном способе обработки анодного шлама из шлама сначала извлекают медь и никель, затем серебро, затем золото, и в конце по отдельности извлекают платиновые металлы. Селен обычно выделяют обжигом после извлечения меди и никеля. Выделение меди и никеля проводят выщелачиванием при высоком давлении и высокой температуре в присутствии серной кислоты и кислорода, чтобы медь, никель и часть мышьяка и теллура растворились. После извлечения меди извлекают обжигом селен. Используемый в настоящее время способ обжига представляет собой периодический процесс, где шлам обжигают при температуре около 450-600C. В этом случае селен извлекают в виде газа SeO2. Недостатком известных способов и печей для обжига является ограниченный перенос материала в шлам и из шлама. Из-за толщины слоя шлама, формируемого на поверхности лотков печей, работающих по периодическому принципу, степень использования обжиговых газов ограничена. Прохождение обжиговых газов через толстый слой происходит медленно, и, соответственно, извлечение диоксида селена из шламового кека происходит медленно и ограничивает скорость процесса. В известных решениях также имеются проблемы, связанные с теплопереносом. Трудно контролировать температуру на разных стадиях процесса и в разных частях печи. Температура шлама легко повышается до слишком высоких значений, при этом шламовый кек спекается, и перенос материала в шлам и из шлама замедляется и даже может полностью прекратиться. Из публикации патента США 4228133 известна непрерывно работающая печь для обжига анодного шлама, где шлам подают в печь, имеющую одно реакционное пространство, в котором шлам, находящийся на поверхности движущихся лотков, перемещают с лотка на лоток. Твердые вещества перемещают в нижнюю часть печи, откуда их собирают скребком и направляют в выпускное отверстие, находящееся в нижней части печи. В печи согласно указанной публикации не могут быть реализованы последовательно в непрерывном режиме различные другие стадии обжига. Задача настоящего изобретения заключается в устранении недостатков, связанных с обжигом анодного шлама, и в реализации нового способа и конструкции печи для обработки анодного шлама в непрерывном режиме. Печь согласно изобретению имеет высокую мощность, и материал, обработанный согласно изобретению, пригоден для использования в качестве сырья для плавки методом Дорэ (Dor). Способ и обжиговая печь согласно настоящему изобретению основаны на непрерывной обработке анодного шлама и особенно хорошо подходят для объединения с процессом, где анодный шлам после обжига обрабатывают гидрометаллургическими способами. В способе согласно изобретению шлам, содержащий ценные металлы и селен, сушат, обжигают,сульфатируют и охлаждают. Обработка включает стадии, которые проводят последовательно в непрерывном режиме, так что шлам собирают на транспортере в виде слоя шлама, который затем транспортируют на обработку в последовательные установки сушки, обжига, сульфатирования и удаления серной кислоты и охлаждения. Согласно настоящему изобретению печь для непрерывной обработки шлама, содержащего ценные металлы и селен, содержит блок сушки, блок обжига, блок сульфатирования и удаления серной кислоты и блок охлаждения,расположенные последовательно,по меньшей мере один транспортер или два или несколько транспортеров, расположенных последовательно, которые установлены для транспортировки слоя шлама через блоки от начала блока сушки до конца блока охлаждения, и устройство подачи шлама, которое установлено для подачи анодного шлама с подходящей скоростью на движущуюся ленту транспортера. Печь согласно изобретению для обработки анодного шлама дает возможность контролировать обжиг анодного шлама для извлечения селена и сульфатировать шлам, например для сульфатирования серебра, в одной и той же установке. В конструкции согласно изобретению можно поддерживать небольшую толщину слоя анодного шлама без снижения производительности устройства. Перенос материала в слой шлама и из него осуществляется эффективно, поскольку слой шлама тонкий, и можно контролировать температуру и, следовательно, может быть предотвращено спекание, которое замедляет перенос материала. Фиг. 1 является иллюстрацией вида сбоку непрерывно работающей печи согласно одному вопло-1 010496 щению изобретения. На фиг. 2 показано поперечное сечение печи, иллюстрированной на фиг. 1, вид сверху. На фиг. 3 показано поперечное сечение печи, иллюстрированной на фиг. 1, вид сбоку. Печь содержит ленточный транспортер 11, на который подают шлам из бункера с помощью подающего устройства 110 и транспортируют в первый блок 10 печи. На транспортер подают предпочтительно равномерный слой шлама толщиной менее 35 мм. Предпочтительно толщина слоя составляет 1020 мм. Скорость транспортера 11 выбирают, например, исходя из размеров первого блока печи, которым является блок 10 сушки, так чтобы при выгрузке из блока сушки слой имел желаемое