 |
Расчет отмывки цинковых кеков
|
|
|
|
Принимаем для расчета стандартную схему фильтрации и отмывки цинковых кеков, включающую:
1) фильтрацию нижнего слива кислого сгущения на рамных вакуум-фильтрах;
2) репульпацию полученного кека в воде;
3) фильтрацию пульпы на дисковых вакуум-фильтрах.
Содержание воднорастворимого цинка в кеках зависит от концентрации цинка в растворе и от влажности кека, а следовательно, и от величины разрежения на фильтре, температуры пульпы, состояния фильтрующей ткани.
Принимаем для расчета влажность цинковых кеков на рамных вакуум-фильтрах 40%. Содержание цинка в растворе составляет 130 г/л.
Остаточное содержание воднорастворимого цинка (Zn в виде ZnSO4) в кеке рамных вакуум-фильтров Определяем из выражения ZnрZnSО4=Р1•С1/[1000•(1–0,40)]•100%,
где Р1– количества раствора в 1 кг влажного кека, л;
С1 – концентрация цинка в растворах, г/л.
Подставляя требуемые значения, получим остаточное содержание цинка равным 0,40•130/[1000•(1–0,40)]•100=8,7%.
Влажность цинковых кеков на дисковых вакуум-фильтрах 35%. Содержание воднорастворимого цинка (Zn) в кеке по условию составит 4,5%.
Необходимо репульпацию кеков, полученных на рамных вакуум-фильтрах, проводить с добавлением воды до концентрации С2 цинка в промывных растворах:
.
Это уравнение составлено с двумя допущениями:
1 объем раствора, пропитывающего кек, и воды, испаряемой из кека (т.е. влаги кека), равны;
2 масса кека после репульпации (600 г из 1 кг) не изменяется.
Несколько точнее уравнение
.
В этом уравнении Р1 и Р2 выражены в граммах на 1000 г кека.
Определяем С2 по приближенному уравнению
г/л.
Для расчета задаваемой на отмывку воды X составляем уравнение. (0,4•130+X)/(0,4+X)=77,1.
Решая уравнение, находим количество добавляемой воды на 1 кг влажного кека рамных вакуум-фильтров X=0,27 л.
|
|
|
Количество воды, которое необходимо задать на отмывку 1 т кека (в расчете на сухой вес): 0,27/1•(1–0,4)•1000=450 л, или 450•182,31/1000=82,0 м3/сут.
В последние годы в целях более полного удаления сульфатного цинка из кеков для отмывки кеков стали использовать сгустители.
РАСЧЕТ БАЛАНСА РАСТВОРОВ И ПУЛЬП
ПРИ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ
Расчет баланса растворов и пульп при выщелачивании требуется для последующего расчета необходимого оборудования.
Классическая технология гидрометаллургической переработки обожженного цинкового концентрата предусматривает схему выщелачивания в две стадии с противотоком раствора и огарка.
Получение большого объема оборотных растворов (верхнего слива сгущения) кислого выщелачивания отрицательно влияет на скорость отстаивания и общую очистку растворов при нейтральном выщелачивании.
Поэтому уже длительное время в отечественной гидрометаллургии цинка стремятся строить технологию выщелачивания так, чтобы максимальное количество цинка извлечь в нейтральной стадии выщелачивания и предельно уменьшить объем оборотных плохоосветленных растворов из кислой стадии выщелачивания, приближаясь к одностадийному выщелачиванию. Указанное построение технологической схемы позволяет получить после выщелачивания более чистые по содержанию вредных примесей растворы, увеличить скорость отстаивания полученной пульпы и повысить ее температуру.
Такой процесс одностадийного выщелачивания обожженных цинковых концентратов с довыщелачиванием небольшого количества, остающегося в остатке от выщелачивания кислотно-растворимого цинка, был разработан и осуществлен Гинцветметом и заводом «Укрцинк» в 1951 г.
В 60-е годы за рубежом были разработаны гидрометаллургические способы переработки цинковых кеков взамен велъц-процесса, получившие наименование «ярозит-процесс» и «гетит-процесс» в зависимости от метода вывода железа из полученных растворов. Указанные способы получают свое развитие и в СССР.
|
|
|
С учетом гидрометаллургической переработки цинковых кеков схему гидрометаллургической переработки обожженного цинкового концентрата стремятся строить с максимальным приближением к одностадийному выщелачиванию.
