Способ переработки растворов,содержащих сульфат цинка

 

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТВОРОВ , СОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФАТ ЦИНКА, включающий водооборот и вывод растворов с неосаждаемьвли. примесями из гидрометаллургического цикла, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат на поддержание водного баланса и на снижение рециркуляции неосаждаеких примесей/ перерабатываемые растворы смешивают с материалом, содержащим активную окись цинка-, при температуре от 70 С до температуры кипения раствора и молярном отношении окиси цинка к сульфату цинка, равном 3,1-4, и часть раствора с неосаждаемыми примесями используют для.промывки кеков цинкового производства.

0% (11) СОО3 СОВЕТСНИХ

С ИЦ

РЕСПУБЛИН

3(Д) С 22 В- 19/22.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOINY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2947533/22-02 (22) 30.06.80 (46) 15.01.84.- Бюл. М 2 . (72) Е.В. Маргулис, Н.В. Ходов, О.К. Кузнецов и И.В. Родин (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт н Государственный завод "Электроцинк", (53) 669.531.221.(088.8) (56) 1. Основы металлургии, т. II, 1962, Металлургиздат, с. 355. (54) (57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ PACTBOРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФАТ ЦИНКА, включающий водооборот и вывод растворов с неосаждаемычи.примесями из гидрометаллургического цикла., о т л ич а ю шийся тем, что, с целью сокращения затрат на поддержание водного баланса и на снижение рециркуляции неосаждаевеях примесей, перерабатываемые растворы смешивают с материалом, содержащим активную окись цинка., при температуре от

70 С до температуры кипения раствора и молярном отношении окиси цинка к сульфату цинка, равном 3,1-4, и часть раствора с неосаждаемыми примесями используют для.промывки кеков цинкового производства.

888568

Изобретение относится к области гидрометаллургии цинка и может быть использовано для вывода их технологического цикла избыточного количества воды и вредных неосаждаемых примесей (целочные металлы, магний, марганец, хлор, фтор); а также для регенерации промывных вод и организации промывки осадков цинкового производства (цинковые и свинцовые неки) в замкнутом цикле, т.е. с водооборотом.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является способ переработки растворов, содержащих сульфат цинка, включающий водооборот и вывод растворов с неосаждаемыми примесями из гидрометаллургического цикла Г13;

Известный способ ограничивает степень промывки кеков цинкового производства от маточного раствора.

Цель изобретения - сокращение затрат на поддержание водного балан. са и на снижение рециркуляции неосаждаемых примесей.

Поставленная цель достигается . тем, что в известном способе переработки растворов; содержащих сульфат цинка, включающем водооборот и вывод растворов с неосаждаемыми примесями из гидрометаллургического цикла, перерабатываемые растворы смешивают с материалом, содержащим активную окись цинка, при температуре от 70 С до температуры кипения раствора и молярнж. отношении окиси цинка к сульфату цинка, равном

3,1-4, и часть раствора с неосаждае. мыми примесями используют для промывки кеков цинкового производства.

Сущность способа состоит в том„ что активная техническая окись цинка в горячих растворах взаимодей-. ствует с сульфатом цинка.

Окись цинка осаждает из раствора не только цинк, но и -те примеси, которые осаждаются при рН .с 5,0-5,5, а те примеси, которые осаждаются при большем рН, остаются в растворе.

Вывод воды и неосаждаемых примесей по данному способу рационально осуществлять из очиценного нейтрального цинкового раствора.

При глубокой водной промывке кеков цинкового производства водный баланс поддерживают непосредственной регенерацией промывных вод данным способом, так как в этом случае не требуется глубокого осаждения цинка из .раствора.

На чертеже представлена технологи ческая схема осуществления предлагаемого способа в трехстадийном варианте.

Условия осуцествления способа определяются. следующим.

Повышение начального содержания

ZnSO4 в растворе и избытка Zn0 против стехиометрического количества увеличивает степень осаждения Zn$04 "

Это делает рациональным осуществле5 ние регенерации промывной воды путем стадиального противоточного взаимодействия Zn0 с промывным раствором, чем выше начальная концентрация

ZnSO4â промывной воде и чем меньше

10 заданная остаточная концентрация

Еп$04 в регенерированной воде, тем большим должно быть число стадий.

