Вывод кобальта и никеля из процесса

Все предприятия, за исключением завода «Укрцинк», производят очистку нейтрального слива от кобальта цинковой пылью в присутствии солей сурьмы. На «Укрцинке» этим методом удаляют кобальт только частично. Доочистку цинкового раствора от кобальта производят ксантогенатом калия после удаления цинковой пылью остальных примесей. Таким образом вывод кобальта и никеля из процесса осуществляется на большинстве за­водов через кадмиевое производство после переработки медно-кадмиевого кека.

В процессе переработки этого кека с целью извле­чения кадмия практически весь кобальт и 50-60% ни­келя вновь переходят в раствор, возвращаемый в цинко­вое производство (бедно-кадмиевый раствор). Остальной никель переходит в металлический кадмий, из которого он удаляется при огневом рафинировании и частично выво­дится с медным кеком. Путем переосаждения кадмиевой губки удается уменьшить содержание никеля в кадмии и перевести его в бедно-кадмиевый раствор. Очистку этого раствора от кобальта и никеля на ряде цинковых заводов производят ксантогенатным методом.

Однако ксантогенатный метод имеет ряд существен­ных недостатков. Так, вполне удовлетворительного мето­да переработки ксантогенатного кобальтового кека пока не разработано, а в отвалы, кроме кобальта, направля­ется большое количество кадмия, меди и цинка, обра­зующих химические соединения с ксантогенатом. Избы­ток ксантогената калия в нейтральном электролите отрицательно отражается па показателях электролиза цинка. Работа в цехе с ксантогенатом калия и ксантоге-натными кеками ухудшает условия труда. Определенное количество никеля циркулирует между кадмиевым и цинковым производствами,увеличивая расход цинковой пыли на очистку растворов. Огневое рафинирование кад­мия от никеля связано с большими потерями кадмия от угара этого металла.

В связи с этим заводы продолжают поиск других пу­тей вывода кобальта и никеля из процесса. Так, Лениногорский цинковый завод совместно с ВНИИцветметом разработал следующую технологию вывода кобальта и никеля из кадмиевого производства [21]. После выщела­чивания медно-кадмиевого кека раствор подвергают двустадийной очистке цинковой пылью с использовани­ем на второй стадии основной части цинковой пыли, медного купороса и соли Шлиппе (рис. 64). При этом никель и кобальт почти полностью осаждаются в кад­миевую губку, а бедно-кадмиевый раствор без очистки возвращается в цинковое производство.

При последующем растворении кадмиевой губки 85% Со и 90% Ni переходит в кадмиевый раствор, по­ступающий на электролиз. Отработанный кадмиевый электролит после нейтрализации и цементации кадмия выводят из процесса. Нейтрализацию производят каль­цинированной содой до рН=2÷2,5. Затем на холоду (при температуре не более 40° С) кадмий цементируют цинковой пылью из расчета 0,7 кг пыли на 1 кг кадмия. При этом кадмий переходит в осадок, а в растворе оста­ются кобальт и никель. В условиях Лениногорского цин­кового завода, расположенного на относительно неболь­шом расстоянии от обогатительной фабрики, раствор, со­держащий никель, кобальт и не менее 65 г/л цинка, используют в качестве реагента в процессе обогащения руд. Причем кобальт и никель в процессе обогащения в цинковый концентрат не переходят.

На других предприятиях также начинают отказы­ваться от ксантогенатной очистки медно-кадмиевых рас­творов. На Алмалыкском заводе при глубокой очистке кадмиевых растворов от меди осаждают в цементный осадок вместе с медью никель и кобальт. Затем этот оса­док растворяют в серной кислоте с целью перевода цин­ка, кобальта и никеля в раствор. Из раствора при тем­пературе 80-90° С, применяя соль Шлиппе, осаждают цинковой пылью никель и кобальт. После фильтрации цинковый раствор возвращают на очистку от меди, а кек, содержащий никель и кобальт, направляют на вельцевание.Технологическая схема вывода никеля и кобаль­та из процесса на этом заводе показана на рис. 65.

Для вывода никеля и кобальта в кадмиевом произ­водстве применяют и так называемый метод обратного выщелачивания. Для этого кадмиевый кек с содержа­нием, %: 10-30 Cd; 5-10 Сu; 15-25 Zn; 0,6-1,0 Со; 1-2 Ni растворяют в отработанном электролите при 60-80° С и рН не менее 4 в течение 6-8 ч для извле­чения из него цинка и кадмия. Отработанный электролит дозируют автоматически, а контроль процесса осу­ществляют по появлению светло-зеленой окраски рас­твора, после чего подачу электролита прекращают. После фильтрации на дисковом вакуум-фильтре фильт­рат поступает на извлечение кадмия, а кек присоеди­няют к цинковому кекуи направляют на вельцевание.

