Способ переработки растворов, содержащих сульфат цинка

ПЮ О 1) СОЮЗ СОВЕТСНИХсаицмуэнешипРЕСПУБЛИН Зас 22 В 1 ТЕТ СССР ОТКРЫТИЙ ЕН Ходов, дин горно-метал- Государствен и, т. 11,355. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(72) Е.В. Маргулис, Н, О.К. Кузнецов и И.В.Р (71) Северо-Кавказский лургический институт и ный завод "Электроцинк (53) 669.531.221.(088. (56) 1, Основы металлу 1962, Металлургиздат,(54) (57) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТВОРОВ, СОДЕРЖАЩИХ СУЛЬФАТ ЦИНКА, включающий водооборот и вывод растворов с неосаждаемьачи.примесями из гидро металлургического цикла, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения затрат на поддержание водного баланса и на снижение реци куляции неосаждаеьюх примесей, перерабатываемые растворы смешивают с материалом, содержащим активную окись цинка, при температуре от 70 С до температуры кипения раствоо,и молярном отношении окиси цинка к сульФату цинка, равном 3,1-4, и часть раствора с неосаждаемыми при месями используют для.промывки кек цинкового производства.Изобретение относится к областигидрометаллургии цинка и может бытьиспользовано для вывода их технологического цикла избыточного количества воды и вредных неосаждаемыхпримесей (щелочные металлы, магний,марганец, хлор, фтор)г а также длярегенерации промывных вод и организации промывки осадков цинковогопроизводства (цинковые и свинцовыенеки) в замкнутом цикле, т.е. сводооборотом.Наиболее близким по техническойсути к изобретению является способпереработки растворов, содержащихсульфат цинка, включающий водообороти вывод растворов с неосаждаемымипримесями из гидрометаллургическогоцикла Г 13Известный способ ограничиваетстепень промывки кеков цинковогопроизводства от маточного раствора.Цель изобретения - сокращениезатрат на поддержание водного баланса и на снижение рециркуляции неосаждаемых примесей.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном способе переработки растворов; содержащих сульфат цинка, включающем водооборот ивывод растворов с неосаждаемымипримесями из гидрометаллургическогоцикла, перерабатываемые растворысмешивают с материалом, содержащимактивную окись цинка, при температуре от 70 С до температуры кипенияраствора и молярнбм отношении окисицинка к сульфату цинка, равном3,1-4, и часть раствора с неосаждаемыми примесями используют для промывки кеков цинкового производства.Сущность способа состоит в томчто активная техническая окисьцинка в горячих растворах взаимодействует с сульфатом цинка,Окись цинка осаждает из растворане только цинк, но и те примеси, которые осаждаются при рН с 5,0-5,5,а те примеси, которые осаждаютсяпри большем рН, остаются в растворе.Вывод воды и неосаждаемых примесейпо данному способу рациональноосуществлять из очиценного нейтрального цинкового раствора.При глубокой водной промывке кеков цинкового производства водныйбаланс поддерживают непосредственнойрегенерацией промывных вод даннымспособом, так как в этом случае нетребуется глубокого осаждения цинкаиз раствора.На чертеже представлена технологическая схема осуществления предлагаемого способа в трехстадийном варианте.Условия осуцествления способаопределяются. следующим,Повышение начального содержанияЕпЯО 4 в растворе и избытка 2 пО против стехиометрического количестваувеличивает степень осаждения ЕпЯО 4 "Это делает рациональным осуществле 5 ние регенерации промывной воды путемстадиального противоточного взаимодействия ЕпО с промывным раствором,чем выше начальная концентрацияЕпБО 4 в промывной воде и чем меньше10 заданная остаточная концентрацияЕпБ 04 в регенерированной воде, тембольшим должно быть число стадий.Число стадий можно сократить, еслинаправить часть регенерированнойпромывной воды в рецикл на разбавление поданной на регенерацию промывной воды.С учетом изложенного выше и реально возможных содержаний ЕпБО.в проФО мышленных растворах, а также рациональных пределов обеднения растворовпо цинку для поддержания водного баланса при регенерации промывныхвод достаточно двух стадий; а при5 выводе воды и неосаждаемых примесейна сброс из концентрированных нейтральных растворов может быть доста.точно трех или четырех стадий противоточного взаимодействия растворас ЕпО Но при надлежащем аппаратурЗ 0 ном оформлении процесса взаимодействия (фильтрационная промывка кеков, скоростное механизированноеразделение пульп) число стадий выгодно увеличить, так как зто резко35 сократит объем баковой аппаратуры.Чем выше температура раствора,темполнее осаждение цинка иэ него наокиси цинка. При температуре меньше700 сильно уменьшается степень4 О осаждения цинка.Избыток окиси цинка необходим длядостижения достаточной полноты осаждения цинка, однако, чем Меньше избы"ток окиси цинка, тем выше выход регенерированной воды из промывной воды., Чем меньше стадий противоточного взаимодействия ЕпО с промывнойводой и чем ниже заданное остаточное содержание ЕпЯО 4. в регенерированной воде, тем большнй избыток ЕпОнужен по сравнению со стехиометрическим расходом, соответствующиммольному отношению ЕпО/ЕпЯО 4 = 3,0.Исследования показали, что в зависимости от указанных выше условий необходимый избыток 2 пО находится в пределах мольного отношенияЕПО/ЕпБО 4 = 3 у 1-4 р О,При осуществлении способа выводится или регенерируется не вся60 вода, часть ее связывается в об.разующийся гидрооксосульфатЕпЯО 4ЗЕпОН )4 Н О и захватыва 2 2ется осадком последнего в виде маточника. Невыводимая часть воды65 тем меньше, чем меньше концентра888568 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.2 пЯО 4 можно направить как оборотный 1, Примеры влияния условий на продукт на нейтральное выщелачива- степень осаждения 2 пЯО 4, при вэаимоние. действии промышленного сульфатногоОсаждение растворенного цинка цинкового раствора с вельцокисью. вельцокисью происходит быстро (в 10 ,Содержание цинка: в растворе - лабораторных опытах осаждение прак,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) Для усредне- , отнесен к 2 пО).Таблица 1Одностадийное взаимодействие цинкового раствора с вельцокисью приразличных условиях Состав пульпы и э оаст вора Еп Я 0 и вод 4 ной суспензии вельцокисиЕг.О/Еп 804,Т:Ж 1 : 2,24 1: 3,40 1 : 5,50 1 г 7,50 40 4,5 84,7 10,6 4,5 30 78,390 10,2 20 71,0 62,"6 8,4 15 7,25 1 : 4,07 20 6,0 1,63 92,7 1 г 407 1: 10,5 20 6,0 70 75,5 5,44 96,9 120 90 0,153воды по двухстадийному противоточному варианту.Таблица 2 Материальные потоки и их составы при осуществлении способа 2, Пример поддержания водного баланса путем регенерации промывнойСостав Количество Материалы ж:т Первая стадия Промывной растворОборотная пульпа 100 л35,8 л127 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 кг127 л35,8 л92,2 л Исходные Вальцокись 8,1 г/л. Фильтрат (от 1-й стадии) 2,6 : 1 Продукты Оборотная пульпа Регенерированная промвода 2,2 г/л888568 Иэ таблицы видно, что при содержании в промывной воде 15 г/л Еп и заданном молярном отношении ЕпО/Еп 804 = 3,3 регенерировано . 92,2 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 С=120-135 г/л Примем, что маточника 35 с С 2 п= 130 г/л.10для 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 цинка30-49 кг/т).Если при тех же исходных условиях, которые выбраны в приведенном Материальные потоки и их составы Материалы Количество Состав Первая стадия Исходный растворЕпЯО Исходные 130 г/л 100 л 325,2 л 2,6 : 1 Оборотная пульпаФильтратКонечный кек Продукты 22 г/л 280 л176,9 кг Вторая стадия Исходные 63,2 67,88 кг Вельцокись Фильтрат (от 1-йстадии) 280 л Оборотйый раствор .(от 2-й стадии) 3,2 г/л 76,8 л Оборотная пульпас 325,2 л 2,6 : 1 Продукты Оборотный осветленный раствор 3,2 г/л 76,8 л Осветленный растворна сброс 3,2 г/л Ре 22,2, Си, Ав, ЯЪ - осаждаются практически полностью, анионы Си 60 Р - почти не осаждаются, не осаждаются Мп, Иа, К, Мд. Доизвлечь из сбросной воды цинк и кадмий .можно содовым доосаждением или сорбционно, или третьей стадией осажде ыия вельцокисью. В результате двухстадийной прото воточной обработки нейтрального цинкового раствора вельцокисью на сброс направляют 23,2 л воды, с которой выводят 0,57 Еп 804, содержащегося в исходном растворе. Степень осаждения при этом составляет,отн.: Еп 97,5, СЙ 71,4,примере двухстадийной регенерации воды, т.е. 100 л промывной воды с С 2 = 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 большего количества .кека из расчета на Ж:Т = 1,89 ф 1.3Пример поддержания водного баланса и снижения рециркуляции вредных примесей предложенным способом путем обработки нейтрального цинкового раствора.Исходный производственный сульфатный раствор содержит, г/л: Еп 130,0, Ре 2,7, Сц 1,0,СЙ 1,05, Аз 0,016, ЯЪ 0,018.Раствор обрабатывают вельцокисью. по двух- и трехстадийному варианту ЕпО/Еп 804= 3,3, т.е, 110 стехиометрическй необходимого) . Т а б ли ц а 3при осуществлении способа888568 Пдо ны Моиеныи ресейр авторов на арпмы 5 ку кекп 5цинкойого ароиэ 5 оосаба НИИНИ Эакаэ 1033/1 Тираж 603 Подписно Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул.Проектная При трехстадийном варианте для данного раствора и расхода вельцокиси остаточная концентрация цинка - 0,17 г/л Еп,.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 свинцовыхНейвравьныицинкобыи расадюр кеков цинкового производства и висключении затрат на выпарку воды.Эффективность способа поддержанияводного баланса путем вывода воды инеосаждаемых примесей иэ концеитри рованных цинковых растворов выражается в исключении затрат на выпаркуводы, в исключении попутногопроизводства низкокачественного цинковогокупороса, в повышении показателей О электролиза цинкового раствора эасчет снижения содержания в нем неосаждаемых примесей.