Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет количества электролизных ванн

Расчет количества электролизных ванн начинаем с определения коэффициента их использования (машинного времени электролизных ванн). На основании практики работы цинкэлектролитных цехов принимаем, что каждая электролизная ванна находится в ремонте ежегодно 5 сут. Кроме того, ванны через 20–25 сут отключают на чистку на 3 ч. Это составит в год 365•3/(20•24)=2,28 сут.

В итоге коэффициент использования электролизных ванн К_и составит [365–(5+2,28)]/365=0,98; число электролизных ванн n=Р•1000/(Q•K_и),

где Р – масса катодного цинка в сутки, кг;

Q – производительность одной электролизной ванны, кг/сут;

К_и – коэффициент использования ванны. В нашем случае число ванн n=280,84•1000/(604,1•0,98)=474,6. Принимаем 480 ванн, скомпанованных в двух сериях, по 240 шт. в каждой.

ВЫБОР ИСТОЧНИКА ТОКА

Напряжение на ванне практически находится в пределах 3,5–3,6 В. Принимаем, для расчета 3,5 В. Напряжение на серии при работе всех 240 ванн равно, следовательно, 240•3,5=840 В.

Принимаем к установке три (один резервный) выпрямительных агрегата типа ВАКЭЛ с номинальной силой тока 25000 А и напряжением 850 В. Расчетный коэффициент запаса по токовой нагрузке двух работающих агрегатов равен 25000/22688=1,1.

36.5 РАСЧЕТ ПЕРЕПЛАВКИ КАТОДНОГО ЦИНКА И ВЫБОР ПЕЧ£Й

Переплав катодного цинка осуществляют в индукционных печах.

Выход чушкового металла из катодов составляет 97,5–97,9% в зависимости от качества (плотности) катодного металла и соблюдения технологического режима. Принимаем извлечение цинка в чушковый металл, равным 97,9%. Остальное количество цинка переходит в дросс (1,8%) и потери (0,3%).

Будет получено чушкового металла 280,84•97,9=275 т/сут. Перейдет цинка в дросс 280,84•0,018=5,0 т. Потери составят 280,84•0,003=0,84 т. Количество дросса при содержании в нем 85% Zn составляет 5/0,85=5,88 т.

Для переплавки катодного цинка принимаем индукционные печи типа ИЦК-20М производительностью по чушковому цинку 100 т/сут. Необходимое число индукционных печей при коэффициенте использования оборудования 0,9 равно 275/(100•0,9)=3. С учетом необходимого резерва принимаем к установке 4 печи.

Дросс возвращают в оборот или используют для получения окиси цинка (белил) электротермическим способом.

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА

ЦИНКОВЫХ КЕКОВ

В металлургии цинка в последние годы наметилась тенденция к переходу на гидрометаллургическую переработку цинковых кеков. Гидрометаллургическая переработка цинковых кеков в качестве первой операции предусматривает горячее (температура 90–95⁰С) кислотное (конечное концентрация кислоты 20–80 г/л H₂SO₄) выщелачивание в течение 4–6 ч. При этом ферриты разрушаются и в раствор извлекаются цинк, медь, кадмий и железо на ³90%.

Одновременно в раствор извлекаются и примеси. В нерастворимом осадке концентрируются свинец и благородные металлы. Осадок отделяют от раствора и после промывки и фильтрации направляют на свинцовое производство.. Выход осадка составляет около 1/3 от поступившего на выщелачивание цинкового кека. Содержание свинца в остатке 12–18%. Для очистки растворов от железа и получения при этом хорошо отстаивающихся и хорошо фильтрующихся осадков его осаждают в виде основного двойного сульфата – ярозита

(А•Fe₃ (ОН)₆ (SO₄)₂, где А может быть К⁺, Na⁺, NH₃⁺, Н₃О⁺), или в виде a-гетита (HFeO₂).

Полученные после выщелачивания кека растворы содержат железа 14–27 г/л, из которого 10–30% (для расчета принимаем 30%) находятся в виде двухвалентного железа в зависимости от содержания сульфидов (восстановителей) в цинковых кеках.

Для осаждения железа в ярозит Fe²⁺ предварительно окисляют до Fe³⁺ обычно пиролюзитом в кислой среде. Осаждение проводят при температуре 90–95⁰С и рН раствора 1,0–1,5 обычно с помощью гидратов или карбонатов калия, натрия, аммония. Продолжительность осаждения – около 3 ч. Добавка к раствору затравки (осадок от предыдущей операции) ускоряет операцию.

Для осаждения гетита Fe³⁺ предварительно восстанавливают до Fe²⁺ при температуре раствора 90-95⁰С(обычно при помощи сульфидного цинкового концентрата):

Fe₂(SO₄)₃ + MeS = MeSO₄ + 2FeSO₄ + S

Восстановление протекает в течение 4–6 часов при 10–30%-ном избытке концентрата по отношению к стехиометрически необходимому.

Образующийся осадок содержит около 60% S и до 20% Zn. Выход его составляет около 50% от загруженного концентрата.

Для осаждения гетита Fe²⁺ окисляют при температуре 90–95⁰С и рН=2 кислородом, подавая тонкодисперсный воздух. Осаждение железа в гетит можно провести за 1–3 ч, однако с целью максимального перевода в раствор цинка из материала, используемого в качестве нейтрализатора, осаждение проводят в течение 5–7 ч. При осаждении гетита можно достаточно полно очистить растворы от мышьяка, сурьмы, германия и других примесей, а также осадить 60–70% F. Содержание железа в железистом кеке составляет около 50%.

Как при осаждении ярозита, так и при осаждении гетита необходимо нейтрализовать избыточную и образующуюся в результате гидролиза кислоту. Чтобы избежать преждевременного выпадения части железа в ярозитный осадок, нейтрализацию в присутствии Fe⁺³ проводят только до 10–15 г/л H₂SO₄. Для нейтрализации могут быть использованы цинковый огарок, свинцовоцинковые возгоны и другие нейтрализаторы. В целях уменьшения потерь цветных металлов нейтрализацию избыточной кислоты проводят отдельной операцией с направлением твердого остатка на горячее кислотное выщелачивание. Применение для нейтрализации свинцово-цинковых возгонов позволяет совместить их выщелачивание с выщелачиванием цинковых кеков.

Но применение для нейтрализации гидролизной кислоты цинкового огарка или свинцово-цинковых возгонов неизбежно влечет за собой потери с железистым кеком цинка в виде ферритов, свинца, золота, серебра.

В некоторых схемах ярозистый осадок, при осаждении которого гидролизную кислоту нейтрализуют цинковым огарком, подвергают выщелачиванию с целью доизвлечения из него цинка, учитывая, что ярозит при этом не растворяется.

На рис. 13 и 14 даны типичные технологические схемы гидрометаллургической переработки цинковых кеков. Полученные растворы могут быть подвергнуты гидролитической очистке или направлены в ветвь выщелачивания огарка непосредственно.

Отработанный электролит