Число стадий можно сократить, если направить часть регенерированной промывной воды в рецикл на разбавление поданной на регенерацию промывной воды.

С учетом изложенного выше и реально возможных содержаний ZnSO в проФ

О мышленных растворах, а также рациональных пределов обеднения растворов по цинку для поддержания водного баланса при регенерации промывных вод до< таточно двух стадий; а при 5 выводе воды и неосаждаемых примесей на сброс из концентрированных нейтральных растворов может быть достаточно трех или четырех стадий противоточного взаимодействия раствора с ZnO. Но при надлежацем аппаратурЗО ном оформлении процесса взаимодействия (фильтрационная промывка кеков, скоростное механизированное разделение пульп) число стадий выгодно увеличить, так как зто резко

35 сократит объем баковой аппаратуры.

Чем выше температура раствора,тем полнее осаждение цинка иэ него на окиси цинка. При температуре меньше

70О сильно уменьшается степень

4Q осаждения цинка.

Избыток окиси цинка необходим для достижения достаточной полноты осаждения цинка, однако, чем Меньше избы.ток окиси цинка, тем выше выход регенерированной воды из промывной воды, Чем меньше стадий противоточного взаимодействия ZnO с промывной водой и чем ниже заданное остаточное содержание Еп$0+ в регенерированной воде, тем большнй избыток Zn0 нужен по сравнению со стехиометрическим расходом, соответствующим мольному отношению Zn0/ZnS04 = 3,0.

Исследования показали, что в зависимости от указанных выше условий необходимый избыток Zn0 находится в пределах мольного отношения

ZnO/Zn$O4 = 3у,1-4»0»

При осуществлении способа выводится или регенерируется не вся

60 вода, часть ее связывается в об.разуюцийся гидрооксосульфат

ZnSO4 ° 3Еп(ОН ) 4Н О и захватыва2 2 ется осадком последнего в виде маточника. Невыводимая часть воды тем меньше, чем меньше концентра888568 ж ция цинка в растворе, и чем меньше ния пульпы перемешиванием в промышизбыток окиси цинка. ленном агитаторе требуется больше, Гидроксосульфат цинка легко раст- чем 5 мин, поэтому длительность ворим в слабокислых растворах операции определяется временем дос(рН < 4,5), поэтому осадок от взаимо- тижения однородности пульпы. действия вельцокиси с раствором Примеры осуществления способа.

ZnSO4 можно направить как оборотный 1. Примеры влияния условий на продукт на нейтральное выщелачива- . степень осаждения ЕпЯО при вэаимоние. действии промышленного сульфатного

Осаждение растворенного цинка цинкового раствора с вельцокисью. вельцокисью происходит быстро (в о,Содержание цинка: в растворе— лабораторных опытах осаждение прак- 131,3 г/л, в вельцокиси — 63,2% тически завершается за 5 мин агита- (в расчетах весь, цинк в вельцокиси ции в колбе на 1 л)ж Для усредне- . отнесен к ZnO).

Табл.ица 1

Одностадийное взаимодействие цинкового раствора с -вельцокисью при различных условиях

toC

Состав пульпы иэ раствора ZnSO и вод4 ной суспензии вельцокиси

Остаточная концентрация

С „, г/л

Степень осаждения

ZnS04 В. г/л

Ег.O/ZnSO<

Т:Ж

1 г 2,24

1: 3,40

1 : 5,50

1 г 7,50

4,5

84,7

10 6

4,5

78,3 90

10,2

71,0

62,"6

8,4

7,25

1: 4,07

6,0

1,63

92,7

1 г 4,07

1: 10 5

6,0

75,5

5,44

96,9

120

0,153

\ воды по двухстадийному противоточному варианту.

Таблица 2

Материальные потоки и их составы при осуществлении способа

2. Пример поддержания водного баланса путем регенерации промывной

Состав

Количество

Материалы ж:т

Первая стадия

Промывной раствор

Оборотная пульпа

100 л

35,8 л

127 л

15 г/л

Исходные

2,6 : 1

8,1 г/л

Фильтрат

Продукты

Конечный кек

0,42: 1

20,4 кг

Вторая стадия

63,2%

7,83 кг

127 л

35,8 л

92,2 л

Исходные Вальцокись

8,1 г/л.