влагосодержание. Скорость транспортера предпочтительно находится в пределах 2-20 см/мин, предпочтительно в пределах 12-18 см/мин. В блоке 10 сушки над ленточным транспортером 11 и, соответственно, над слоем шлама расположен нагревательный элемент 201, через который циркулируют газы. Блок 10 снабжен вентилятором 101 для продувки газов сверху и через нагревательный элемент в сторону поверхности слоя шлама. Блок 10 сушки снабжен выпускной трубой 111 для отвода влажного газа в выходное отверстие блока. Вытесняющий воздух поступает в блок 10 через входные трубки 215. В блоке сушки поддерживают слегка пониженное давление с целью предотвращения утечки газов из печи. Нагревательная мощность нагревательного элемента 201 такова, что температура слоя шлама в блоке 10 повышается при сушке шлама до величины приблизительно 100C. Слой шлама транспортируют на ленточном транспортере 11 из блока 10 сушки в блок 20 обжига,снабженный по меньшей мере одним газопроводом 320 для приведения обжиговых газов в контакт со слоем шлама. Через газопроводы 320 на шлам сверху подают воздух или воздух, обогащенный кислородом, для обжига селена в газообразный диоксид селена. В тех случаях, когда этого требуют свойства шлама, производительность обжига на этой стадии может быть увеличена добавлением к обжиговому газу диоксида серы или серной кислоты. В блоке 20 обжига температуру слоя шлама повышают при помощи нагревательного элемента 202, расположенного в блоке 20 обжига, до 350-550C. Что касается механической конструкции, за исключением газопроводов, блок 20 стадии обжига может быть подобен блоку 10 сушки. Блок 20 обжига снабжен газовыпускной трубой 112, входными воздушными патрубками 216 и вентилятором 102. Окисление селена представляет собой экзотермическую реакцию и обеспечивает тепловой энергией стадию обжига; это означает, что потребность в дополнительной энергии является низкой. В блоке 20 обжига селен окисляется согласно уравнению реакции (I)Se + O2SeO2 (газ) (I) Оксид селена извлекают из блока 20 с помощью газоулавливающего оборудования, расположенного в верхней части блока (не показано). В улавливающем оборудовании создается пониженное давление,так что газ собирается в оборудовании для улавливания газа, и в блоке 20 обжига поддерживается пониженное давление, которое предотвращает неконтролируемый унос выработанных в блоке газов в окружающую среду. Из улавливающего оборудования газы засасывают в рециркуляционный резервуар с помощью струйного вакуумного насоса. В рециркуляционном резервуаре газообразный диоксид селена взаимодействует с водой с образованием селеновой кислоты H2SeO3. Шлам транспортируют на ленточном транспортере 11 из блока 20 обжига в блок 30 сульфатирования, где сульфатируется содержащееся в шламе серебро. Используемым сульфатирующим реагентом может быть, например, водный раствор серной кислоты. Водный раствор серной кислоты распыляют сверху на слой шлама через форсунки 330, расположенные в блоке. На этой стадии возможный остаток селена извлекают в виде оксида, когда различные селениды разлагаются под действием серной кислоты. Сульфатируется также медь, возможно оставшаяся в шламе. Подобным же образом оксид никеля, возможно присутствующий в шламе, сульфатируется в сульфат никеля. На этой стадии сульфатирования также извлекают хлорид, незначительное количество которого всегда остается в шламе. Взаимодействия, имеющие место в блоке 30 сульфатирования, протекают по следующим уравнениям реакций (II)-(IV): 2Ag + 2H2SO4Ag2SO4 + SO2 + 2H2O (II)NiO + H2SO4NiSO4 + H2O (IV) Распыляемая на шлам серная кислота охлаждает шлам. При обработке серной кислотой температура шлама с помощью нагревательного элемента 203, расположенного в блоке 30, поддерживается в пределах 300-410C, предпочтительно 350C, при этой температуре удаляется избыточная серная кислота, и сульфатирование серебра происходит наиболее полно. На стадии сульфатирования в блок 30 подают кислородсодержащий газ, предпочтительно воздух, так, чтобы обеспечить производительность сульфатирования. В соответствии с одним воплощением изобретения температуру в блоке 30 поддерживают в пределах 250-300 С; это означает, что обеспечивается достаточное пониженное давление для удаления избыточной серной кислоты. Из блока 30 сульфатирования шлам транспортируют на ленточном транспортере 11 в последний-2 010496 блок 40 печи, где избыточная серная кислота удаляется из шлама, и шлам охлаждается. Температуру в блоке 40 охлаждения понижают до величины ниже 300C при помощи установленных в нем охлаждающих элементов или посредством сквозной циркуляции охлаждающего воздуха. Блок 30 сульфатирования снабжен газовыпускной трубой 113, входными воздушными патрубками 217 и вентилятором 103. Соответственно, блок 40 охлаждения снабжен газовыпускной трубой 114, входными воздушными патрубками 218 и вентилятором 104. Шлам транспортируют из печи и направляют в бункер для промежуточного хранения. В