Войти  |  Регистрация
Авторизация
» » Химические методы очистки раствора сульфата цинка от примесей

Химические методы очистки раствора сульфата цинка от примесей



Раствор очищают от кобальта осаждением его альфа-нитрозо-бета-нафтолом С10Н6NО(ОН) пли ксантогенатом C2H5OCS2K. На зарубежных заводах, как правило, применяют первый способ (заводы Рисдон, Трейл, Флин-Флон). Реагентами служат бета-нафтол и нитрит натрия. Эти реагенты образуют в растворе альфа-нитрозо-бета-нафтол, дающий нерастворимые соединения не только с кобальтом, но также с железом, медью и кадмием. Поэтому для уменьшения расхода реагентов операцию очистки раствора проводят после удаления из него других примесей.
Раствор очищают следующим способом: в заполненный раствором бак с мешалкой вводят серную кислоту до содержания 0,1—0,3 г/л H2SO4 и реагенты: бета-нафтол в едком натре и нитрит натрия. Раствор перемешивают 2—4 ч при температуре 40—50 °С. При этом осаждается малорастворимое соединение альфа-нитрозо-бега-нафтол кобальта. На 1 вес. ч. кобальта расходуется вес. ч.: 10,5 бета-нафтола, 6,7 нитрита натрия, 3,2 каустической соды, 13,0 извести. Перед фильтрацией пульпу нейтрализуют известью до pH = 5,4. Избыток реагентов вредно отражается на процессе электроосаждения цинка. Поэтому в последнее время способ усовершенствован дополнительным пропусканием раствора через слой сорбента для поглощения остатков реагента. На заводе Файнцинк (ГДР) для этой цели применяют ионообменную смолу вофатит Е.
Опыты, проведенные на одном из отечественных заводов, показали, что для этой цели с успехом может быть использован активированный уголь. Остаточное содержание кобальта после очистки составляет 1—2 мг/л. Обычно очищают не весь раствор, а такую его часть, чтобы содержание кобальта в растворе, направляемом на электроосаждение цинка, составляло 3—4 мг/л.
На всех отечественных заводах применяют очистку раствора от кобальта с помощью этилового ксантогената калия или натрия. Имеются две точки зрения на механизм реакции взаимодействия кобальта с ксантогенатом калия: одни исследователи считают, что осаждение кобальта ксантогенатами протекает только с образованием трехвалентного ксантогената кобальта, другие считают, что для этого процесса характерно образование двухвалентного ксантогената кобальта. Большинство исследователей придерживается той точки зрения, что при осаждении кобальта из раствора с повышенным pH = 4,8/5,2 и при избытке ксантогената образуется трехвалентный этилксантогенат кобальта по реакциям:
Химические методы очистки раствора сульфата цинка от примесей

Большой избыток ксантогената калия в растворе, высокое значение pH и присутствие окислителей создают благоприятные условия для окисления ксантогената и образования в растворе диксантогената (C2H5OCS2)2, который является окислителем двухвалентного ксантогената кобальта.
Поскольку для осаждения кобальта важно присутствие диксантогената, для образования которого необходимы окислители, то в промышленных условиях при осаждении кобальта из цинкового электролита, кроме большого избытка ксантогената, вводят ионы меди, перманганат или другие окислители.
Процесс очистки раствора от кобальта ксантогенатом калия проводят следующим образом. В бак с мешалкой, наполненный раствором, вводят медный купорос из расчета создания концентрации меди 20—30 мг/л. После этого в раствор вводят этиловый ксантогенат калия, растворенный в воде, в количестве, 20—25-кратном по отношению к сумме меди и кобальта в растворе, и перемешивают раствор при температуре 40—50 °С в течение 1—2 ч. В последнее время на всех заводах периодический процесс осаждения кобальта заменен непрерывным, который осуществляют в 3 баках с мешалками, через которые последовательно проходит раствор. Медный купорос и ксантогенат калия загружают в головной бак. После фильтрации очищенного раствора содержание кобальта в нем составляет 3—4 мг/л. Кек содержит 3—4% Co, 6—8% Cu, 20—25% Zn.
Сравнение способов очистки раствора от кобальта с помощью альфа-нитрозо-бета-нафтола и ксантогената указывает на преимущества первого способа. Способ этот более дешевый, обеспечивает необходимую глубину очистки раствора, в результате его получается кек, который может быть легко переработан с извлечением из него кобальта.
Переработка ксантогенатного кобальтового кека вызывает большие трудности. Попытки применить простейший способ — обжиг кека с последующим выщелачиванием кобальта из огарка, не дали положительных результатов. При обжиге кека образуются производные ксантогената — меркаптаны, обладающие высокой токсичностью, вследствие чего этот способ нельзя осуществить в промышленных условиях.
На болгарском заводе в Кырджали, где раствор очищают от кобальта ксантогенатом, разработан и осуществлен относительно простой способ переработки кобальтового ксантогенатного кека. Он состоит в репульпации кека с раствором сульфида натрия. При этом цинк, кадмий, кобальт, медь вследствие более низкой растворимости сульфидов этих металлов по сравнению с их ксантогенатами переходят в сульфидную форму, при этом образуется растворимый ксантогенат натрия, который после отделения его от твердого остатка снова направляют для очистки раствора от кобальта. Способ позволяет регенерировать до 50% дорогого и дефицитного реагента — ксантогената натрия. Твердый остаток после репульпации кека с сульфидом натрия представляет собой сульфидный продукт, который после обжига может быть переработан гидрометаллургическим путем с извлечением из него кобальта и других металлов.
Очистка от хлора. Содержание хлора в цинковых концентратах невелико, однако в растворе его подчас накапливается до 500—800 мг/л. Хлор поступает в раствор из воды, иногда вследствие загрязнения концентратов хлоридом натрия при транспортировке их морским путем, но чаще всего при выщелачивании пылей и возгонов. Допустимое содержание хлора в электролите 80—150 мг/л. При более высокой концентрации хлора быстро разрушаются свинцово-серебряные аноды и сильно корродируют алюминиевые катоды и змеевики-холодильники.
Наиболее эффективный способ очистки раствора от хлора — осаждение его с помощью сернокислого серебра. Этот способ применяют на зарубежных заводах:
Ag2SO4 + 2NaCl = 2AgCl + Na2SO4.

