Способ извлечения цинка из кислых сульфатных растворов

 

Изобретение относится к гидрометаллургии цинка и может быть использовано при кучном, подземном выщелачивании, а также при очистке сточных вод. Целью изобретения является повышение содержания цинка в продукте и снижение энергозатрат на сушку. Цель достигается тем, что очистку кислых сульфатных растворов от твердых взвесей и примесей осуществляют с введением сульфата железа (III) при pH 5,5-6,6 и дальнейшем осаждении цинка при pH 8,5-9,0. Затем осадок цинка сгущают, фильтруют и нагревают в автоклаве до 130-170^oC, после чего фильтруют и сушат. 3 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургии цинка, в частности к переработке кислых сульфатных растворов и может быть использовано при кучном, подземном выщелачивании, а также при очистке сточных вод.

Известен способ извлечения свинца и цинка из бедных кислых растворов (авт.св. СССР N1557182, кл. C 22 B 3/00, 19/00) с применением сероводорода и щелочи. При этом исходный раствор охлаждают до 10-15^oC, а pH поддерживают в пределах 2-2,5, затем фильтруют.

Недостатками данного способа являются необходимость охлаждения раствора до 10-15^oC и высокий процент влаги после фильтрации, поэтому требуются значительные энергозатраты на сушку, чтобы получить годный для дальнейшего использования продукт.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ извлечения цинка из рудничных вод (И.А.Остроушко, Р.И.Остроушко. Выщелачивание свинца и цинка из сульфидных руд, Орджоникидзе, 1976, с.84), согласно которому рудничную воду очищают от твердых взвесей отстоем, затем в нее добавляют раствор соды до pH=8,5-9, образовавшийся осадок цинка сгущают, фильтруют и сушат. Продукт является сырьем для цинковых заводов.

Недостатком данного способа являются низкое качество очистки от твердых взвесей, особенно от примесей, а также получение влажного осадка цинка, прочно удерживающего влагу раствора, в котором после фильтрации содержится не менее 85-90% влаги, в результате чего необходимы значительные энергозатраты на сушку.

Целью изобретения является возможность качественной переработки сточных вод, а также сульфатных растворов кучного и подземного выщелачивания для получения продукта, годного для использования в производстве цинка, повышение содержания цинка в продукте и снижение энергозатрат на сушку.

Цель достигается тем, что в известном способе извлечения цинка из кислых сульфатных растворов, включающем очистку раствора, осаждение металла при pH= 8,5-9,0, сгущение, фильтрацию и сушку, очистку раствора от твердых взвесей и примесей осуществляют введением сульфата железа (III) при pH 5,5-6,6, а перед сушкой осадок цинка нагревают в автоклаве до 130-170^oC и фильтруют.

Использование данного способа позволит повысить содержание цинка в продукте за счет очистки раствора от примесей, а также снизить энергозатраты на сушку продукта за счет снижения влажности кека, подаваемого на сушку.

Ведение процесса очистки при pH 5,5-6,6 в присутствии сульфата железа (III) способствует выводу из раствора вместе с твердыми взвесями примесей, что улучшает качество продукта, а нагрев в автоклаве до 130-170^oC позволяет получить осадок с улучшенными фильтрующими свойствами, который при дальнейшей фильтрации хорошо отделяется от влаги, что приводит к значительному снижению энергозатрат на стадии сушки. При этом конечный продукт по качеству соответствует требованиям, предъявляемым к цинковому концентрату. Выбор граничных значений pH раствора показан в табл.1, а температур нагрева в автоклаве табл.2.

При pH раствора ниже 5,5 происходит осаждение только твердых взвесей без захвата примесей в присутствии сульфата железа (III).

При pH раствора выше 6,6 сокращается коэффициент извлечения цинка (К), а также содержание его в конечном продукте.

Нагрев осадка цинка в автоклаве до температуры ниже 130^oC не дает желаемого качества осадка, т.к. при последующей фильтрации кек содержит высокий процент влаги, а при температуре выше 170^oC влажность после фильтрации практически не уменьшается, но растут энергозатраты.

Зависимость качества продукта от pH осаждения твердых взвесей и примесей.

Зависимость влажности кека после фильтрации от температуры нагрева в автоклаве показана в табл.2.

Сущность способа поясняется графиком, на котором представлена кривая зависимости содержания цинка в растворе от pH раствора.

Пример. В рудничную воду следующего состава, мг/л: цинка 100, железо общее 4, кальций 350, магний 100, окись кремния 25, pH 4,5, вводят раствор сульфата железа (III) девятиводного из расчета 100 мг Fe³⁺ на литр рудничной воды, перемешивают, а затем вводят гидроксид аммония (щелочь) и доводят pH до 6. При этом в осадок выпадает гидроокись железа (III), которая осаждаясь, увлекает твердые взвеси и примеси, что приводит к улучшению качества продукта (см. график и табл.1), т.к. повышается содержание цинка в продукте при довольно высоком его извлечении (К). После отделения осадка очищенный раствор направляют на осаждение цинка, где pH раствора доводят гидроксидом аммония до 9. Образовавшуюся гидроокись цинка отделяют от раствора и направляют на фильтрацию. Кек фильтрации подают в автоклав, где нагревают до 150^oC, при этом заряд частиц становится близким к нулю и изменяется форма частиц, которая до нагрева в автоклаве была шаровидной, а после нагрева игольчатой, что наблюдалось под микроскопом. Эти изменения приводят к дегидратации частиц и улучшению фильтрационных свойств осадка.

После автоклава полученную суспензию охлаждают до температуры ниже 100^oC и вновь направляют на фильтрацию, после которой влажность кека составила 50,3% (табл. 2). Оставшуюся влагу удаляют сушкой до получения конечного продукта, пригодного для переработки на цинковых заводах.

Так как осадок цинка, поступающий на сушку, содержит меньшее количество влаги по сравнению с ближайшим аналогом, то и количество энергии, затрачиваемое на сушку продукта, сокращается. Так для получения конечного продукта по известному способу из кека, содержащего 85% влаги (15% твердого), необходимо испарить 85 15 5,7 единиц влаги, а по предложенному способу при влажности 50% (50% твердого) необходимо испарить 50 50 1 единицу влаги, т.е. в 5,7 раза меньше.

Результаты сравнительного анализа ближайшего аналога и предложенного способа приведены в табл.3.

Результаты сравнительного анализа ближайшего аналога и предложенного способа.

Формула изобретения

Способ извлечения цинка из кислых сульфатных растворов, включающий очистку растворов от твердых взвесей и примесей, осаждение цинка при рН 8,5 - 9,0, сгущение, фильтрацию и сушку, отличающийся тем, что очистку растворов осуществляют при введении в них сульфата железа (III) при рН 5,5 6,6, а перед сушкой осадок цинка нагревают в автоклаве до 130 170^oС и фильтруют.

РИСУНКИ

Рисунок 1