Одностадийная периодическая схема с довыщелачиванием твердого остатка

По мере накопления опыта в отечественной практике гидрометаллургии цинка (в табл. 10 заводы расположе­ны в порядке их ввода в эксплуатацию) происходили из­менения в технологической схеме выщелачивания обож­женного цинкового концентрата. Построенные вначале заводы «Электроцинк», Челябинский и первый Усть-Ка­меногорский применяют двустадийную непрерывную схе­му выщелачивания обожженного цинкового концентрата с гидравлической классификацией огарка. Все другие заводы, построенные в более поздний период, используют в основном (за исключением Лениногорского) периодиче­ский процесс и одностадийную схему с довыщелачива­нием твердого остатка. И это не случайно.

В настоящее время мировая цинковая промышлен­ность испытывает недостаток в высокосортных концен­тратах с большим содержанием цинка. В производство все чаще и в больших масштабах вовлекаются низкока­чественные концентраты и различное цинксодержащее сырье с высоким содержанием примесей. В этих изме­нившихся условиях преимущества одностадийной перио­дической схемы выщелачивания приобретают особое значение.

По утвердившемуся у специалистов-металлургов мне­нию при периодическом процессе можно строго выдержи­вать любые заданные параметры, обеспечивающие полу­чение высококачественных цинковых растворов, а для управления технологическим процессом не требуется та­кая высокая квалификация обслуживающего персонала, как при непрерывной схеме. Сказанное относится не только к характеру процесса, но и к его стадийности.

В связи с изложенными выше объективными обстоя­тельствами большинство цинковых заводов с периодиче­ским процессом выщелачивания отказалось от принятой в проекте двустадийной схемы и перешли на одностадий­ную. Объясняется это тем, что довыщелачивание сгущен­ной нейтральной пульпы при значительно более низкой кислотности с одновременной промывкой твердого остат­ка позволяет намного уменьшить обратный переход при­месей в раствор и улучшить его качество.

Для осуществления одностадийной периодической схемы с довыщелачиванием остатка сухой классифицированный огарок доставляют механическим или пневмати­ческим транспортом в бункера цеха выщелачивания. От­работанный кислый электролит, верхний слив промывоч­ных сгустителей, растворы кадмиевого производства и цеха выщелачивания пылей и окислов собирают в специ­альных сборниках,

Выщелачивание проводят в чанах с механическим пе­ремешиванием емкостью 70 и 100 м³. Вначале в реактор заливают кислые растворы или их смесь. Концентрация серной кислоты в залитых растворах должна быть в пределах 50-100 г/л. Одновременно с заполнением реак­тора кислыми растворами в него подают раствор желез­ного купороса из расчета общего содержания железа в растворе около 1 г/л и измельченную марганцевую руду или шлам из электролизных ванн для окисления закисного железа и обеспечения глубокой электролитической очистки раствора от примесей.

Загрузку огарка в реактор производят вагон - весами или аэропитателями в количестве, рассчитанном, исходя из его нейтрализующей способности. По достижении в пульпе рН = 2,6÷3,0 (в зависимости от заданного режи­ма) подачу огарка прекращают, а перемешивание пуль­пы продолжают до тех пор, пока не будет достигнута нужная величина рН, которая определяется технологи­ческим регламентом соответственно качеству сырья и находится в пределах 4,6-5,4.

Обычно операция периодического нейтрального вы­щелачивания занимает около 1 ч. За это время можно определять и другие параметры выщелачивания, в част­ности содержание закисного железа, меди, а также ско­рость отстаивания пульпы. Процесс выщелачивания пре­кращают, если достигнут   заданный рН, содержание двухвалентного железа не превышает 40 мг/л, а меди 800-1500 мг/л. Скорость отстаивания при этом должна составлять не менее 12-18 см за 30 мин в стакане высо­той 30 см.