Фильтрат (от 1-й стадии) 2,6 : 1

Продукты . Оборотная пульпа

Регенерированная промвода

2,2 г/л

888568

Иэ таблицы видно, что при содержании в промывной воде 15 г/л

Zn и заданном молярном отношении

ZnO/ZnSO4 = 3,3 регенерировано . 92,2В промывной воды, а содержание цинка в ней снижено.до 2,2 г/л или на 85,3% от исходного.

Обычно в цинковом кеке содержится

30-35% маточника с C»=120-135 г/л.

Примем, что маточника 35% с

С2,1= 130 г/л.- 10

Для получения промывной воды с

С „ = 15 г/л необходимо на промывку кека путем репульпации и фильтрации подать регенерированной воды из расчета на Ж:Т = 3,2:1, При этом будет 15 извлечено в промывную воду 92,2% водорастворимого цинка (в кеке содержится водорастворимого цинка

30-49 кг/т) .

Если при тех же исходных условиях, которые выбраны в приведенном

Материальные потоки и их составы

Материалы

Количество

Состав

Zrl ж3т

Первая стадия

Исходный раствор

ZnS0

Исходные

130 г/л

100 л

325,2 л

2,6 : 1

Оборотная пульпа

Фильтрат

Конечный кек

Продукты

22. г/л

280 л

176,9 кг

Вторая стадия

Исходные

63,2%

67,88 кг

Вельцокись

Фильтрат {от 1-A стадии) 280 л

Оборотйый раствор . (от 2-й стадии) 3,2 г/л

76,8 л

Оборотная пульпа с

325,2 л

2,6 : 1 .Продукты

Оборотный осветленный раствор

3,2 r/ë

76,8 л

Осветленный раствор на сброс

3,2 г/л

Fe 22,2, Cu, As, Sb — осаждаются практически полностью, анионы CI u

60 F — почти не осаждаются, не осаждаются Mn, Na, К, Мд. Цоизвлечь .из сбросной воды цинк и кадмий ,можно содовым доосаждением или сорбционно, или третьей стадией осажде65 ыия вельцокисью.

В результате двухстадийной прото воточной обработки нейтрального цинкового раствора вельцокисью на сброс направляют 23,2 л воды, с которой выводят 0,57% ZnS04, содержащегося в исходном растворе. Степень осаждения при этом составляет, В отн.: Zn 97,5, Cd 71,4, примере двухстадийной регенерации воды, т.е. 100 л промывной воды с

С2„ = 15 г/л и 7,83 кг вельцокиси, проводить ее в три стадии, то концентрация цинка в регенерируемой воде снизится до 0,23 .г/л, а промывной воды хватит на промывку боль шего количества .кека из расчета на ж:т = 1,89:1.3 ° Пример поддержания водного баланса и снижения рециркуляции вредных примесей предложенным способом путем обработки нейтрального цинкового раствора.

Исходный производственный сульфатный раствор содержит, г/лз

Zn 130,0, Fe 2,7, Си 1,0,Cd 1,05, As 0,016, ЯЪ 0,018-.

Раствор обрабатывают вельцокисью. по двух- и трехстадийному варианту (ZnO/ZnSO<= 3,3, т.е. 110% стехиометрическй необходимого) . т а б л и ц а 3 при осуществлении способа

888568 аюгФМж

7p&f ныи

Еп8

Кои ныи ppcmPpp

080P0m На ЛрПМЫ5Ку Neg08 кинкодого араиэбо8ства

ВНИИНИ Эакаэ 1033/1 Тираж 603 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

При трехстадийном варианте для данного раствора и расхода вельцокиси остаточная концентрация цинка — 0,17 г/л Zn, т.е. степень осаждения 99,87%.

Технико-экономическая эффективность способа поддержания водного баланса посредством регенерации промывной воды выражается в повышении прямого- извлечения цинка в 1 раствор за счет глубокой отмывки маточника иэ цинковых и свинцовых

Нейтраяьныи цинтбыи растдор кеков цинкового производства и в исключении затрат на выпарку воды.

Эффективность способа поддержания водного баланса путем вывода воды и неосаждаемых примесей as концентрированных цинковых растворов выражается в исключении затрат на выпарку воды, в исключении попутного производства низкокачественного цинкового купороса, в повышении показателей

О электролиза цинкового раствора эа счет снижения содержания в нем неосаждаемых примесей.