Принимаем для расчета периодический способ выщелачивания в агитаторах с механическим перемешиванием пульпы. При этом предусматриваем схему одностадийного нейтрального выщелачивания обожженного цинкового концентрата с кислым довыщелачиванием сгущенных нейтральных илов.
По данным практики, содержание цинка в виде ZnO в сгущенных цинковых илах при одностадийном выщелачивании составляет 4–8%, принимаем для расчета 6%. Исходя из этого, с учетом расчетного выхода цинковых кеков (33,15% от поступающего обожженного концентрата) принимаем, что 95% серной кислоты отработанного электролита нейтрализуется на нейтральной стадии выщелачивания и 5% на кислой. Остаточная концентрация кислоты при кислом выщелачивании составляет 0,5–1 г/л H2SO4.
После отстаивания пульпы получают сгущенный нижний слив, кислотность которого в процессе сгущения снижается до рН=4,4÷4,8, и верхний слив.
В целях оптимизации процесса предусматривают фильтрацию максимального количества кислых илов с целью предельного уменьшения объема оборотного кислого слива. При этом конечная концентрация кислоты при кислом выщелачивании составляет около 0,5 г/л H2SO4, а кислый слив получается осветленным.
Всего на выщелачивание поступает отработанного электролита 3174 м3/сут. В нем H2SO4 3174•130•0,001=412,62 т/сут. Количество отработанного электролита, поступающего на кислую стадию, 5%, или 3174•0,05=159 м3/сут. Количество отработанного электролита, поступающего на нейтральную стадию выщелачивания: 3174–159=3015 м3/сут.
Количество цинковых кеков составляет 182,31 т/сут. Количество твердого в сгущенных илах нейтральных сгустителей на 7–9% больше и составляет 182,31•1,08=196 т/сут. Соотношение т:ж=1:3. Количество раствора в сгущенных нейтральных илах составляет 196•3=588 т/сут или при плотности раствора 1,3 соответственно 588/1,3=452 м3/сут. Объем твердой фазы равен 196/4=49 м3/сут. Объем илов нейтральных сгустителей 452+49=501 м3/сут. Объем пульпы кислого выщелачивания 501+159=660 м3/сут.
|
|
|
В иле сгущения пульпы после кислого выщелачивания соотношение т:ж тоже равно 1:3. Количество раствора в этом составляет 182,31•3 
550 т/сут или при плотности раствора 1,1 соответственно 550/1,3 423 м3/сут. Объем твердой фазы при плотности 4 составляет 182,31/4 46 м3. Объем илов кислого сгущения равен 423+46=469 м3/сут. Количество верхнего слива кислого сгущения составляет 660–469=191 м3/сут.
Объем огарка, поступающего на нейтральное выщелачивание, при плотности 5 составляет 549,95/5=110 м3/сут. Объем нейтрального цинкового раствора составляет 3756 м3/сут. Выдается: пульпы из нейтральной ветви 3756+501=4257 м3/сут.
Объем фильтратов и др. оборотных растворов с учетом потерь равен 4257–(110+3014+357+225+192)=355м3/сут.
На основании данных расчета составляем баланс нейтрального выщелачивания обожженного цинкового концентрата и кислого довыщелачивания сгущенных нейтральных илов.
Нейтральное выщелачивание
| Поступает, м3/сут: | |
| обожженный цинковый концентрат | |
| отработанный цинковый электролит | |
| раствор от выщелачивания вельц-окислов | |
| раствор от переработки медно-кадмиевого кека | |
| верхний слив кислого сгущения | |
| фильтраты и др. оборотные растворы учетом потерь | |
| Выдается, м3/сут | |
| нейтральный цинковый раствор | |
| илы нейтрального сгущения | |
Кислое выщелачивание
| Поступает, м3/сут: | |
| илы нейтрального сгущения | |
| отработанный электролит | |
| Выдается, м3/сут | |
| верхний слив кислого сгущения | |
| илы кислого сгущения | |
|
|
|
