Переработка кека от выщелачивания цинка

После выщелачивания цинкового огарка и фильтрации получают раствор, содержащий сульфат цинка, и твердый остаток от выщелачивания – кек.

Цинковый кек (полученный на стадии кислого выщелачивания) содержит около 20% цинка, индий, кадмий, свинец, медь. Для извлечения этих металлов его смешивают с коксовой мелочью и нагревают до 1250-1350 °С во вращающейся трубчатой печи – вельц-печи. Продуктами вельцевания являются вельц-окись, которая возгоняется, охлаждается и улавливается рукавными фильтрами, и медистый клинкер. В вельц-окиси содержится около 75% оксида цинка, оксиды кадмия, индия и свинца. Медистый клинкер содержит 3-4% меди и 30-35% железа. Вельц-окись направляется на выщелачивание, а клинкер отгружается на медные предприятия.

Выщелачивание вельц-окиси ведут отдельно от растворения цинкового огарка для извлечения индия и свинца в товарную продукцию. На первой стадии выщелачивания при конечном рН=3,8-4,6 в раствор переходят только цинк и кадмий. Этот раствор объединяется с раствором после выщелачивания цинкового огарка. На второй стадии выщелачивания при конечной кислотности 35-55 г/л серной кислоты в раствор переходит индий. Этот раствор направляется на извлечение индия. Остаток после выщелачивания – свинцовый кек, довыщелачивается для снижения потерь цинка и отгружается на свинцовые предприятия.

Очистка растворов.

Полученные после нейтральной стадии выщелачивания растворы содержат около 110 г/л цинка и различные примеси. Основными примесями цинковых растворов являются: Fe, Al, As, Sb, Cd, Ge, Cu, Co и кремниевая кислота (Н₂SiO₃). Для процесса электролиза растворы необходимо очистить от этих примесей.

Очистку растворов от примесей с помощью последовательных операций:

- гидролиза,

- цементации,

-добавкой химических реагентов, образующих с примесями труднорастворимые соединения.

Гидролитическое осаждение примесей происходит в конце стадии нейтрального выщелачивания и заканчивается при сгущении нейтральной пульпы - на этой стадии снижается кислотность раствора (рН<7 – кислая среда, рН=7 – нейтральная, рН>7 – щелочная), повышается рН раствора (рН – водородный показатель.[H⁺]=10^-pH или pH= -lg[H⁺]) идет гидролиз. Гидролизом (т.е. осаждением в виде нерастворимого гидрооксида) можно выделить железо, мышьяк, сурьму, алюминий и частично медь. Осаждение железа протекает при окислении закисленного железа двуокисью марганца и кислородом воздуха и последующем гидролизе рН =5-5,5:

Одновременно с железом происходит гидролитическое осаждение мышьяка и сурьмы благодаря образованию труднорастворимых примесей арсената и антимоната железа (FeAsO₄ и FeSbO₄). Алюминий также достаточно полно гидролизуется при рН = 3,1-4. Гидролиз меди на стадии нейтрального выщелачивания проходит частично. Также не полностью удаляется германий.

Цементация - процесс вытеснения из раствора одного металла другим, более электроотрицательным.

Zn + МеSO4 →ZnSO4 + Me

Здесь Ме – медь, кадмий, никель.

Цементационную очистку растворов от меди и кадмия ведут в чанах с механическим перемешиванием в одну, две или три стадии.

Содержание вредных для электролиза примесей снижается до 0,3-0,4 мг/л и менее. Очищенный цинковый раствор с содержанием цинка 130-150 г/л направляется на охлаждение и удаление из раствора гипса и, далее, на электролиз цинка. Из осадков I стадии цементационной очистки извлекают кадмий.

Химическая очистка электролита от примесей проводят для выделения кобальта в самостоятельный кобальтовый кек. Химическое выделение кобальта, как правило, проводят с помощью ксантогената натрия, кобальт при этом осаждается в виде труднорастворимого соединения – ксантогената кобальта Co(C₂*H₂OCS₂)₃.

Очищенный от примесей нейтральный раствор сульфата цинка, поступающий на электролиз, должен содержать: 120-160 г/л Zn, и не более м г /л 0,2 Cu, 40 Fe, 3 Со, 2 никеля, 3 Cd, по 0,01 As, Sb и германия, 150 хлора.