печи согласно изобретению ленточные транспортеры преимущественно изготовлены из стали. Может быть использован только один ленточный транспортер или несколько последовательных ленточных транспортеров, расположенных так, что слой шлама перемещается без задержки с одной ленты на другую. Скорости ленточных транспортеров могут быть отрегулированы по отдельности, и в этом случае время задержки слоя шлама и толщина слоя в разных блоках могут быть отрегулированы от блока к блоку наилучшим образом, подходящим для каждой стадии процесса. Кроме того, длина разных блоков по направлению движения транспортера может быть разной, и в этом случае время обработки в каждом блоке может быть отрегулировано так, чтобы лучше соответствовать требованиям. Согласно одному из воплощений изобретения, нет необходимости проводить стадию сульфатирования. В таком случае может быть сконструирована более короткая печь, и блок сульфатирования может быть исключен. Согласно другому воплощению изобретения стадию сульфатирования осуществляют в топочной печи, которая соединена с блоками, так что перенос материала между твердыми веществами и газами становится более эффективным. Слой шлама подают из блока обжига в топочную печь для сульфатирования с помощью ленточного транспортера, и сульфатированный слой шлама перемещают на другой транспортер, который транспортирует сульфатированные твердые вещества на стадию удаления серной кислоты и далее в блок охлаждения. Пример. Анодный шлам с влажностью 25% обрабатывали в непрерывно работающей обжиговой печи согласно изобретению. Общая длина печи составляла 16 м. Ширина стальной ленты транспортера составляла 2 м. Производительность печи составляла 225 кг/ч сухого шлама. Длина каждого из четырех блоков составляла приблизительно 3 м. Толщина слоя анодного шлама, подаваемого на стальной ленточный транспортер, составляла 10-20 мм. На стадии сушки были использованы нагревательные элементы мощностью 80 кВт, так что скорость выпаривания воды составляла 75 кг/ч. На стадии обжига температуру шлама повышали до 450C при нагревательной мощности 80 кВт. На третьей стадии шлам охлаждали и поддерживали при температуре 350C, при этом потребление мощности составляло приблизительно 50 кВт. На последней стадии шлам охлаждали до 300C, и потребляемая мощность составляла приблизительно 50 кВт. Мощность каждого из четырех печных вентиляторов составляла 2 кВт. Необходимые количества химических реагентов на один килограмм сухого шлама: 0,75 кг серной кислоты и 45 г кислорода. Для специалиста в данной области очевидно, что разные воплощения данного изобретения не ограничиваются только приведенными примерами и чертежами, но могут варьировать в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения из анодного шлама селена и ценных металлов, в котором шлам сушат, обжигают для извлечения селена, сульфатируют для извлечения ценных металлов и охлаждают, отличающийся тем, что формируют на транспортере слой шлама толщиной менее 35 мм и транспортируют для последовательной обработки в установках сушки, обжига, сульфатирования и удаления серной кислоты и охлаждения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщина слоя шлама составляет 10-20 мм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в установке сушки слой шлама нагревают до 100C и удаление влаги из слоя шлама усиливают вентилятором. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в установке обжига температуру слоя шлама повышают до 350-550C и перенос материала в слое шлама усиливают вентилятором. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в установке сульфатирования и удаления серной кислоты температуру слоя шлама устанавливают в пределах 250-350C и используемый сульфатирующий реагент представляет собой серную кислоту. 6. Печь для обработки шлама, содержащего ценные металлы и селен, в непрерывном режиме, в которой шлам обжигают для извлечения селена и для сульфатирования металлов, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один транспортер (11) для транспортировки слоя шлама и блок (10) сушки, блок (20) обжига, блок (30) сульфатирования и удаления серной кислоты и блок (40) охлаждения,последовательно размещенные по ходу транспортера, а также устройство (112) подачи шлама на движу-3 010496 щуюся ленту (11) транспортера. 7. Печь по п.6, отличающаяся тем, что в ней имеются два или более транспортера, расположенные последовательно. 8. Печь по п.6, отличающаяся тем, что устройство (112) подачи шлама выполнено с возможностью формирования на транспортере слоя анодного шлама толщиной 35 мм или тоньше. 9. Печь по п.6, отличающаяся тем, что каждый из блоков сушки, обжига и сульфатирования и удаления серной кислоты снабжен нагревателем (201, 202, 203) и размещенным над ним вентилятором (101,102, 103). 10. Печь по п.6, отличающаяся тем, что блок (40) охлаждения снабжен по меньшей мере одним охлаждающим элементом для охлаждения слоя шлама.