Очистка цинковой пылью

Теоретические основы процесса очистки

 

Способ очистки цинковой пылью, называемый про­цессом цементации, основан на замещении в растворе одних металлов другими. Возможность вытеснения из раствора какого-либо металла другим определяется положением их в ряду электродных потенциалов. Ни­же приведены потенциалы некоторых металлов, находя­щихся в цинковом растворе, В:

 

 

Цинк...............................................—0,762 Кадмий...........................................—0,400         Железо............................................—0,43         Таллий............................................—0,336    Индий..............................................—0,33    Кобальт...........................................—0,29

Никель.....................................—0,22 Германии.................................—0,13 Олово.......................................—0,10 Сурьма........................................+0,25 Мышьяк......................................+0,30        Медь............................................+0,34

 

Металлы, обладающие наибольшим отрицательным потенциалом, вытесняют из раствора металлы с меньшим отрицательным или с положительным потенциалами. Сле­довательно, цинк, имеющий наибольший отрицательный потенциал, должен вытеснять из раствора все перечис­ленные ниже него металлы. Кадмий в свою очередь вы­тесняет все последующие металлы.

В общем виде процесс цементации примесей цинко­вой пылью можно представить следующей электрохими­ческой реакцией:

 

Zn + Me²⁺→Me + Zn²⁺.

 

Эта реакция показывает, что процесс цементации со­стоит в передаче электронов от цинка другим металлам. В частности, очистка раствора от меди, кадмия, кобальта, никеля, сурьмы и мышьяка будет протекать по сле­дующим реакциям:

 

Zn + Cu²⁺ = Zn²⁺ + Си;                  (53)

 

Zn + Cd²⁺ = Zn²⁺ + Cd;                 (54)

 

Zn + Co²⁺ = Zn²⁺ + Co;                  (55)

 

Zn + Ni²⁺=Zn²⁺ + Ni;                  (56)

 

3Zn + 2As³⁺ = 3Zn²⁺+ 2As;               (57)

 

3Zn + 2Sb³⁺ = 3Zn²⁺ + 2Sb.               (58)

 

При одновременном присутствии в растворе всех пере­численных выше примесей и ограниченном количестве вводимой в него цинковой пыли в первую очередь будет цементироваться медь. Объясняется это не только тем, что в указанном ряду медь имеет наиболее положитель­ный потенциал, но и тем, что высаживаемый из раствора кадмий также будет цементировать медь. Этим свойст­вом металлов пользуются для организации очистки в не­сколько стадий и раздельной цементации меди, кадмия и других металлов.

Еще несколько лет назад па некоторых отечествен­ных заводах цинковую пыль применяли главным образом для очистки растворов от меди и кадмия. В настоящее время большинство предприятий перешло на так называ­емую комплексную очистку с целью удаления из раство­ров не только меди и кадмия, но и кобальта, никеля, германия, мышьяка, сурьмы и других примесей. В связи с комплексным характером этого способа очистки важ­но знать влияние различных факторов на скорость и глу­бину очистки растворов от различных примесей цинко­вой пылью.

К числу основных факторов, влияющих на ход и степень очист­ки растворов цинковой пылью, относятся: состав исходного нейтраль­ного слива и количество находящихся в нем взвешенных твердых частиц, качество и расход цинковой пыли, температура и продолжи­тельность операции, наличие в растворе окислителей, в первую оче­редь кислорода воздуха, а также различные добавки, активизирую­щие действие цинковой пыли.

В нейтральном сливе сгустителей, поступающем на очистку, обычно содержится от 0,5 до 3 г/л твердого, которое состоит из остатков от выщелачивания огарка или возгонов и осажденных в процессе нейтрализации кислоты гидроокисей металлов и кремниевой кислоты. Наличие в растворе твердых веществ увеличивает расход цинковой пыли, ухудшает состав медно-кадмиевого кека и замедляет фильтрацию пульпы после очистки.

Кроме того, как показали исследования ВНИИцветмета [18], твердые частицы в нейтральном сливе являются источником загряз­нения растворов при очистке железом, мышьяком, сурьмой. Так, трехвалентное железо, находящееся в осажденных соединениях, вос­станавливается цинковой пылью до двухвалентного и тем самым способствует переходу его в раствор. Замечено, что чем больше со­держание твердого в сливе, тем больше железа переходит в рас­твор при очистке.

