Гидрометаллургическое получение цинка

2.1 Особенности процесса выщелачивания

Гидромсталлургическое получение цинка имеет много разновидностей, отличающихся, в основном, способами выщелачивания огарка:

1) с растворением только легко растворимых форм;

2) с полным растворением всех форм цинка из огарка.

Применяют различные по температурным и концентрационным условиям типы выщелачивания: нейтральное, кислое, горячее кислое, горячее высококислое, автоклавное.

Технологические схемы выщелачивания могут быть одно-, двух- и трехстадийными.

Те или иные варианты выщелачивания используют как последовательные стадии таким образом, чтобы передача твёрдого материала и раствора от стадии к стадии была противоточная. При этом конечный раствор получают на нейтральной стадии выщелачивания, а конечный твёрдый остаток (кек) на стадии с максимальной кислотностью и температурой раствора.

При выборе варианта выщелачивания для определённого вида сырья решающее значение имеет поведение трёх компонентов: цинка и примесей железа и кремнезёма. Вынужденное совместное растворение этих компонентов в сернокислом растворе обусловлено образованием при обжиге соединений 2п§Юэ и Ът&СгО*

Для расчётов примем технологическую схему с неполным растворением цинка в одну стадию (рис. 2.1)

В этой схеме растворение железа и кремнезема офаничено переделами, исключающими осложнения при разделении пульпы из-за образования гелей. Продукты твёрдого выщелачивания - нейтральный раствор и цинковый кек, перерабатываемый вельцеванием. Нейтральное выщелачивание заканчивается при рН = 4,8... 5,4 для обеспечения тонкой гидролитической очистки раствора. После дополнительной цементационной очистки раствор подвергают электролизу с получением металлического цинка. Выделенный медь-кадмисвый кек отправляют на переработку.

2.2 Расчёт состава нейтрального цинкового раствора и кеков

Примем по данным практики, что в отработанном электролите содержится, г/л:507ли 155Н₂80₄. Л/*? 9 ,0 *>С 6*г />ч&*<7

Для расчёта принимаем состав обожжённого концентрата из табл. I У.

При выщелачивании отработанным электролитом цинк перейдет в раствор из 7пО, Ът&О* и 2Еп8Ю] Количество растворимого цинка: 42,17*3,35 + 2,24 =47,76 кг.

Не растворится цинк, входящий в состав 7пБ и «ЗпРеаО* ^^го количество: 50,00 - 47,76 = 2,24 кг или 4,7%.

Примем, что, кроме цинка, в раствор перейдёт половина меди и весь кадмий.

Рис. 2.1 Аппаратно-технологическая схема одностадийно-

гилрометаллургического получения щитка из огарка:

1 -пневматический агитатор; 2 -сгуститель; З-дисковый вакуум-фильтр; 4-

бак - рспульпатор для промывки кека; 5 - фильтр-пресс; б-электролиэёр

Масса меди и кадмия в растворе составляет:

1,30 • 0,5 = 0,65 кг Си и 0,20 кг Со.

Для компенсации потерь серной кислоты при выщелачивании и в других процессах получения катодного цинка в обожженном концентрате оставляют 2... 4 % сульфатной серы. В нашем расчете получено, что в смеси огарка и пыли находится 2,05 кг вес*.

Подсчитаем, достаточно ли этого количества серы для компенсации её расхода?

Примем, что в технической цепи серная кислота теряется с 1,5 % потерь цинка в форме Хп$О_л. Количество таких потерь кислоты в виде 8 $04^: 0,015 • $(?■ 32,1/65,4 = 0,37 кг. Весь расход сульфатной серы обожженного концентрата на сульфатизацию примесей по общей реакции

МеО + Н₂80₄ *$э -* МевСч + Н₂0:

• •-.о 1,70 - 3-2,1/207,2' =0,26 кг;

імО 0,14 - 32/1/56,] \£ - 0,08 кг; ■■■>**£> (0,85 + 0,45) • 0,5 • 32Д/63.6 = 0,33 кг; СУ<Х°Л ⁺ °.0' 3,2_г1/112,4 = 0,06кг; ¹ 'На компенсацию потерь = 0,37кг. ВСЕГО =1,10 кг БО.

Так как в процесс введено 2,05 кг сульфатной серы, то её избыток составит

2,05-1,10 =»0,95 кг;

поэтому добавки серной кислоты не потребуется.

Определим количество серной кислоты, необходимой для сульфатизации цинка по реакции:

шЬ»+н₂зо_л -* ъ&о*+ Н₂0 _г

'.' ± *ЧЩЩ • 98,!/65,4 =71,64 кг г

меди и кальция ао общей реакции МеО+Т^О* -> МеЯО* + Н₂0: 47#7 (0,50 + 2,85). 98,1/65,4 = 66,48 кг •"', "0,65 - 98 ,1 /63,6 = 1,00 кг с-.<

? р/х, * 0,20 • 98 ,1/ 112,4 = 0,17 кг -\

таЛ /М4 ^ВСБГ0 = 67,65кг

От избытка сульфатной серы образуется серная кислота в количестве:

0,95-98,1/32 =2,90 кг.

При заданном содержании серной кислоты (155 г/л) потребуется отработанного электролита на 90,21 кг огарка:

0,9021 • (71,64- 2,90)/155 = 0,40 м³. Плотность отработанного электролита £28'' г/см³ или 1280 кг/мЗ. Количество отработанного электролита:

0,40-1280 =512,0 кг.

Массовое отношение жидкого к твердому при выщелачивании:

Ж:Т = 512,0: 90,21 =5,68 По условию в отработанном электролите содержится 50 г/л цинка (или 50 кг/м³). Это составляет

0,40-50 =20,00 кг Ъп.

или в пересчёте

20 ■ 161,5/65,4 = 49,39 кг 7п80₄

В 0,4 м³ отработанного электролита находится 49,39 кг сульфата цинка и ^¿4 кг серной кислоты.

Состав отработанного электролита приведен в табл. 2.1.

<% ■%Таблица 2.1

Количество	Компонент 5	Всего
7п	Гиг	80І^2
кг	20,00	1,40		Зф7	512,00
г/л	50,00_,	3,50	241,82		-

В нейтральном растворе будет цинка:

47,76 i 20,00 ⁴ = 67,76 кг. Концентрации цинка, меди и кобальта в нейтральном растворе составляет: А

, 67,7670,40 = 169,40 кг гп/м³

0,65/0,40 =1,62кгСи/м³

0,20/0,40 - 0,50 кг СоУм³

В результате J>eaкции 'растворения цинка и примесей нейтрализуется

---

Дата добавления: 2015-11-30