Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Выщелачивание обожженных цинковых концентратовВыщелачивание является первой технологической операцией гидрометаллургического цикла получения цинка из сульфидных концентратов. Цель выщелачивания – возможно более полно перевести в раствор цинк и некоторые сопутствующии ему ценные компоненты при минимальном загрязнении раствора примесями, оказывающими вредное влияние на последующие операции получения чистого металлического цинка. В качестве растворителя используют оборотный раствор H2SO4 – отработанный электролит, содержащий 120÷160 г/л свободной серной кислоты и до 30÷50 г/л цинка. На выщелачивание поступает обожженный цинковый концентрат, содержащий 55% Zn и до 2,5÷3,0% S в виде сульфидов и сульфатов. Цинк в огарке находится в виде оксида ZnO, сульфата ZnSO4, силиката 2ZnO·SiO2 и феррита ZnO·Fe2O3. Кроме цинка, в нем присутствуют различные соединения примесей меди, свинца, железа, кадмия, мышьяка, сурьмы, кобальта, благородные и редкие металлы. Процесс растворения твердого тела (например, огарка) или выщелачивание из него ценного компонента можно посмотреть на рисунке 4. Рисунок 4 – Схема растворения частицы огарка в серной кислоте
Процесс растворения состоит из трех стадии. На первой стадии осуществляется перенос реагирующих частиц растворителя (H2SO4) к поверхности твердого тела (зерна огарка), на которой происходит взаимодействие с окисью цинка. Вторая стадия - собственно взаимодействие растворителя с окисью цинка. На третьей стадии происходит отвод продуктов реакции (ZnSO4, H2O) из зоны взаимодействия (поверхности раздела фаз). Скорость взаимодействия растворителя с материалом обычно очень велика. Лимитируют общую скорость растворения диффузионные процессы, протекающие в первой и третьей стадиях, так как прилегающий к поверхности огарка слой растворителя постепенно обедняется серной кислотой и обогащается сульфатом цинка. Поэтому для обновления слоя растворителя вокруг частиц огарка и поддержания постоянной скорости растворения применяют перемешивание пульпы. На скорость процесса растворения существенное влияние оказывает также величина частиц материала. Чем мельче зерна обожженного концентрата, тем больше поверхность взаимодействия огарка с растворителем и выше скорость растворения. В связи с этим на выщелачивание направляют только тонко измельченный материал, без крупных частиц или комков. Окись цинка растворяется в серной кислоте по реакции:
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O. (5)
При избытке кислоты и интенсивном перемешивании пульпы эта реакция протекает довольно быстро. При выщелачивании огарка крупностью –0,2+0,15 мм переход цинка в раствор заканчивается за 2 мин, а при крупности частиц менее 0,15 мм – за 1 мин. При этом температура пульпы резко повышается до 80-90˚ C. С высокой скоростью растворяется в серной кислоте и окись цинка, находящаяся в вельц - окислах и возгонах. Для выщелачивания обожженного цинковоко концентрата (огарка) применяется двухстадийная схема переработки, так как она не требует предворительного дополнительного измельчения огарка. Вместе с тем двустадийная схема обеспечивает более высокое извлечение в раствор цинка и других ценных компонентов. На первой стадии обычно осуществляют нейтральное выщелачивание, на второй - кислое. В стадии нейтрального выщелачивания огарок перемешивают с оборотными растворами второй, кислой, стадии и заканчивают нейтрализацией пульпы до определенного значения рН. После отделения основной части раствора от твердого остатка к сгущенной нейтральной пульпе, содержащей избыток окиси цинка, добавляют отработанный электролит и проводят вторую (кислую) стадию. Распределение отработанного электролита между первой и второй стадиями устанавливают в зависимости от кислотного режима на каждой стадии. На кислой стадии часть примесей, осажденных при нейтрализации пульпы на первой стадии, вновь переходит в раствор и с течением времени накапливается в процессе. Равновесие устанавливается после того, как количество выводимых из