Таблица 15

 

Сравнительные результаты очистки нейтрального слива сгустителей цинковой пылью до и после фильтрации

 

Способ очистки	Кратность расхода цинковой пыли к теоретическому	Содержание вкеке, %
		Cd	Cu	Zn
В одну стадию без фильтрации   верхнего слива.....	2,8	3,0-3,4	12-13	45-46
В две стадии без филь­трации.........	2,5	3,7	14,2	39,8
В одну стадию после фильтрации………………	1,9	5,5-6,0	20-22	26-28

 

Поэтому желательно, чтобы на очистку направлялся нейтраль­ный слив, либо хорошо осветленный с низким содержанием твердого, либо после предварительной фильтрации. Проведенные в свое время на Лениногорском цинковом заводе опытно-промышленные испыта­ния медно-кадмиевой очистки отфильтрованного верхнего слива сгу­стителей показали следующие результаты, приведенные в табл. 15. Эти данные показывают, что расход цинковой пыли на очистку пред­варительно отфильтрованного слива снижается более чем на 30%, а содержание в кеке меди и кадмия возрастает почти в два раза.

На ряде зарубежных цинковых заводов - «Рисдон» (Австра­лия), «Корпус Кристи» (США), «Валлифилд» (Канада) и др. - нейтральный слив сгустителей перед направлением на очистку цин­ковой пылью предварительно фильтруют в барабанных фильтрах, фильтрах Бурта и других аппаратах. Однако широкого распростра­нения в мировой практике эта операция пока не получила из-за низкой скорости фильтрации и соответственно высокой стоимости за­трат на нее.

Многочисленными исследованиями и заводской практикой уста­новлено, что с повышением концентрации цинка в растворе очистка от примесей цинковой пылью замедляется. Отмечается также поло­жительное влияние ионов меди на цементацию кадмия, никеля и ко­бальта и вредное влияние ионов мышьяка и сурьмы. Очистка от примесей идет быстрее, когда концентрация их в растворе выше, и наоборот.

В связи с тем что на 1 м³ раствора расходуется примерно 3- 4 кг цинковой пыли, большое значение имеет ее крупность и актив­ность (содержание металлической части) для создания необходимо­го контакта с примесями. Теоретически, чем мельче цинковая пыль, тем лучше. Количество частиц размером 74 мкм должно быть не менее 60%. Активность цинковой пыли допускается в пределах 70- 95%- В последние годы для грубой очистки начинают применять и цинковые гранулы в сочетании с аппаратами особой конструкции. Наилучшую цинковую пыль получают путем дистилляции ме­таллического цинка и конденсации паров цинка при низких темпе­ратурах. Производство такой пыли организовано на Беловском цин­ковом заводе. Более высокая активность этой пыли, получаемой из низкосортного металла, по сравнению с пылью, приготавливаемой из электролитного цинка на гидрометаллургических заводах, объясня­ется не только способом се производства, но и повышенным содер­жанием в исходном материале свинца, меди, сурьмы и других метал­лов, активирующих действие цинка.

Для обеспечения глубокой очистки растворов от примесей, т. е. более полного удаления их, требуется определенный избыток цин­ковой пыли против теоретически необходимого. Этот избыток нужен также и для того, чтобы предотвратить обратный переход некото­рых примесей в раствор из осадка (кадмия и др.). Обычно факти­ческий расход цинковой пыли в 2-3 раза превышает теоретически необходимый и тем выше, чем чище должен быть нейтральный электролит.

Повышение температуры растворов ускоряет их очистку. Высо­кая температура (80-90° С) особенно необходима тогда, когда тре­буется очистить раствори от кобальта, никеля, мышьяка и сурьмы. Вместе с тем повышение температуры приводит к окислению кадмия и обратному переходу его в раствор. Поэтому для каждой стадии очистки в зависимости от характера примесей выбирают свою опти­мальную температуру.

Поскольку цементация цинковой пылью - процесс восстанови­тельный, то наличие в растворе окислителей отрицательно сказыва­ется на качестве очистки. К окислителям относятся в первую оче­редь кислород воздуха, а также ионы металлов высшей валентно­сти, например, трехвалентного железа, которые также способствуют обратному переходу в раствор осажденных примесей.

