183166. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ólom szelektív feltárására és kinyerésére ólomtartalmú anyagból
1 183 166 2 A találmány tárgya eljárás ólom szelektív kinyerésére és feltárására ólomtartalmú anyagból, például ércből, ásványból vagy koncentrátumból, amikoris anóddal és katóddal ellátott elektrolitikus cellában az ólomtartalmú anyagból kloridiont és adott esetben ólomiont tartalmazó, 50... 130 °C hőmérsékletű, mozgásban tartott elektrolittal érintkezésbe hozzuk, ólomtartalmát oldatba visszük, az elektrolit pH-ját 0,5 pH és legalább 3,5 pH határok között tartjuk, és az oldatból a kálódon az ólmot leválasztjuk. A találmány szerinti eljárással ólom-szulfidot tartalmazó keverékekből, ásványokból és koncentrátumokból az ólom szelektív módon kinyerhető. Az eljárás gyakorlatilag tetszőleges ólomtartalom mellett alkalmazható. Az ólom előállításának hagyományos eljárása szerint a szulfidos ásványokból vagy koncentrátumokból pirometallurgiai módszerekkel választják ki az ólmot. Ilyenkor az ólomtartalmú anyagban levő kén oxidálódik, kén-dioxid formájában távozik és erőteljesen szennyezi a környezetet. Ennek következtében világszerte jelentkező tendencia az, hogy az ólom előállítását más, a környezetet kevéssé károsító módon biztosítsák, hiszen egyszerű pirometallurgiai módszerek megvalósítása általában csak úgy lehetséges, hogy a szigorú környezetvédelmi előírások teljesítésére költséges és bonyolult kiegészítő berendezéseket alkalmaznak. Az ólom szulfidjából történő feltárására ismeretesek hidrometallurgiai eljárások is. Ezek lényege, hogy nyomásálló tartályban a szulfidot ammóniaoldattal kezelik. Ez az eljárás a nagy ammóniafelhasználás miatt költséges, a nagy mennyiségben keletkező ammónium-szulfát hasznosítása gondot okoz és az eljárás megvalósításához oxigénre is szükség van, ami nemegyszer oxigéngyártó üzem létesítését igényli. A fenti alapelvet megvalósító hidrometallurgiai eljárás ismerhető meg az 1%4-ben megadott 282 292 számú ausztrál szabadalmi leírásból (bejelentő: Sherritt Gordon Mines). A javasolt eljárás szerint ammónium-szulfáttal kezelt keverékbe 34,5 és 690 kPa közötti parciális nyomású oxigént vezetnek be és így az óloin-szulfidot ólom-szulfáttá oxidálják. Az ólom tulajdonképpeni előállítása csak ezt követően kezdődik. A tapasztalatok szerint azonban a lényegében szulfát-ionokat tartalmazó elektrolitban ólom-szulfidból az ólom gazdaságosan nem tárható fel, és a hatékonyság értéke alacsony marad akkor is, ha a folyamatban nagyobb menynyiségű szulfát-ion keletkezik. Ezek az eljárások tehát nem gazdaságosak. Egy másik javaslat szerint az ólom-szulfidot tartalmazó koncentrátumot vezető anyagú anóddá tömörítik össze és elektrokémiai cellában villamos úton oxidálják. Ez a megoldás azonban költséges anődelőkészítést igényel, az áramhasznosítás alacsony marad és az összetömörített anyagból az ólom csak kis hatékonysággal vonható ki. Az ólom-szulfidot is tartalmazó ércek, ásványok és koncentrátumok kilúgozására is történtek próbálkozások. Az 1478 571 számú angol szabadalmi leírás szerint (bejelentő: Société Miniere et Métallurgique de Penarroya) a szulfidokat tartalmazó anyagból rcz-klorid vizes oldatával történő kilúgozás útján a színesfémeket kioldják, majd a kilúgozás révén keletkező réz(H) és réz(l) ionokat tartalmazó oldathoz oxigéngázt, sósavat és/vagy vas(III)-kIoridot adagolnak a kilúgozó oldat regenerálása végett. Az oldás hatékonyságát hidrogénelektródhoz