Рис. 64. Технологическая схема вывода никеля и кобальта из процесса на Лениногорском цинковом заводе

Рис. 65. Технологическая схема вывода никеля и кобальта из процесса на Алмалыкском цинковом заводе

Аппаратура для очистки растворов цинковой пылью

Наиболее распространенным аппаратом для очистки растворов цинковой пылью является чан с механической мешалкой объемом 50-65 м³. Скорость вращения ме­шалки составляет 50-120 об/мин. Для подогрева раствора в змеевики, располо­женные на внутренней по­верхности чана, подают пар. Для фильтрации пульпы обычно используют рамные фильтр - прессы. В последние десятилетия для интенсифи­кации процесса очистки, фильтрации пульпы и облег­чения условий труда были разработаны и внедрены но­вые конструкции аппаратов.

Одним из принципов, по­служившим основой для со­здания новых более произ­водительных аппаратов и интенсификации процесса очистки, явилось непрерыв­ное обновление поверхности частиц металлического цинка в процессе цемента­ции.

В 50-х годах В. Г. Агеенков предложил способ осаждения меди и кадмия из цинковых растворов во вращающемся барабане, заполненном наполовину цин­ковым мохом, приготовленным путем подачи тонкой струи расплавленного металла в желоб с проточной во­дой. Этот способ был испытан затем на заводе «Элект­роцинк» с положительными результатами.

Рис. 66. Пульсационная колонна для очистки растворов цинковой пылью:

1 – корпус; 2 – решетка; 3 – диафрагма; 4 – сборник для мелкого материала; 5 – постель; 6 – клапан; 7 – указатель уровня гранул

На заводе «Рязцветмет» был проверен метод очистки растворов сульфата цинка в пульсационной колонне (рис. 66). Раствор подавали в нижнюю часть колонны, затем он проходил через слой цинковых гранул и, очи­щаясь от меди и кадмия, выходил в ее верхней части. С помощью специального механизма с диафрагмой рас­твору и слою гранул придавали колебательные движения, благодаря чему поверхность гранул непрерывно об­новлялась, а цементный осадок потоком раствора вы­носился из колонны. Аппарат объемом 1 м³ пропускал в 1 ч до 30 м³ раствора, который очищался от меди с 2-6 г/л до следов и от кадмия с 0,2-1,0 г/л до 4-20 мг/л. Расход цинковых гранул составлял 160-250% к теоретическому.

Гинцветметом в свое время была разработана опе­рация очистки растворов цинковой пылью в аппарате КС. Этот метод некоторое время применяли на заводе «Элек­троцинк» для доочистки растворов от кадмия.

Дальнейшего распространения на отечественных за­водах эти способы не получили из-за несовершенства кон­струкции аппаратов. Очистка растворов с использовани­ем гранулированного цинка в настоящее время нашла промышленное применение на цинковых предприятиях Народной Республики Болгарии. На заводе в г. Кырджали во вращающемся барабане и на заводе в г. Плов­диве в аппаратах типа кипящего слоя производится це­ментация меди и кадмия гранулами цинка диаметром 5-6 мм на первой стадии очистки. Расход цинка при этом снизился по сравнению с цинковой пылью пример­но на 25%.

После последней стадии очистки пульпа поступает для фильтрации на рамные фильтр - прессы, описание ко­торых дано в разделе о выщелачивании огарка. Следует отметить, что сборку и разборку фильтр - прессов на боль­шинстве заводов ведут пока вручную, хотя это довольно трудоемкая и тяжелая операция. В настоящее время прошли испытания новые конструкции автоматизирован­ных фильтров, которые должны значительно облегчить условия труда рабочих.

Следует отметить большую и ценную работу, выпол­ненную на «Укрцинке» по созданию и испытанию новых эффективных фильтров, предназначенных для фильтра­ции пульп после очистки растворов от примесей. С 1974 по 1977 г. здесь испытаны в производственных условиях два новых фильтра заводской конструкции и два фильт­ра серийного изготовления. Наилучшие результаты пока­зали фильтры камерного типа ДФ-80 и патронные фильт­ры конструкции завода «Прогресс».

Фильтры имеют горизонтальную или вертикальную герметичную камеру, внутри которой находятся фильт­рующие элементы - диски или патроны, покрытые фильтровальной тканью и имеющие трубопроводы для отвода фильтрата. Нижняя часть камеры оборудована устрой­ством для выгрузки кека. Работа фильтров происходит следующим образом.

В камеру в период фильтрации под давлением 0,15-0,2 МПа подают пульпу после очистки растворов от при­месей. Раствор проходит через фильтровальную ткань и по трубам поступает в сборник. Затем период фильтра­ции сменяется периодом отдувки кека, осуществляемого путем подачи раствора в обратном фильтрации направ­лении, а также смывом осадка с поверхности ткани рас­твором через специальные сопла под давлением до 0,6 МПа. Смена периодов фильтрации и отдувки произ­водится автоматически. Кек после отдувки скапливается в донной части камеры и также автоматически через оп­ределенное время выгружается из фильтров в виде пульпы.

Главное преимущество фильтров новой конструкции по сравнению с рамными фильтрпрессами состоит в том, что снятие осадка с поверхности ткани, разгрузка кека выполняются автоматически. Таким образом исключается ручная сборка и разборка рам и плит фильтрпрессов.