Для полноты очистки требуется довольно длительный контакт цинковой пыли с очищенным раствором. Это достигают путем пере­мешивания раствора с пылью в течение иногда нескольких часов. Однако чрезмерно большая продолжительность перемешивания спо­собствует окислению и растворению вытесненных из раствора приме­сей кислородом воздуха. В связи с этим научная и инженерная мысль постоянно направлена на изыскание способов и аппаратов, интенсифицирующих очистку растворов цинковой пылью и в то же время уменьшающих поступление кислорода воздуха в сферу реакций.

Переход на комплексную очистку растворов цинковой пылью вызвал необходимость применения специальных добавок для акти­вации реакций цементации кобальта, никеля, германия и других примесей. Наиболее распространены добавки трехокиси мышьяка, металлической сурьмы, ее солей и в меньшей степени -нитроза- -нафтола.

В зарубежной практике наиболее распространена так называе­мая медно-мышьяковая очистка от примесей цинковой пылью, при которой в качестве добавок используют медный купорос и трехокись мышьяка. В Советском Союзе трехокись мышьяка не применя­ют ввиду ее высокой токсичности. Вместо нее на всех заводах ис­пользуют соединения сурьмы - ортосульфоантимонат натрия (соль Шлиппе). В последнее время и на зарубежных предприятиях (в Бель­гии, Голландии, Канаде и других странах) также стали переходить на очистку соединениями сурьмы.

Насколько большую опасность для жизни обслуживающего персонала представляет применение трехокиси мышьяка, видно из мер предосторожности, принимаемых па цинковом заводе «Крккола» (Финляндия). На этом предприятии в цехе выщелачивания в 14 точках установлены газоанализаторы на мышьяковистый водород, которые срабатывают и посылают импульс на пульт управления, а также включают световой и звуковой сигналы в случае приближения концентрации мышьяковистого водорода в атмосфере цеха к пре­дельно допустимой. Чувствительность приборов составляет 0,001 мг/м³.

Пока очистку цинковой пылью применяли для удаления из рас­творов только меди и кадмия, не было проблемы вывода из процесса кобальта, так как последний концентрировался в ксантогенатном кеке при последующей стадии очистки. При комплексной очистке кобальт и никель цементируются вместе с кадмием и переходят в кадмиевый продукт. В производстве кадмия при растворении цемент­ного осадка кобальт остается в цинковом растворе, который необ­ходимо от него очищать. Отечественные заводы по-разному решают эту задачу. Об этом будет сказано ниже.

В отличие от меди, кадмия и даже кобальта никель, германий и таллий находятся в растворах цинкового производства в значитель­но меньших количествах. Это обстоятельство осложняетосаждение их цинковой пылью совместно с другими примесями и требует зна­ния специфических условий цементации. К сожалению, в технической литературе имеется недостаточно сведений об условиях очисткипроизводственных цинковых растворов от никеля, германия, таллия.

На Челябинском цинковом заводе проведена иссле­довательская работа по осаждению никеля и германия цинковой пылью [19]. Исследования показали, что меж­ду концентрацией кадмия после первой стадии очистки и глубиной очистки от никеля и германия на второй стадии есть определенная взаимосвязь, а именно: увеличение со­держания кадмия в растворе снижает степень очистки растворов от никеля и германия. Наибольшая глубина очистки от этих примесей (90% Ni, 74% Ge) наблюда­ется при содержании кадмия около 60 мг/л.

 

Практика очистки цинковой пылью

 

В мировой практике гидрометаллургии цинка приме­няются самые различные способы и схемы очистки цин­ковых растворов цинковой пылью. В то же время наблю­дается довольно устойчивая тенденция перехода от периодических процессов к непрерывным, от одностадий­ных и двустадийных схем к многостадийным, от исполь­зования трехокиси мышьяка в качестве активирующей добавки к применению солей сурьмы.

При периодическом способе операция очистки состо­ит из заливки в чан с механическим перемешиванием оп­ределенной порции раствора, добавления в несколько приемов расчетного количества цинковой пыли, переме­шивания в течение заданного времени и затем фильтра­ции пульпы на фильтр - прессах. При таком способе очист­ки удовлетворительные результаты получаются при рас­ходе цинковой пыли, достигающем иногда трехкратного избытка. К другим недостаткам периодического процес­са относятся большое число операций, высокая трудоем­кость, непостоянство технологического режима.