viszonyítva 400...800 rnV redoxi-potenciál biztosításával növelik. Ezzel az eljárással színesfémek kloridjainak keveréke állítható elő. A 3 673 061 sz. USA szabadalmi leírásból a szulfidok elektrokémiai cella anódjánál végzett oxidálására ismerhető meg eljárás A folyamat alkalmas számos színesfém nem szelektív feltárására intenzív oxidáiás feltételei között. Ez a szabadalmi leírás 130 A/m2 nagyságú áramsűrűséget is említ, de példáiban csak nagyon nagy. 600 és 5300 A/rn2 közötti áramsűrűségeket sorol fel. A kén szulfáttá alakulását savas elektrolit alkalmazásával akadályozza meg. Az intenzív oxidáiás feltételei mellett a nagy áramsűrüségek következménye a nagy cellafeszültség és a grafitból készült anódok gyors korrodálása. Az intenzív oxidáiás feltételeinek biztosítása azért szükséges, mert az eljárás során az ásvány vagy érc felületén fokozatosan elemi kénből álló réteg alakul ki, ami az oldást lassítja, és ezért az oxidáiás egyre nehezebben zajlik. Az említett szabadalmi leírás szerint igen fontos, hogy az átlagos szemcsenagyság legfeljebb a vonatkozó USA szabvány szerinti 60 mesh legyen, ellenkező esetben a folyamat hatékonysága rendkívül lecsökken. A Broken Hill Proprietary Ltd. cég bejelentése alapján 1979. március 16-án publikált 872.438 számú belga szabadalmi leírás (ausztráliai közrebocsátási száma: 41 938/78) olyan eljárást ismertet, amelynek alapján egyetlen fém szulfidjál tartalmazó anyagból, de nem szulfidok keverékéből lehet fémeket kinyerni. Ez az eljárás sem szelektív, igényes viszont az elektrokémiai cella felépítésével szemben. A leírás szerint a hatékony kioldáshoz az anód mellett oxidativ környezetet kell biztosítani, továbbá szükség van a részecskék szoros közelségére egymáshoz, vagy az anódhoz. Egyebek között a leírás megállapítja, hogy igen fontos az egyes ásványi részecskék és a betápláló elektród — mégpedig szulfidásványok esetében az anód - közötti ütközések frekvenciájának maximalizálása. A fentieket úgy összegezhetjük, hogy a technika állása szerint nagy áramsűrűségeket, savas kloridos elektrolitokat kell alkalmazni és a hatékonyság növelését oly módon kívánják elérni, hogy az ásvány, érc vagy koncéntrátum részecskéi és az anód közötti ütközések számát a lehető legnagyobbra választják. A fentiekkel ellentétben a találmány célja olyan elektrokémiai eljárás kidolgozása, amelynek alapján az ólom szelektív kivonása az ólmot tartalmazó anyagokból nagy áramsűrűségek alkalmazása és a részecskék érintkeztetésének követelménye nélkül is hatékonyan biztosítható, és ami ennek következménye, az ólmot kis költségszinten kinyerő, légköri nyomást alkalmazó, költséges reagensek alkalmazását mellőző eljárás létrehozása. A kitűzött cél elérésére ólomtartalmú anyagból, például ásványból, ércből vagy koncentrátumból ólom szelektív feltárását és kinyerését biztosító olyan eljárást dolgoztunk ki, amikoris anóddal és katóddal ellátott elektrolitikus cellában az ólomtartalmú anyagot kloridiont és adott esetben ólomiont tartalmazó, 50...130 °C hőmérsékletű, mozgásban tartott elektrolittal érintkezésbe hozzuk, ólomtartalmát oldatba visszük, az elektrolit pH-ját 0,5 pH cs legalább 3,5 pH határok között tartjuk, és az oldatból a katódon az ólmot leválasztjuk és a találmány szerint az ólom leválasztását kis áramsűrűséggel, továbbá alacsony szintű oxidáiás mellett végezzük. Ez utóbbi azt jelenti, hogy lehetőleg kizárjuk 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
