Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный институт стали и сплавов

Технологический университет

Кафедра металлургии тяжелых цветных металлов

Курсовая работа

Тема:

Металлургия цинка - выщелачивание цинкового огарка

Москва 2010

1. Описание замкнутой противоточной двухстадийной схемы выщелачивания цинкового огарка

Задача выщелачивания цинковых концентратов состоит в том, чтобы возможно полнее перевести в раствор цинк и другие ценные компоненты огарка при минимальном загрязнении раствора вредными примесями.

Выщелачивание огарка в настоящее время на большинстве заводов ведется по двухстадийной непрерывной (периодической) противоточной замкнутой технологической схеме.

Обожженный концентрат

В качестве растворителя используют сернокислые растворы с концентрацией серной кислоты 10 г/л на стадии нейтрального выщелачивания и 150 г/л на стадии кислого выщелачивания.

Перед выщелачиванием огарок классифицируют по крупности с целью удаления частиц крупнее 0,3 мм. Частицы огарка крупнее 0,3 мм либо дополнительно измельчают, либо выщелачивают более концентрированными растворами серной кислоты. Такая крупность части огарка необходима для уменьшения диффузионных ограничений при его растворении. Для этого вводится перемешивание раствора (механическое или воздушное).

На нейтральное выщелачивание поступают: часть отработанного электролита, фильтраты кислого выщелачивания вместе с кислым раствором, оборотные растворы, промывные воды и огарок. При нейтральном выщелачивании преследуют цель очистки растворов сульфата цинка от примесей железа, алюминия, мышьяка, сурьмы, кремнекислоты методом гидролиза, что можно провести лишь в нейтральной среде (рН = 5,2 -5,4). При нейтрализации растворов выделяется тепло, нагревающее жидкость до 50-60⁰ С, которое способствует переводу коллоидного кремнезема в кристаллическую модификацию, также коагулируются выпадающие из раствора гидрооксиды металлов. Выщелачивание проводят в пневматических или механических агитаторах. Нейтральная пульпа после классификатора (отделяются пески) поступает на сгущение. Верхний слив сгустителя направляют на очистку от примесей и электролиз, а нижний слив вместе с песками на кислое выщелачивание.

Таким образом, в процессе выщелачивания получаются:

1) нейтральные растворы от первого выщелачивания, поступающие на дальнейшую переработку;

2) кислые растворы (слив сгустителей, фильтраты), оборотные и промывные воды, поступающие на нейтральное выщелачивание;

3) сгущенный промытый осадок от кислого выщелачивания - кек.

Нейтральные растворы, обогащенные цинком (130 -170 г/дм 3), направляются на очистку от меди, кадмия и других примесей. Очистка от меди и кадмия производится цементацией металлическим цинком. При достаточном содержании меди при этом выпадают остатки мышьяка и адсорбируются следы растворенного кремнезема. Фильтрация сгущенных пульп производится в вакуум-фильтрах, осветленных растворов - на фильтрпрессах. Очищенный от примесей раствор сернокислого цинка поступает на электролиз с нерастворимыми анодами. Цинк осаждается на катоде, а кислота регенерируется на аноде. Отработанный электролит возвращается на выщелачивание. Таким образом получается замкнутый цикл.

Противоточность схемы заключается в изменении концентраций цинка в выщелачиваемом материале (она снижается от "головы" схемы к "хвосту") и кислоты (она снижается от "хвоста" схемы к "голове"), т.е. на нейтральное выщелачивание подается кислота с явным недостатком, на кислое - наоборот. Это позволяет наиболее полно перевести в раствор цинк и в то же время нацело использовать растворяющий агент - серную кислоту.

Поведение компонентов огарка при выщелачивании

Цинк содержится в огарке в виде оксида, сульфата, сульфида.

Главным соединением в огарке является оксид. Он растворяется в серной кислоте по реакции

Скорость растворения оксида цинка зависит от концентрации серной кислоты, температуры, скорости перемешивания и свойств оксида (аморфный оксид растворяется легче, чем кристаллический). Полнота выщелачивания оксида цинка зависит от количества кислоты. Практически свободный оксид цинка мало растворяется при нейтральном выщелачивании (не хватает серной кислоты) и почти полностью - при кислом выщелачивании.

Сульфат цинка хорошо растворим в воде, особенно горячей, поэтому он полностью переходит в раствор при нейтральном выщелачивании.

Сульфид цинка хорошо растворим только в концентрированной серной кислоте при нагревании

поэтому при нейтральном выщелачивании сульфид цинка практически не растворяется, а при кислом имеет очень малое значение. Практически сульфидный цинк переходит весь в кек.

Ортосиликат цинка – 2ZnOSiO₂ хорошо растворим в разбавленной серной кислоте. Заводская практика выщелачивания показала, что в разбавленной кислоте (концентрация 0,05 г/дм³ , рН = 3) силикатный цинк не растворяется, тогда, как свободный оксид цинка хорошо растворим. На этой основе и был разработан метод "обратного выщелачивания" для богатых по оксиду кремния огарков: в пульпу, содержащую силикаты цинка, добавляют небольшое количество серной кислоты, оксид цинка при этом растворяется, а силикаты остаются в остатке. В этом случае много цинка переходит в кек, который подвергается переработке.

На одном из Таиландских заводов высококремнисryю руду (37% оксида кремния) подвергают растворению сернокислыми растворами при температуре 900 С. Пульпу после выщелачивания нейтрализуют основным сульфатом цинка при температуре 70⁰ С до достижения рН раствора 4, на этой стадии происходит также коагуляция коллоидной кремнекислоты, отделяемой дальнейшим фильтрованием пульпы. Кек промывают и из промывных вод высаживают основной сульфат цинка известняком.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--