Непрерывный способ позволяет значительно интенси­фицировать процесс очистки, сократить расход цинковой пыли, улучшить качество раствора и кадмиевого продук­та, снизить трудоемкость за счет автоматизации контро­ля и управления технологическим режимом. Насколько эффективна непрерывная очистка по сравнению с пери­одической видно из данных завода «Грейт-Фолс» (США), полученных после перехода на непрерывный способ очи­стки:

 

	Периодический процесс	Непрерывный процесс
Количество чанов с механическим переме­шиванием в работе, шт………………………….......................................	28	16 (в т.ч. 4 резервных)
Время пребывания раствора в чане,мин………………..	120	80
Расход цинковой пыли на чан, кг…………………...........	125	55
Количество рабочих в смену............................................	3	1

 

Высокая производительность и эффективность непре­рывного способа очистки явились причиной полного пе­рехода на этот процесс всех отечественных цинковых заводов и широкого распространения этого метода за рубежом.

Одностадийную очистку растворов производят за одну операцию, хотя цинковую пыль и добавляют в несколь­ко приемов. При этом получают коллективный цементный осадок, содержащий медь, кадмий, кобальт, никель и другие примеси. Расход цинковой пыли обычно высокий, так как необходим большой ее избыток, чтобы удалить весь кадмий. Одностадийная схема может быть до неко­торой степени оправдана при применении ее в тех слу­чаях, когда поступающий на очистку нейтральный рас­твор содержит небольшое (100-300 мг/л) количество меди, а очистку от кобальта производят химическим спо­собом.

В настоящее время в одну стадию очищают растворы только отдельные зарубежные заводы - «Рисдон» (Ав­стралия), «Серро-де-Паско» (Перу), «Грейт-Фолс» (США), па которых нет необходимости вести многоста­дийную очистку. Все советские заводы уже много лет назад отказались от одностадийной схемы и перешли намногостадийную.

На рис. 61-63 приведены дву-, трех- и четырехстадийные схемы очистки растворов цинковой пылью. Как следует из этих схем, задачей первой стадии во всех слу­чаях является в основном очистка растворов от меди. Поскольку медь согласно ряду потенциалов цементируется цинковой пылью в первую очередь и довольно легко, для ее осаждения на первой стадии можно использовать оборотный кек, получаемый на последующих стадиях очи­стки и содержащий избыток цинка. Тем самым можно снизить или полностью исключить добавку, свежей цин­ковой пыли на первой стадии очистки.

При двустадийной схеме па первой стадии в резуль­тате цементации осаждается почти вся медь и некоторое количество кадмия. Поэтому получается не медный, а медно - кадмиевый кек, который нуждается в дополнитель­ной обработке для извлечения из него кадмия. В трех- и четырехстадийных схемах медь на первой стадии осаж­дается не нацело, в растворе обычно остается 300-500 мг/л, что дает возможность получать практически чи­стый медный кек, который можно направлять непосред­ственно в медеплавильное производство.

 

Рис. 61. Двустадийная схема очистки растворов цинковой пылью

 

При двустадийной схеме на второй стадии заверша­ется процесс очистки и должно достигаться заданное по технологии содержание примесей в очищенном растворе. В связи с этим на второй стадии, как правило, расходу­ют наибольшую часть или все расчетное количество цин­ковой пыли. Таким образом, на этой стадии совмещаются две не совсем совместимые задачи - очистка раствора от остаточного количества меди, а также от кадмия, кобаль­та, никеля и глубокая очистка раствора от кадмия. Вслед­ствие этого для проведения глубокой очистки приходится расходовать значительный избыток цинковой пыли, а цементный осадок направлять в оборот на первую ста­дию, где кадмий переводится в медно-кадмиевый кек. Возврат цементного осадка, содержащего кадмий, ко­бальт, никель, германий, а также все остальные примеси, осаждаемые цинковой пылью, на первую стадию имеет еще одну отрицательную сторону. При контакте цемент­ного осадка с раствором сульфата цинка, содержащего ионы меди, происходит обратное растворение примесей, несмотря на наличие в осадке избытка цинка для полно­го осаждения меди (табл. 16) [20].

