Расчет выщелачивания цинковых кеков

Требуется рассчитать выщелачивание цинкового кека, состав и суточное количество которого определены ранее (§32.2).

Принимаем, что в результате выщелачивания из цинковых кеков в раствор будет извлечено 92% Zn, 90% Сu, 90% Cd н 91% Fe. В переработку поступит цинковых кеков 175,02 т/сут. При этом количество металла, извлекаемого в раствор (А), и расход H₂SO₄ (Б) составят, т/сут:

А	Б
Zn – 175,02•0,1916•0,92=30,85	30,85•98/65,4=46,23
Сu – 175,02•0,0063•0,90=0,99	0,99•98/63,6=1,53
Cd – 175,02•0,0033•0,90=0,52	0,52•98/112,4=0,45
Fe2+ – 0,30•175,02•0,2229•0,91=10,65	10,65•98/55,8=18,70
Fe3+ – 0,70•175•0,2229•0,91=24,85	24,85•3•98/(2•55,8)=65,47

Количество сульфатной серы, связанной с указанными металлами, составляет 175,02•0,01•(2,2+0,03)=3,9 т.

Суммарный расход кислоты составляет, таким образом, 46,23+1,53+0,45+18,70+65,47–3,9/32•98=120,44 т/сут. Начальная концентрация H₂SO₄ в отработанном электролите равна 135 г/л, с учетом ввода в процесс технической серной кислоты принимаем 150 г/л. Конечную концентрацию принимаем равной 60 г/л H₂SO₄.

Необходимое количество отработанного электролита для выщелачивания кеков составит (120,44•1000)/(150–60) 1338 м³/сут. (без учета объема технической серной кислоты).

После выщелачивания в растворе будет содержаться, г/л: Zn 48,24+30,85•1000/1338=61,31; Сu 0,99•1000/1338=0,74; Cd 0,52•1000/1338=0,389; Fe²⁺ 10,65•1000/1338=7,96; Fe³⁺=24,85•1000/1338=18,57.

При выходе свинцового кека около 1/3 от исходного (этот выход получается и по расчету) количество его составит 175,02•0,33=58,34 т/сут. Соответственно выходу кека содержание свинца в нем составит 5,04•3=15,12%.

 

РАСЧЕТ ОСАЖДЕНИЯ ЯРОЗИТА

 

Требуется выполнить расчет осаждения железа в виде ярозита из растворов (после окисления), состав которых рассчитан в предыдущем задании. Определить надо необходимое количество осадителя, выход ярозитного осадка, содержание в нем железа, количество H₂SO₄, которое необходимо нейтрализовать, и количество H₂SO₄, теряемой с ярозитом. Для осаждения применяем 25%-ный водный раствор NH₄OH.

Осаждение ярозита протекает по реакции

2NH₄OH + 3Fe₂(SO₄)₃ + 10Н₂О = 2[NH₄Fe₃(OH)₆(SO₄)₂] + 5H₂SO₄.

Расход NH₄(OH) на осаждение 10,65+24,85=35,5 т железа составит 2•35•35,5/(6•55,8)=7,42 т/сут.

Определяем количество ярозитного осадка. После осаждения ярозита в растворе остается железа 2–3 г/л. Принимаем степень осаждения железа 90%.

Тогда количество ярозитного осадка (его мольная масса 489,4) составит 2•489,4•0,9•35,5/(6•55,8)=93,41 т/сут.

Практический выход железистых кеков будет примерно на 20% выше за счет нерастворимого остатка от задаваемого в процесс нейтрализатора и неотмытых сульфатов и составит около 93,41•1,20»112 т, или 64% от количества поступивших на выщелачивание цинковых кеков.

Содержание железа в железистом кеке составляет 35,5•0,9/112•100=28%.

Определяем количество кислоты, которое необходимо нейтрализовать в процессе образования ярозита: 5•98•0,9•35,5/(6•55,8)=46,76 т/сут.

Количество H₂SO₄, которое выводится из процесса вследствие образования ярозита, составляет 4•98•35,5•0,9/(6•55,8)=37,41 т/сут.

 

РАСЧЕТ ОСАЖДЕНИЯ ГЕТИТА

Требуется рассчитать осаждение гетита из растворов (после восстановления железа), состав которых дан ранее. Определить надо необходимое для нейтрализации гидролизной кислоты количество ZnO, выход железистого кека и содержание в нем железа. Осаждение железа в гетит можно описать суммарной реакцией

2FeSO₄ + О₂ + Н₂О + 2ZnO = 2FeOOH + 2ZnSO₄.

Расход ZnO для нейтрализации гидролизной кислоты равен 81,4•35,5/55,8=51,72 т/сут.

Количество осажденного гетита (его мольная масса 88,8) составляет 88,8•35,5/55,8=56,49 т/сут. Принимаем, что за счет нерастворимого остатка нейтрализатора и неотмытых сульфатов выход кека выше на 25% и, следовательно, составляет 56,49•1,25=70,61 т/сут. Содержание железа в кеке равно 35,5/70,61•100=50%.

 

37.4 РАСЧЕТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ Fe³⁺ ДО Fe²⁺

СУЛЬФИДНЫМ ЦИНКОВЫМ КОНЦЕНТРАТОМ

Необходимо рассчитать расход ZnS на восстановление Fe³⁺ до Fe²⁺ в растворах после выщелачивания цинковых кеков, состав которых определен ранее. Количество железа в растворах после выщелачивания кеков равно 35,5 т.

Количество трехвалентного железа, которое необходимо восстанавливать, 24,85 т/сут. Для упрощения расчета принимаем, что в восстановлении участвует только ZnS. Тогда, согласно реакции

Fe₂(SO₄)₃ + ZnS = 2FeSO₄ + ZnSO₄ + S,

для восстановления 24,85 т Fe³⁺ требуется 97,3•24,85/111,6=21,67 т/сут ZnS.

Содержание ZnS в концентрате составляет 75,9% (см. таблицу 78). Количество сульфидного цинкового концентрата без избытка равно 21,67/0,759=28,55 т/сут.

При 30%-ном избытке сульфидной серы расход цинкового концентрата составит 28,55•1,30=37,12 т/сут. При выходе сульфидного остатка около 50% количество его составит 37,12•0,50=18,56 т/сут. Образующийся сульфидный остаток обычно содержит около 60% S и до 20% Zn.

Необходимое количество тепла (ккал/сут) для нагрева растворов определяется по формулам, приведенным в §4.2. Исходная температура электролита 35⁰С. Нагрев производится до 95⁰С. Подогрев обычно осуществляют при помощи змеевиков, погруженных в раствор. При этом будут происходить потери тепла (около 20%).

 

 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Лоскутов Ф.М., Цейдлер А.А. Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов. М., Металлургиздат, 1963. 591 с. с ил.

2 Диомидовстй Д.А. Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. М., Металлургиздат, 1963. 459 с. с ил.

3 Диомидовский Д.А. Металлургические печи. М, «Металлургия», 1970. 701 с.

с ил.

4 Гудима Н.В., Щейн Я.П.- Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М., «Металлургия», 1975. 541 с. с ил.

5 Севрюков Н.Н., Кузьмин Б.А., Челищев Е.В. Общая металлургия. М., «Металлургия», 1976. 567 с. с ил.

6 Гельперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.Б. Основы техники псевдоожижения. М., «Химия», 1967. 664 с. с ил.

7 Основы металлургии. Т. VII. М,, «Металлургия», 1975. 1008 с. с ил.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

⇐ Предыдущая33343536373839404142Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: