Выщелачивание огарка с неполным растворением цинка.

Этот тип выщелачивательного передела может быть одностадийным или двустадийным, периодическим или непрерывным. Процесс проводят обычно при температуре пульпы 45-60 °С, которая устанавливается са­мопроизвольно за счет тепла реакций кислотного растворения окислен­ного цинка. При одностадийном выщелачивании единственная стадия — нейтральное выщелачивание, а при двустадийном выщелачивании одна стадия - нейтральное выщелачивание, а вторая стадия — кислое выщела­чивание (рис.3).

 

Рис. 3. Технологические схемы выщелачивания огарка с неполным растворением цинка: а — одностадийная; б – двустадийная

 

Нейтральное выщелачивание проводят так, чтобы раствор имел конеч­ный рН = 4,8-5,4. При этом растворяется большая часть легкорастворимых в Н₂SO₄ форм цинка (ZnO, Zn₂SO₄, ZnO·2ZnS0₄) и осуществляется тонкая гидролитическая очистка растворов от Fe (III) до остаточной концентрации 5-20 г/дм³' с попутной очисткой от Si0 и неко­торых малых примесей (As, Sb, AI, In, Cu и др.). Таким образом, на ней­тральное выщелачивание подают огарок с избытком против кислоты, ис­пользуемой в виде отработанного электролита. Назначение этого избытка состоит не только в достижении низких остаточных концентраций гидро­литически осаждаемых примесей, но и в получении пульп, хорошо разде­ляющихся отстоем и фильтрацией (чем больше избыток огарка, тем луч­ше по этим свойствам пульпа). В зависимости от содержания раствори­мых примесей в огарке и от числа стадий выщелачивания кислотный ре­жим нейтрального выщелачивания может несколько меняться. Если ней­тральное выщелачивание — единственная стадия, то конечный раствор должен иметь рН = 4,8-5,1 (чтобы при умеренном избытке огарка полу­чить достаточно высокое извлечение цинка в раствор). Если за нейтраль­ным выщелачиванием следует кислое, то конечный раствор может иметь рН=5,2-5,4 (благодаря большому избытку огарка, который довыщелачивается на кислой стадии). Если в огарке велико содержание силиката цинка, то проводят "обратное" нейтральное выщелачивание: постепенно добавляют отработанный электролит в нейтральную пульпу огарка, так, чтобы рН пульпы не снижался ниже 3. Такое выщелачивание является медленным, но при этом растворение Zn₂SO₄, сразу сопровождается осаждением SiO . Благодаря этому концентрация SiO в растворе низкая и осадок кремниевой кислоты не осложняет разделения пульпы.

На нейтральном цикле выщелачивания решаются следующие технологические задачи:

1) Растворение из огарка сульфата цинка и некоторой части оксида цинка;

2) Нейтрализация избытка серной кислоты в растворе, поступающем с кислого выщелачивания;

3) Гидролитическая очистка раствора от примесей;

4) Осветление раствора, отделение его от твердой фазы;

5) Утилизация тепла огарка.

Конечная цель нейтрального выщелачивания – получить цинксодержащий раствор, очищенный от гидролизующих примесей.

Кислое выщелачивание проводят так, чтобы раствор имел конечный рН = 1-2, т.е. в этом случае H₂SO₄ подают с небольшим избытком против необходимого количества для растворения легкорастворимых форм цинка, оставшихся в кеке от нейтрального выщелачивания. Этот избыток H₂SO₄ должен повысить общее извлечение цинка в раствор при ограничен­ном растворении железа, кремнезема и других примесей.

Задачи кислого цикла:

1) Полное растворение цинка из огарка;

2) По возможности избежание растворения примесей;

3) Окисление мышьяка и германия;

4) Очистка раствора от примесей;

5) Разделение фаз и отмывка растворенного цинка от твердой фазы.

Конечная цель кислого выщелачивания – получить кек, не содержащий растворимых соединений цинка.

Рассмотрим вопросы, обусловливающие выбор одностадийного или двустадийного выщелачивания, непрерывного или периодического режима процесса.

Двустадийное выщелачивание дает большее извлечение цинка в раствор (85—90 %), чем одностадийное (75-80 %), но требует больше аппаратуры и применимо к сырью с меньшим содержанием растворимых примесей.

В зависимости от состава концентрата (главным образом от содержа­ния в нем железа, свинца, SiO₂) и в меньшей степени от условий обжига и выщелачивания выход цинкового кека изменяется в широких преде­лах: 30—45 % от количества огарка.

И одностадийное, и двустадийное выщелачивание можно проводить как в периодическом, так и в непрерывном режиме. Однако стремление повысить извлечение цинка в раствор и ограничения по выщелачиванию огарков разного состава диктуют предпочтительность непрерывного ре­жима при двустадийном выщелачивании и периодического режима при одностадийном выщелачивании.