 

Рис. 62. Трехстадийная схема очистки растворов цинковой пылью

 

 

Таблица 16

 

Увеличение содержания примесей в растворе сульфата цинка при растворении в нем медно-кадмиевого кека

 

Примесь	Повышение концентрации примесей, в растворе сульфата цинка, мг/л
	не содержащем     меди	содержащем245 мг/л меди	содержащем1090 мг/л меди
Cu	-1,2	-244,4	-1089
Cd	+40	+120	+442
Co	+1,8	+16,4	+33,9
Ni	Нет	+6,1	+19,3
Sb	*	Нет	+8,3
Ge	*	*	+0,5

 

                

Объяснение этому явлению можно, вероятно, найти, если сопоставить электродные потенциалы примесей и меди, согласно которым должны протекать реакции:

Cd + Cu²⁺ →Cd²⁺ + Сu;                 (59)

 

Со + Сu ²⁺ → Со²⁺ +Сu;                 (60)

 

Ni + Cu²⁺→ Ni²⁺H+Cu;                    (61)

 

2Sb + 3Cu²⁺→ 2Sb³⁺ + ЗСu.             (62)

 

Указанного недостатка лишены трех- и чстырехстадийные схемы. В них возврат оборотных цементных осад­ков, содержащих непрореагировавшую цинковую пыль, осуществляется не в первую, а во вторую стадию, где содержание меди в растворе сульфата цинка значительно меньше. В указанных многостадийных схемах пер­вая и вторая стадии очистки предназначены соответст­венно для осаждения меди и коллективного цементного осадка, содержащего в основном кадмий, а также ко­бальт, никель, сурьму и другие примеси. Оба эти продук­та не являются оборотными и выводятся из процесса.

Третью и четвертную стадии проводят с целью обес­печения глубокой очистки растворов от кадмия и герма­ния. При этом расходуется значительно больший против расчетного избыток цинковой пыли, но абсолютный рас­ход пыли невелик. Оба цементных осадка являются обо­ротными и направляются во вторую стадию очистки. Применение большого избытка цинковой пыли позволяет осуществить глубокую очистку растворов от кадмия и германия до долей миллиграмма на литр.

Таким образом, многостадийные (три и четыре ста­дии) схемы имеют по сравнению с одно- и двустадийными схемами следующие преимущества:

1. Получение растворов сульфата цинка высокой чи­стоты.

2. Сокращение расхода цинковой пыли.

3. Осаждение меди в товарный продукт - медный кек.

В качестве примера ниже приведены данные четырехстадийной схемы очистки, используемой на заводе «Аки­та» (Япония). Очистке подвергают нейтральный раствор, содержащий: 110-115 г/л Zn; 0,2-1,2 г/л Сu; 0,25- 0,4 г/л Cd; 8-10 мг/л Со; 10-15 г/л Fe. Показатели очистки этого раствора по стадиям приведены в табл. 17.

Таблица 17

 

Показатели четырехстадийной очистки растворов на заводе «Акита» (Япония)

 

Показатели	Стадии очистки
	I	II	III	IV
Температура, °С	70	75	70	65
Продолжительность, мин……………………..	40	100	20	20
Расход цинковой пыли, кг/т...................................	3,7	22,7	4,5	4,9
Распределение цинковой пыли, %...................	10	63	13	14
Содержание в растворе пос­ле очистки, мг/л:
цинк*.............................	-	-	-	112
медь...............................	470	следы	следы	следы
кадмий...........................	330	70	7	0,1
железо...........................	-	-	-	18
кобальт..........................	8-10	0,8	0,8	0,8
* В граммах на литр.

 

Из табл. 17 следует, что при четырехстадийной очи­стке относительно небольшим расходом цинковой пыли обеспечиваются высокие показатели чистоты раствора по меди, кадмию и кобальту.

Применяемые на отечественных заводах технологи­ческие схемы и результаты очистки растворов цинковой пылью приведены в табл. 18.

Большинство отечественных заводов, как это следует из табл. 18, применяет двустадийные схемы и только Алмалыкский и Челябинский заводы производят очистку растворов в три стадии. В качестве активирующей до­бавки повсеместно применяют соль Шлиппе. Как уже говорилось выше, очистку осуществляют непрерывным способом в чанах с механическим перемешиванием, со­ставленных последовательно в серии по два, три, четыре и пять реакторов.

Переток пульпы из одного чана в другой осуществля­ется по желобам. Кроме того, между чанами установлены центробежные насосы, позволяющие осуществить допол­нительную передачу и циркуляцию пульпы с донной части реактора как в последующий, так и в предыдущий аппараты с целью оборота части пульпы, обогащенной метал­лическим пинком. На ряде заводов с целью выделения непрореагировавшей цинковой пыли для классификации пульпы успешно применяют гидроциклоны.