Хлор осаждают в слабокислой среде. Так как очистка проходит до остаточного содержания хлора 1—2 мг/л, то представляется возможным очищать только небольшую часть раствора и смешивать его с неочищенным раствором. Так, на заводе Рисдон (Австралия) ежедневно очищают 6% всего объема раствора, это обеспечивает содержание хлора во всем электролите на оптимальном уровне не выше 80 мг/л.
Полученный осадок хлористого серебра затем обрабатывают при перемешивании раствором серной кислоты и цинковой пылью. В результате реакции серебро восстанавливается до металлического, его отфильтровывают, а раствор хлорида цинка сбрасывают в отвал.
Осадок серебра промывают и нагревают с концентрированной серной кислотой для регенерации сульфата серебра. Эту операцию проводят в чугунных чашах. Безвозвратные потери серебра составляют 60—90 г на один килограмм удаляемого хлора.
На отечественных заводах хлор из раствора осаждают в виде нерастворимого осадка полухлористой меди по реакции
Cu2+ + 2Cl- + Cu ⇔ 2CuCl.

Для успешного протекания реакции в растворе должно быть избыточное количество ионов двухвалентной меди (1,5—2,0 г/л).
Для проведения очистки в раствор вводят расчетное количество медного купороса и цинковую пыль, перемешивают раствор в течение 1 ч и фильтруют пульпу. Остаточное содержание хлора составляет 100—150 мг/л.
Чтобы удешевить этот процесс, Г. Н. Пахомова с сотрудниками разработала прием проведения процесса с использованием в качестве осадителя медного кека, получаемого после выщелачивания медно-кадмиевого кека. Медный кек содержит медь в окисленной и восстановленной формах (CuO и Cu). При введении его в очищаемый раствор, который предварительно подкисляют до содержания 3—5 г/л свободной серной кислоты, окисленная медь растворяется. Таким образом, в растворе находятся ионы Cu2+, Cl- и цементная медь, что обеспечивает образование полухлористой меди.
Практически на заводах очищают весь раствор, полученный при выщелачивании вельц-окпслов и возгонов прежде чем передать этот раствор в цикл переработки обожженного цинкового концентрата.
На некоторых заводах с целью предотвращения накопления хлора в растворе вельц-окислы перед выщелачиванием промывают водой с добавлением соды. Пульпу фильтруют, промывные воды сбрасывают в отвал. Таким образом из окислов удаляют до 70% Cl. Обжигом вельц-окислов и шлаковозгонов можно весьма полно удалить из них хлор и фтор. При прокаливании окислов при 650 °С удаляется 75% хлора и фтора. Процесс обжига возгонов применяют на заводах Флин-Флон (Канада) и Пловдив (Болгария).
Очистка от фтора. Раствор загрязняется фтором при введении в цинкэлектролитное производство растворов от выщелачивания пылей свинцово-плавильных заводов, фьюминг-возгонов, окисленных свинцево-цинковых руд. В настоящее время нет удовлетворительных методов очистки раствора от фтора. Его выводят из раствора сульфата цинка нейтрализацией окисью кальция по реакции
2HF + CaO = CaF2 + Н2О.

Произведение растворимости фтористого кальция при 18 °С составляет 3,4*10в-11, т. е. концентрация фтора в насыщенном водном растворе составляет 8 мг/л.
Ho присутствие в растворах цинкэлектрслитного производства ионов марганца, согласно исследованиям Б.С. Христофорова и Л.С. Гецкина, увеличивает растворимость СаF2. Содержание фтор а в промышленных растворах достигает 50—100 мг/л.
Наиболее эффективно попадание фтора в цинковый электролит предотвращает окислительный обжиг или сульфатизация пыл ей и возгонов, содержащих фтор.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent