Курсовая работа: Металлургия цинка - выщелачивание цинкового огарка
Пульпу, полученную при выщелачивании обожженного цинкового концентрата (нейтральную и кислую), разделяют на твердую и жидкую фазы. Для разделения фаз применяют классификацию, отстаивание (сгущение) и фильтрацию.
Сгущение является промежуточным процессом при отделении жидкого от твердого перед фильтрацией. Отстаиванию подвергают пульпы, в которых жидкая фаза составляет значительную долю всей массы, когда твердые частицы легко оседают.
Рис 2 – Сгуститель: 1-железобетонный чан с футеровкой, гидроизоляцией и кислотоупорной керамикой; 2-укрытие; 3-привод; 4-приёмник пульпы; 5-перегребающий механизм; 6-сливной желоб; 7-узел выпуска сгущенного продукта
Сгуститель (рис.2) представляет собой чан диаметром 10-18 м и высотой 4-5 м с подвешенным на ферме перегребающим устройством. Чан изготавливают из железобетона или листовой стали и футеруют кислотоупорным кирпичом по рубероиду или полиизобутилену. Днище сгустителя выполняют с небольшим уклоном (8-15°), что помогает оседающему твердому материалу передвигаться к центральному разгрузочному отверстию. Этому же способствует перегребающий механизм, состоящий из привода и вертикального вала с прикрепленной к нему крестовиной с гребками. Перегребающий механизм выполняют из кислотостойкой стали, либо гуммируют. Пульпу, содержащую 50-100 г/дм3 твердого, подают в приемник с решеткой для улавливания из пульпы случайных предметов (тряпок, щепок и др.). В сгустителе твердые частицы пульпы оседают на дно, собираются перегребающим механизмом к центру аппарата и выгружаются, а жидкая фаза пульпы вытесняется вновь поступающей более тяжелой пульпой вверх и переливается в кольцевой желоб. Для интенсификации процесса отстаивания в пульпу добавляют полиакриламид (ПАА), способствующий агрегации мелких частиц в более крупные и тяжелые флокулы. Слив сгустителя, почти не содержащий твердого, направляют на очистку, а сгущенную пульпу с отношением Ж:Т=2:3 подвергают фильтрации. Производительность сгустителя нейтрального цикла составляет 2,5-4,0 м3 осветленного раствора на 1 м2 в сутки, кислого цикла 6-7 м3 на 1 м2 В сутки. В сгущенной пульпе содержится твердого от 20 до 50%, в нейтральном сливе 1-2 г/дм3 , в кислом 30-50 г/дм3 .
3. Расчет процесса выщелачивания цинкового огарка
На выщелачивание поступает обожженный материал следующего состава, %: цинка 58,8 (в т.ч. сульфидного 1,1; сульфатного 4,5; оксидного 53,2); свинца 2,0; меди 0,5; кадмия 0,1; железа 6,7; серы общей 3,4 ( в т.ч. сульфидной 0,5; сульфатной 2,9); оксида кальция 1,2; оксида кремния 1,6; оксида магния 0,5; прочих 25,2.
Расчет состава и выхода остатков от выщелачивания
Расчет ведем на 100 кг огарка.
Растворимость отдельных составных частей огарка должна определяться путем предварительного проведения опытов.
За неимением таких данных на основании практики работы заводов принимаем:
а) из всего количества железа переходит в раствор и в дальнейшем осаждается в виде Fe(OH), 10%. Остальное количество железа остается в виде нерастворившихся ферритов. Тогда в раствор переходит 6,7 ∙ 0,1 = 0,67 кг железа. Остается нерастворимым 6,7 – 0,76 = 6,03 кг железа;
б) медь переходит в раствор на 50%: 0,5 ∙ 0,5 = 0,25 кг;
в) кадмий растворяется почти полностью;
г) окись магния растворяется полностью;
д) свинец, присутствующий в огарке в виде сульфата, остается без изменения, а находящийся в виде оксида также перейдет в сульфатное соединение. Следовательно, все 2,0 кг свинца будут присутствовать в остатках от выщелачивания в виде PbSO4 ;
е) цинк, присутствующий в огарке в виде сульфида, в количестве 1,1 кг остается нерастворимым. Не растворяется также ферритный цинк, количество его в виде ZnO ∙ Fe2 O3 находим из пропорции:
65,37 кг 111,7 кг
х 6,03 кг
х = 3,53 кг.
Всего нерастворимого цинка 1,1 + 3,53, = 4,63 кг, что составляет в процентах от общего содержания цинка в огарке
Растворимого цинка 58,8 – 4,63 = 54,17 кг или 92,13 %.
Полученные данные сводим в таблицу 1.
Таблица 1
Состав и выход остатков от выщелачивания, %
| Химическое соединение | Элементы | ||||||||||
| Zn | S | O2 | H2 | Fe | Cu | Pb | CaO | SiO2 | Прочие | Всего | |
| ZnS | 1,1 | 0,54 | - | - | - | - | - | - | - | - | 1,64 |
| ZnO | 3,53 | - | 0,86 | - | - | - | - | - | - | - | 4,39 |
| Fe2 O3 | - | - | 2,59 | - | 6,03 | - | - | - | - | - | 8,62 |
| Fe(OH)3 | - | - | 0,58 | 0,04 | 0,67 | - | - | - | - | - | 1,29 |
| CuO | - | - | 0,06 | - | - | 0,25 | - | - | - | - | 0,31 |
| PbSO4 | - | 0,31 | 0,62 | - | - | - | 2,0 | - | - | - | 2,93 |
| CaSO4 | - | 0,69 | 1,37 | - | - | - | - | 1,2 | - | - | 3,26 |
| Прочие | - | - | - | - | - | - | - | - | - | 0,18 | 0,18 |
| кг | 4,63 | 1,54 | 6,08 | 0,04 | 6,7 | 0,25 | 2,0 | 1,2 | 1,6 | 0,18 | 24,22 |
| % | 19,12 | 6,36 | 25,10 | 0,17 | 27,66 | 1,03 | 8,26 | 4,95 | 6,61 | 0,74 | 100 |
Таким образом, в результате выщелачивания 100 кг огарка получается 24,22 кг нерастворимого остатка, который кроме того, захватывает раствор, содержащий цинк. Примем, что в результате отмывки количество сульфатного цинка в остатках снижается до 2 % от веса влажного осадка, а влажность его равна 35%.
Обозначим вес влаги, смачивающей остаток, через х, вес сульфатного цинка а, вес воды в. Тогда:
x = a + в.
Учитывая процентное содержание сульфатного цинка в кеках, составляем пропорцию