Работа отделения для непрерывной очистки растворов цинковой пылью организована следующим образом. Ис­ходный нейтральный слив сгустителей непрерывно по­дают в головной реактор первой стадии. Одновременно в реактор шнеквым или тарельчатым питателем дози­руют соответствующее количество цинковой пыли (в за­висимости от принятой схемы) или равномерно опреде­ленными порциями подают пульпу оборотного кека, или то и другое вместе.

                                                                                                                                                                  Таблица 18

Схемы и способы очистки растворов цинковой пылью

 

заводы	Схема очистки	Примерный расход цинковой пыли, %			Состав очищенного раствора, мг/л							Способ вывода кобальта и никеля из процесса
		I	II	III	Cu	Cd	Co	Ni	Sb	As	Fe
«Электроцинк»	Двустадийная	70+оборотный кек	30	-	0,1	1,0	2,0	1,0	0,1	-	-	Бесксантогенатная очиска кадмиевых растворов
Челябинский	Трехстадийная	10	20+ кек от III стадии	70	0,06	1,1	0,6	0,3	0,013	Не более 0,01	40	То же
Усть-Каменогорский (первый)	Двустадийная	Оборотный кек	100	-	0,25	2,5	2,0	0,3	0,1	0,1	40	Очистка цинковой пылью кадмиевых растворов
«Укрцинк»	*	20-40+ оборотный кек	60-80	-	0,05	3,0	2,0	-	0,15	0,1	50	Ксантогенатная очиска кадмиевых растворов
Усть-Каменогорский (второй)	*	10-15+ оборотный кек	85-90	-	0,25	2,5	2,0	-	0,15	0,1	60	Обратное растворение кадмиевого кека
Лениногорский	*	Оборотный кек	100	-	0,01	1,0	1,0	0,1	0,1	0,1	80	Бесксантогенатная очиска кадмиевых растворов и передача растворов сульфата цинка на обогатительную фабрику
Алмалыкский	Трехстадийная	15 оборотного кека от III стадии	85 оборотного кека от III стадии	100	0,1	1,5	0,6	0,2	0,1	0,1	30	Бесксантогенатная очиска кадмиевых растворов
Примечание. Способ очистки непрерывный.

 

 

Иногда нейтральный слив подают сразу в несколько аппаратов. Распределение цинковой пыли по стадиям определяется технологической инст­рукцией и может в некоторых пределах изменяться тех­нологом цеха. Примерный расход цинковой пыли по ста­диям приведен в табл. 18. Большинство предприятий предпочитает на первой стадии расходовать меньшую часть общего количества пыли. При трехстадийной схеме цинковую пыль можно вообще не применять на этой стадии.

Соль Шлиппе, как правило, задают в процесс в виде раствора с содержанием сурьмы 10-15 г/л на первой стадии при двустадийной и на второй стадии при трех­стадийной схеме. Расход этой соли устанавливают, исхо­дя из местных условий, и рассчитывают по отношению к содержанию кобальта в растворе. Отношение создавае­мой концентрации сурьмы к кобальту колеблется от (0,6-1):1 до (1,5-2):1, его выбирают в зависимости от исходной концентрации кобальта. Расчет расхода соли Шлиппе производят по формуле

 

V = C_Co Qa/C_Sb,             (63)

 

где V - расход соли Шлиппе, л/мин;

C_Co - концентрация кобальта в нейтральном сливе сгустителя, мг/л;

Q - количество раствора на очистку, м³/мин;

C_Sb - концентрация сурьмы в растворе соли Шлиппе, г/л;

а - коэффициент, определяющий соотношение кон­центрации сурьмы и кобальта.

По мере прохождения реакторов первой стадии про­исходит очистка раствора до заданной концентрации от меди и кадмия (двустадийная схема) или от меди (трехстадийная схема), после чего пульпу подвергают отстаи­ванию в сгустителях или фильтрации. При этом в первом случае кроме раствора, получают медно-кадмиевый, а во втором случае - медный кеки следующего состава,  %:

 

	Cu	Cd	Zn	Co	Ni	Sb
Медно-кадмиевый ке	5-8	6	30-40	0,06	0,04	0,08
Медный кек	40-60	0,2	4,5-10	-	-	-

 

Верхний слив сгустителя или фильтрат поступает на вторую стадию, на которой во всех технологических схе­мах проводят основную очистку растворов от кадмия, кобальта, сурьмы, германия и остаточного содержания меди.