Сопоставление непрерывного и периодического режимов выщелачивания приводит к выводам, что периодический режим позволяет лучше приспосабливать условия выщелачивания каждой порции огарка для по­лучения необходимых показателей процесса, легче останавливать и запус­кать переработку огарка, за меньшее время достичь заданной степени из­влечения цинка в раствор. Но периодический режим характеризуется большей трудоемкостью обслуживания выщелачивательного передела, задержками пульп при передаче от периодического выщелачивания на не­прерывное разделение пульп, меньшей приспособленностью для механи­зации и автоматизации контроля и управления процессом. Следовательно, периодический режим выщелачивания по сравнению с непрерывным по­зволяет оперативней управлять процессом, в меньших количествах задерживает промежуточные продукты в незавершенном производстве и пред­почтительней при изменчивости сырья и его суточной загрузки. Непрерыв­ный режим предпочтителен при стабильном составе сырья и производи­тельности, как менее трудоемкий. Хотя скорость выщелачивания в перио­дическом режиме выше, чем в непрерывном, удельная производитель­ность баковой аппаратуры при периодическом выщелачивании не всегда выше (вследствие осуществления длительных перекачек пульп и исполь­зования промежуточных емкостей для сочетания периодического выщела­чивания с непрерывным разделением пульп).

Двустадийное выщелачивание

Если огарок не содержит значительных количеств силиката цинка и дру­гих вредных примесей, то для повышения извлечения цинка в раствор проводят двустадийное выщелачивание. Поскольку по условию огарок содержит мало вредных примесей и стабилен по составу, то нет надобности в оперативной смене режимов выщелачивания, и предпочти­тельней непрерывное выщелачивание. Для непрерывного выщелачивания огарок можно подавать в виде пульпы или в сухом виде. На нейтральную стадию выщелачивания подают весь огарок и большую часть отрабо­танного электролита. Следовательно, в этом случае большая часть отра­ботанного электролита задается в прямотоке с огарком, что допустимо из-за легкой растворимости выщелачиваемых форм цинка. Выщелачива­ние проводят в последовательно установленных пачуках (можно и в механических агитаторах). Полученную нейтральную пульпу, в которой рН = 5,2-5,4 и Ж:Т = (10-16):1, передают в нейтральный сгуститель.

Верх­ний слив нейтрального сгустителя (ВСНС) представляет собой осветлен­ный. раствор, содержащий обычно твердой взвеси 0,8— 2,0 г/дм³. Нижний слив нейтрального сгустителя (НСНС) представляет собой сгущенную пульпу, ее подают на кислое выщелачивание вместе с остальной частью от­работанного электролита. В последовательно соединенных агитаторах проводят кислое выщелачивание. Кислую пульпу направляют в сгусти­тель. Верхний слив кислого сгустителя (ВСКС), в котором рН = 1-2, возвращают на нейтральную стадию выщелачивания, а нижний слив (НСКС) — на двустадийную фильтрацию с промывкой цинкового кека. Отмытый цинковый кек име­ет влажность 35-40 %. После подсушки он направляется на вельцевание или в свинцовое производство.

На кислой стадии происходят следующие полезные процессы: 1) завер­шается растворение легкорастворимых форм цинка; 2) растворяются небольшие количества Fe (II) и Fe (III), необходимые для гидролитической очистки раствора на нейтральной стадии и при этом удаляемые из технологического цикла; 3) лишь частично растворяется SiO₂, осажден­ный на нейтральной стадии, что позволяет выводить SiO · aq из технологического цикла с цинковым кеком.

Двустадийная схема более распространена, чем одностадийная.

Одностадийное выщелачивание.

Если огарок содержит значительные количества растворимых вредных примесей (главным образом SiO₂), то во избежание осложнений в разде­лении пульп и в очистке растворов проводят одностадийное выщелачи­вание, при котором все подчинено созданию наиболее благоприятных ус­ловий для образования хорошо разделяющейся пульпы, несмотря на пло­хое в этом отношении сырье и малый избыток нейтрализующего огарка (избыток огарка снижает извлечение цинка в раствор).

При одностадийном выщелачивании получение приемлемых для разде­ления пульп достигают повышением температуры в пульпе за счет внут­ренних ресурсов (распределение тепла растворения на меньший объем раствора, чем при двустадийном выщелачивании, отказ от пневматического перемешивания, теплоизоляция оборудования), а при надобности специальным нагревом острым или глухим паром. Выщелачивание холод­ного огарка исключает использование физического тепла горячего огар­ка, но его в 2,5 раза меньше, чем тепла от кислотного растворения ZnO. Важным фактором формирования хорошо разделяющейся пульпы явля­ется создаваемый при одностадийном выщелачивании режим изменения кислотности пульпы.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: