Химия природных соединений. Компл. 20 задание (1). Комплексное использование сырья и отходов металлургического производства индивидуальные задания
 Скачать 1.53 Mb.
|
|
Часть нижнего богатого продукта известь Руда   I стадия измельчения   Пульподелитель   классификация в гидроциклоне I стадии  сороотделение  грохочение     II стадия измельчения   гравит. обогащение          доизмельчение     выщелачивание грав. концентрата     агитация  выщелачивание с углем   обезвоживание на грохоте     кислотная промывка  десорбция  плавка  сор на регенерацию элюат уголь уголь вода на обезвреживание обеззолоченные хвосты насыщенный уголь слив пески легкая фр-я тяжелая фр-я классификация в гидроциклоне II стадии сплав Доре NaCN известь    NaCN известь HCl NaCN NaOH Рисунок 1 – Технологическая схема переработки руд Секисовского месторождения Анализ технологического регламента переработки окисленной золотосодержащей руды за период 2006-2011 года таблица 13 Таблица 13 – Анализируемые параметры технологического процесса
Результаты анализа позволяют оценить оптимальные параметры с максимальным извлечением золота 98,7 %, которые предлагаются для технологического регламента переработки окисленной руды Секисовского месторождения. 3 ЦЕМЕНТАЦИЯ Обзор технологий 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. 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+. 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 на 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, 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. Поэтому желательно, чтобы на очистку направлялся нейтральный слив, либо хорошо осветленный с низким содержанием твердого, либо после предварительной фильтрации. 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 ее 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 триоксид мышьяка. В странах СНГ триоксид мышьяка не применяют ввиду его высокой токсичности. Вместо него 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 триоксида мышьяка, видно из мер предосторожности, принимаемых па цинковом заводе «Крккола» (Финляндия). На этом предприятии в цехе выщелачивания в 14 точках установлены газоанализаторы на арсенид водорода, которые срабатывают и посылают импульс на пульт управления, а также включают световой и звуковой сигналы в случае приближения концентрации арсенида водорода в атмосфере цеха к предельно допустимой. ПДК в пересчете на мышьяк 0,5мг/м3.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 вкадмиевый продукт. В производстве кадмия при растворении цементного осадка кобальт остается в цинковом растворе, который необходимо от него очищать. В отличие от меди, кадмия и даже кобальта никель, германий и таллий находятся в растворах цинкового производства в значительно меньших количествах. Это обстоятельство осложняет осаждение их цинковой пылью совместно с другими примесями и требует знания специфических условий цементации. К сожалению, в технической литературе имеется недостаточно сведений об условиях очистки производственных цинковых растворов от никеля, германия, таллия. 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. 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 отечественные заводы уже много лет назад отказались от одностадийной схемы и перешли намногостадийную. На рис. 1-2 приведены дву - и трехстадийные 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 трехстадийной схеме медь на первой стадии осаждается не нацело, в растворе обычно остается 300-мг/дм3. , что дает возможность получать практически чистый медный кек, который можно направлять непосредственно в медеплавильное производство. 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. Указанного недостатка лишена трехстадийная схема. В ней 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 стадию 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. Цементный осадок является оборотным и направляется 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, трехстадийная схема имеет 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 Обзор патентной литературы Способ трехстадийной очистки сульфатных цинковых растворов П. Е. Колкер Способ трехстадийной очистки сульфатных цинковых растворов цинковой пылью от меди и кадмия с извлечением последних в отдельные полупродукты путем цементации на первой стадии меди с удалением медного кека из раствора и последующей цементацией кадмия на Второй и третьей стадиях, отличающийся тем, что, с целью предельного сокращения расхода цинковой пыли и получения качественной кадмиевой губки уже на второй стадии очистки, цементацию меди ведут оборотным цинкомеднокадмиевым кеком до остаточного содержания меди в растворе 35 — 80,1гг/,г, на второй стадии очистки применяют гидравлическую классификацию получившейся суспензии с отделением кадмиевой губки и направлением избыточного цинка на первую стадию, а на третьей стадии ведут глубокую доочистку раствора добавлением в него ионов меди с последующей его фильтрацией и возвратом меднокадмиевого кека на первую стадию очистки. RU 1440943 1975 Способ очистки сульфатных цинковых растворов от меди и кадмия АХМАРОВ ФАРСИЛ ИБРАГИМОВИЧ КОЗЛОВА АЛЕВТИНА ГЕОРГИЕВНА НЕСТЕРОВА ЛЮДМИЛА АЛЕКСЕЕВНА ЛАПТЕВ ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ МАМАЕВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ Способ очистки сульфатных цинковых растворов от .меди и кадмия, включающий цементацию с наложением электрического тока, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса экономии цинкового порошка, наложение электрического тока осуществляют при катодной плотности тока 4000050000 А/м Способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей Гейхман В.В. и др. Способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий цементацию кобальта и никеля из растворов цинковой пылью в присутствии активирующей добавки трехокиси сурьмы, отличающийся тем, что цементацию кобальта и никеля осуществляют из раствора, предварительно очищенного от меди до остаточного содержания ее в растворе 0,5-80 мг/л, при массовом соотношении цинковой пыли и трехокиси сурьмы, используемой в виде водной суспензии коллоидной трехокиси сурьмы, равном (50-300):1. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||