Переработка цинковых кеков

Вследствие ферритообразования при обжиге цинковых концентратов часть цинка в процессе выщелачивания огарка остается в цинковом кеке в форме феррита и других нерастворимых соедине­ний. Вместе с цинком в остаток от выщелачивания почти нацело переходят свинец, золото, серебро, а также до 50-60% меди и 30% кадмия. Содержание цинка в кеках и распределение его между раствором и твердым остатком зависят от качества и состава сырья.

В цинковых кеках, помимо указанных выше метал­лов, находятся также редкие и рассеянные элементы (индий и др.) По физическому состоянию – это тонко-дисперсный материал, состоящий в основном из частиц размером около 10 мкм, удерживающий после фильтра­ции значительное количество влаги. Примерный состав цинковых кеков следующий, %: 18,3–21,3 Zn_общ; 5,5–8,6 Zn_S01; 5,0–6,8 Zn_H20; 0,12–0,24 Cd; 3,7–6,2 Pb; 1,0–1,2 Сu; 14,2–23,8 Fe; 6,9–9,5 S_o6щ; 2,6–2,9 S_s.

Операция заключается в том, чтобы осажденить железо из раствора в виде нерастворимого ярозитного осадка. Для этого необходимо перевести железо в трехвалентную форму, добавить в раствор соединения калия, натрия или аммония, а кислотность снизить до рН=1,5 и под­держивать ее до полного осаждения железа.

Технологическая схема ярозит - процесса, включает следующие производст­венные операции:

1. Высокотемпературное выщелачивание цинковых кеков;

2. Сгущение пульпы, фильтрацию и сушку свинцовых кеков;

3. Предварительную нейтрализацию раствора цинко­вым огарком;

4. Осаждение железа в присутствии ионов калия;

5. Сгущение и отстаивание пульпы;

6. Противоточную промывку кека.

Высокотемпературное выщелачивание осуществляют следующим образом. В агитаторы с механическим пере­мешиванием закачивают отработанный электролит и подкисляют серной кислотой до 170–200 г/л. Затем в раствор добавляют расчетное количество пульпы цинко­вого кека. Полученную смесь нагревают острым паром в течение 1,5 ч до 93–95° С и перемешивают 3–3,5 ч. При этом феррит и сульфид цинка разлагаются, а их составляющие переходят в раствор.

По данным предварительно проведенных исследова­ний установлено, что при 90° С за 5–6 ч выщела­чивания феррит цинка растворяется на 90–94%, фер­рит кадмия - на 97–98%, феррит меди – на 95–97%, сульфид цинка – на 70–80%. Растворение сульфида цинка происходит за счет взаимо­действия с сульфатом окиси железа. Скорость этой ре­акции зависит от продолжительности выщелачивания почти линейно, а степень перехода цинка из сульфида в раствор при повышении температуры от 90 до 100° С возрастает с 70 до 90%.

Так как при взаимодействии сульфата окиси железа с сульфидом цинка трехвалентное железо одновременно восстанавливается до двухвалентного, которое осложня­ет дальнейшую переработку раствора, необходимо стре­миться к получению при обжиге огарка минимального содержания сульфидной серы (не более 0,2–0,3%). При увеличении содержания сульфидной серы в цинковом огарке с 0,3 до 0,6% и соответственно в цинковых кеках от 1 до 1,8–2,5% концентрация двухвалентного железа в растворе после высокотемпературного выщелачивания кеков повышается от 1–3 до 6–8 г/л.

В конце операции выщелачивания, когда кислотность раствора снизится до 55–70 г/л, пульну выпускают в сгу­ститель. Для улучшения отстаивания к пульпе при вы­пуске добавляют водный раствор полиакриламида.

В результате высокотемпературного выщелачивания в раствор извлекается, %: 94 Zn; 93 Cd; 93 Сu; 79 Fe; 65 Ni; 60 Со; 90 As; 16 Sb. Этот раствор содержит до 25 г/л железа, в основном трехвалентного, значительное количество мышьяка, сурьмы и, естественно, не может быть направлен в основной цикл производства.

Поэтому верхний слив сгустителя или железоцинковый раствор с содержанием твердого до 3 г/л охлажда­ют в буферных емкостях до 50–60° С и нейтрализуют до рН = 0,8÷1,7классифицированным огарком. При этом следят, чтобы содержание железа в растворе не снижа­лось. По достижении заданного рН в пульпу подают оп­ределенное количество насыщенного раствора поташа. Затем пульпу нагревают острым паром до 93–95° С и перемешивают в течение 2–3 ч для осаждения железа в виде ярозитного малорастворимого осадка. Операция осаждения считается законченной, если концентрация железа в растворе становится постоянной.

Нижний слив сгустителя, представляющий собой свинцовый кек, подают на фильтрацию в дисковом ваку­ум-фильтре. Отфильтрованный остаток репульпируют водой, затем снова фильтруют и промывают несколько раз. Промытый кек подсушивают в барабанной сушилке и направляют на свинцовый завод. Все фильтраты по­ступают в головной сгуститель [4].