После окончания выщелачивания пульпу выпускают в промывочные сгустители, пропуская ее при этом через последовательно установленные ловушки в виде бунке­ров для улавливания песковой фракции. Пески из бунке­ра периодически выпускают, измельчают в шаровой мель­нице, выщелачивают при рН = 2÷3 отработанным элек­тролитом и направляют также в промывочные сгустите­ли.

Особенностью одностадийной периодической схемы является совмещение операции довыщелачивания твер­дого остатка при рН = 2÷3 с его противоточной про­мывкой различными оборотными растворами. Для этой цели на заводах выделяют два-три сгустителя. Сгущен­ную пульпу нейтральных сгустителей с отношением ж: т = (2,3÷2,8): 1 подают непосредственно или через промежуточную емкость с мешалкой в первый промывоч­ный сгуститель. Необходимую кислотность пульпы созда­ют подачей определенного количества отработанного электролита.

Из первого промывочного сгустителя верхний слив возвращают на нейтральное выщелачивание, а нижний закачивают во второй сгуститель. Со второго сгустителя верхний слив направляют в первый, а нижний слив пе­редают в третий. Соответственно с последнего сгустителя верхний слив поступает во второй, а нижний слив цин­ковые кеки - фильтруют на рамных вакуум-фильтрах. На Алмалыкском заводе непрерывную промывку ведут в трех сгустителях (d=18м), а на Челябинском заводе - в двух сгустителях (d=15 м), работающих последова­тельно.

Весь процесс промывки и довыщелачивания сгущен­ной нейтральной пульпы автоматизирован. Чтобы Под­держивать заданное отношение ж:т в перекачиваемом из одного сгустителя в другой нижнем сливе, насосы пе­риодически включают и отключают. На одном из заводов этот цикл занимает 4 мин, из них в работе насосы, нахо­дятся 45 с. По мере прохождения пульпы через промы­вочные сгустители рН растворов возрастает, температу­ра их падает, а ж:т нижнего слива уменьшается. В табл. 11 приведены данные режима промывки и довыще­лачивания твердого остатка от нейтрального выщелачи­вания огарка на одном из отечественных заводов.

Для улучшения отстаивания пульпы в сгустители по­дают раствор полиакриламида в количестве 0,1-0,2 л/м³. Как указывалось выше, из последнего промывочного сгустителя нижний слив подают на рамные вакуум-фильтры. Отфильтрованный осадок репульпируют горя­чей водой, затем он автоматически подается в фильтро­вально - сушильное отделение для фильтрации на диско­вых вакуум-фильтрах. Фильтрат дисковых фильтров возвращают в систему противоточной промывки, а цинко­вые кеки после сушки направляют на вельцевание.

Таблица 11

Режим промывки и довыщелачивания твердого остатка от нейтрального выщелачивания огарка

Таким образом, одностадийное периодическое выще­лачивание цинкового огарка с довыщелачиванием и противоточной промывкой твердого остатка обеспечивает извлечение цинка из твердого остатка нейтрального вы­щелачивания при минимальной кислотности. В резуль­тате переход примесей в раствор сведен к минимуму.

Указанная схема имеет также определенные резервы. Одним из них является возможность дифференцирован­ного растворения мелкой и очень тонкой фракции огар­ка. Для реализации этой возможности необходимо из подготовленного к выщелачиванию классифицированного огарка выделять особо тонкую фракцию крупностью 10-20 мкм. Тогда первую ( кислую)ступень растворения можно будет проводить с обычным огарком, а нейтрали­зацию остаточной кислотности и доводку пульпы до за­данного рН осуществлять особо тонкой фракцией. В этом случае для завершения процесса нейтрализации и гидро­литической очистки раствора потребуется минимальный избыток огарка, а для довыщелачивания нерастворившейся окиси цинка из твердого остатка достаточно будет непродолжительного времени и самой низкой кислотно­сти раствора. Подобная практика имеет место на заводе «Рисдон» (Австралия).