процесса с влажнымцинковым кеком примесей на второй стадии станет равным количеству примесей, поступающих в процесс из огарка и других материалов. Вследствие циркуляции примесей при двустадийной схеме на стадии нейтрального выщелачивания получают растворы с большим содержанием примесей. Нейтральное выщелачивание проводят в двух последовательно установленных чанах с механическим перемешиванием; перемешивание в них пульпы производят с помощью диффузора. Главная цель нейтрального выщелачивания состоит в получении раствора, пригодного для дальнейшей очистки его от меди, кадмия, кобальта, никеля, сурьмы и последующего электролиза цинка. При этом не стремятся перевести весь цинк в раствор. Для выполнения этой задачи поступающую из отделения классификации пульпу нейтрализуют большим избытком огарка и доводят се в чанах с механическим перемешиванием до такого значения рН, при котором создаются условия, обеспечивающие полноту гидролитической очистки раствора от железа, кремнекислоты и удовлетворительную (не менее 12–18 см за 30 мин в цилиндре высотой 30 см) скорость отстаивания (осветления) пульпы в сгустителях. В зависимости от характера исходного сырья и особенно от содержания в нем меди, а также от того, проводится или нет предварительное окисление двухвалентного железа, такие условия создаются по достижении рН=4,8÷5,4. Нижний предел рН допустим в случае, когда поступающее в нейтральный цикл с оборотными растворами закисное железо предварительно в отдельной аппаратуре окисляется до окисного. Процессы нейтрализации кислоты и гидролиза примесей продолжаются в пульпе некоторое время и после того, как она поступит в нейтральные сгустители. В результате нейтрального выщелачивания, сгущения и отстаивания нейтральной пульпы получают два продукта - верхний слив нейтральных сгустителей и сгущенную нейтральную пульпу (нижний слив сгустителей). По составу верхнего слива сгустителей судят о том, насколько полно завершены процессы на нейтральной стадии выщелачивания. В частности, полноту гидролитической очистки раствора характеризует содержание в верхнем сливе железа, меди, мышьяка, сурьмы, а степень осветления - содержание в нем твердой взвеси. Нижний слив нейтральных сгустителей является промежуточным продуктом, поэтому в нем поддерживают только заданное соотношение ж:т в пределах (2-3): 1. Примерный состав верхнего слива нейтральных сгустителей следующий: 135 г/л Zn; 600–1800 мг/л Сu; 40–50 мг/л Fe; 0,2– 0,5 мг/л As; 0,1–0,5 мг/л Sb; 0,8–2 г/л - твердая взвесь; рН=4,8÷5,4. Для проведения кислого выщелачивания сгущенную нейтральную пульпу (нижний слив сгустителей) направляют в серию из 4-5 последовательно расположенных чанов с воздушным перемешиванием. В первый чан, кроме сгущенной нейтральной пульпы, подают также отработанный электролит и различные кислые оборотные растворы, которые по своему составу, нельзя направлять в нейтральную стадию. Кислотный режим устанавливается технологическим регламентом в зависимости от качества исходного сырья. Из-за большого содержания в огарке растворимых примесей кислое выщелачивание осуществляют при более низкой кислотности пульпы. В этом случае кислотность пульпы снижается по мере движения ее от головного к последнему чану. Обычно в первом или втором чане концентрация кислоты находится в пределах 2–5 г/л, а в последнем она снижается до рН=2÷4. Для точного соблюдения заданного кислотного режима на кислой стадии выщелачивания необходимо строго выдерживать определенное отношение между всеми продуктами, поступающими в головной чан. Так как при непрерывном процессе задерживать на длительное время сгущенную нейтральную пульпу в сгустителях нельзя из-за недопустимости их перегрузки, то при изменениях в амперной нагрузке на электролиз, остановках обжиговых печей и по другим причинам сокращают или увеличивают подачу в головной чаи отработанного электролита. Для этой цели на складе растворов имеется буферный чан, в который сбрасывают избыток отработанного электролита и откуда его вновь забирают при недостатке кислоты в процессе [4].
|