Пульпу после второй стадии очистки подвергают фильтрации (двустадийная схема) или отстаиванию в сгустителях (трехстадийная схема). Твердую часть пуль­пы — медно-кадмиевый кек - соответственно направ­ляют в оборот или передают в кадмиевое производство па переработку. Верхний слив сгустителя (трехстадийная схема) направляют на третью стадию. В первом слу­чае вторая, а во втором третья стадии являются завер­шающими процесс операциями, обеспечивающими глубо­кую очистку раствора от примесей. Поэтому после них пульпу фильтруют через несколько полотен для получе­ния чистого (без взвеси и мути) нейтрального электро­лита.

В первые 5-10 мин фильтрации пульпы, пока на фильтровальных полотнах еще не образовался слой кека достаточной толщины, фильтрат содержит повышенное количество кадмия. В связи с этим первые порции филь­трата направляют вновь на очистку цинковой пылью. Со­став очищенного раствора приведен в табл. 18.

При непрерывном способе очистки растворов необхо­димо обеспечить равномерную подачу в реакторы не только верхнего слива нейтральных сгустителей, но так­же цинковой пыли и оборотного цементного осадка, со­держащего иногда до 60% непрореагировавшего метал­лического цинка. Если первые два продукта относитель­но легко дозировать соответствующими питательными устройствами, то для равномерной подачи оборотного кека необходимо производить разборку, и сборку фильтр - прессов или откачку нижнего слива сгустителей по спе­циальному графику. Для этого при подаче пульпы или репульпированного кека обычно применяют автоматиче­ские устройства, включающие насосы через определен­ные промежутки времени.

 

Приготовление цинковой пыли и раствора соли Шлиппе

 

Цинковую пыль, применяемую для очистки растворов, получают на гидрометаллургических заводах распыле­нием расплавленного цинка сжатым воздухом с помощью специальной вихревой форсунки, имеющей сверхзвуко­вую скорость истечения воздуха из сопла. Металличе­ский цинк периодически загружают в плавильную печь и расплавляют при температуре 450-520° С. Для умень­шения дроссообразования при плавке на поверхность металла подают хлористый аммоний.

Печь имеет специальный карман, сообщающийся с ванной через сифонный канал. В карман опущена квар­цевая эжекторная трубка с внутренним диаметром 6-10 мм для засасывания расплавленного цинка в фор­сунку. В форсунку подают сжатый воздух давлением 0,5-0,7 МПа, который при выходе из сопла, завихряясь, создает разрежение внутри эжекторной трубки. Благо­даря этому расплавленный цинк поднимается к форсун­ке по кварцевой трубке и распыляется вихревым потоком воздуха на мельчайшие частицы.

Образующаяся цинковая пыль уносится воздухом в пылевую камеру, где и оседает. Часть топкой пыли вы­носится из пылевой камеры и улавливается в рукавных фильтрах. Очищенный воздух из фильтров сбрасывают в атмосферу. Пыль из пылевой камеры и рукавных фильтров подают в бункер отделения очистки растворов пневмотранспортом. Ситовой состав пыли должен отве­чать следующим требованиям технологии очистки: не содержать частиц крупнее 0,2 мм, фракций крупностью 0,074-0,100 мм должно быть не менее 60-80%.

Соль Шлиппе содержит около 25% сурьмы. Она хо­рошо, практически нацело, растворяется в горячей воде. Для приготовления концентрированного раствора соли в бак, оборудованный змеевиками, заливают 1-1,5 м³ Воды и нагревают ее паром до 70-80° С. После достижения заданной температуры загружают соль Шлиппе (3 банки по 60 кг) и интенсивно перемешивают возду­хом. Растворение занимает примерно 1,5-2 ч, после че­го, не снижая температуры, раствору дают отстояться. Одновременно с приготовлением концентрированного раствора соли подготавливают горячую воду, (70-80° С) в другом, расходном баке большей емкости (4-5 м³). Затем заливают часть отстоявшегося концентрированно­го раствора в расходный бак из расчета получения го­тового к употреблению раствора соли Шлиппе с содер­жанием сурьмы 10-15 г/л. Фактическую концентрацию сурьмы в приготовленном растворе уточняют химиче­ским анализом.