Очистка растворов от накапливающихся примесей

К накапливающимся в растворах примесям относятся калий, натрий, магний и марганец. Суммарное содержа­ние первых трех металлов достигает 20-30 г/л. Концен­трация марганца колеблется в широких пределах - от 3 до 15 г/л. Накопление щелочных и щелочноземельных металлов увеличивает плотность раствора, затрудняет процесс от­стаивания пульп, повышает напряжение на электролиз­ных ваннах.

Методом очистки от накапливающихся примесей является регулярный вывод части растворов из цик­ла производства и замена этой части свежим раствором сульфата цинка.

Выведенный из оборота нейтральный цинковый раствор используется для получения цинкового купороса, а точнее, маловодного сульфата цинка, содержащего некоторое количество кри­сталлизационной влаги. Производится цинковый купо­рос путем обезвоживания раствора сульфата цинка в пе­чах КС с топками, работающими на жидком топливе.

Печи КС имеют конструкцию вертикальную топок, металлические подины, заполненных стальными шарами и оборудо­ваны приборами теплового контроля и автоматического управления. Температура в камере сгорания поддержи­вается в пределах 700–750° С. Топочные газы поступают через подину в кипящий слой высотой 700 мм, где их температура снижается до 230–250° С. В топку печи по­дают 14–18 тыс. м³/ч воздуха давлением 10–18 кПа. Разрежение в верхней части печи составляет 30–50 Па. Производительность печи по раствору колеблется в пре­делах 1,8–3,0 м³/ч.

Для получения продукта, удовлетворяющего требованиям го­сударственного стандарта, проводится пред­варительная очистка растворов от марганца и железа. Эффективное выделение железа и марганца из нейтраль­ных растворов достигается путем окисления их с последующим осаждением марганца в виде трудно­растворимой марганцовистой кислоты, а железа в виде основной соли – продукта гидролиза при определенных значениях рН.

Активным окислителем этих металлов в среде суль­фата цинка является перманганат калия (КМnО₄), дей­ствие которого протекает по реакциям:

3Mn²⁺ + 2Mn⁷⁺ ↔ 5Мn⁴⁺; (9)

3Fe²⁺ + Мn⁷⁺ ↔ 3Fe³⁺ + Мn⁴⁺. (10)

Для очистки от марганца и железа определяется в ис­ходном растворе содержание марганца и добавляется к нему перманганат калия из расчета 2 кг окислителя на 1 кг осаждаемого марганца (содержанием железа в рас­чете пренебрегают). Одновременно загружается нейтра­лизатор – цинковый дросс – для создания рН = 3,5÷5,0. Раствор считается очищенным, если после операции очистки и фильтрации он не окрашен, а содержание марганца в нем не превышает 80–90 мг/л [4].

В результате упаривания очищенного раствора в пе­чи КС получается гранулированный маловодный сульфат цинка двух сортов следующих составов, %: