Распределение кадмия при металлургической переработке полиметаллических руд и концентратов. Сырье для получения кадмия
|
Концентрация кадмия в полиметаллических рудах зависит от количества содержащихся в них цинковых минералов, с которыми кадмиевые минералы изоморфно связаны, и составляет: в рудах Алтая 0,01—0,05%, рудах Кавказа и Дальнего Востока 0,01—0,02%. При флотации свинцово-цинковых руд кадмий сопутствует цинку, переходя вместе с ним в цинковый концентрат. Однако прямой пропорциональной зависимости в распределении цинка и кадмия по продуктам флотации не наблюдается. Это объясняется тем, что некоторая часть кадмия находится в рудах в виде свободных минералов, поведение которых при флотации может отличаться от поведения изоморфно связанных. Распределение кадмия в продуктах обогащения свинцово-цинковых руд изучено М. А. Виноградовой, показавшей, что переход кадмия в цинковый концентрат колеблется в пределах 40—85%, в свинцовый 2—12%, в хвостах остается от 3 до 51% кадмия (табл. 81).  При флотации медно-цинковых руд кадмий переходит в медно-цинковые концентраты. В зависимости от технологического режима, применяемого при обжиге цинковых концентратов, меняется степень удаления кадмия и его концентрация в уловленной пыли. Цефт и Л. Кабанова, изучая поведение кадмия при гидрометаллургическом способе получения цинка, установили, что при окислительном обжиге в интервале 700—1000 °С сульфид кадмия окисляется медленнее, чем сульфиды других цветных металлов. Д. Чижиков с сотрудниками установили, что при окислении сульфида кадмия образуется смесь, состоящая из сульфата, основных солей и окиси кадмия. В интервале температур 700—900 °С возможно протекание реакции феррито- и силикатообразования:  Улетучивание кадмия при окислительном обжиге цинковых концентратов в кипящем слое для последующей гидрометаллургической переработки не превышает 5—7%. Улетучивание кадмия возрастает с повышением температуры. При двухстадийном обжиге для последующей пирометаллургической переработки обожженного цинкового концентрата на первой стадии обжига возгоняется 10—25% Cd, при последующем агломерирующем обжиге с добавкой коксика возгоняется еще до 30% Cd. В последние годы проводят исследования по отгонке свинца и кадмия при высокотемпературном обжиге цинковых концентратов в кипящем слое. Было установлено, что при температуре обжига 1100—1150 °С со скоростью воздуха в печи 17—20 см/сек кадмий отгоняется на 80—85%, свинец на 75 %. Промышленное освоение этого процесса позволит значительно повысить извлечение кадмия при пирометаллургическом способе получения цинка, в то время как в настоящее время большая часть кадмия остается в металлическом цинке. При пирометаллургическом способе получения цинка в процессе восстановления и дистилляции кадмий восстанавливается и улетучивается вместе с парами цинка. Окись кадмия восстанавливается углеродом и окисью углерода по реакциям:  Ферриты кадмия восстанавливаются медленнее, чем свободная окись кадмия, силикаты кадмия еще медленнее. Так как восстановление кадмия из всех этих окислов и дистилляция его происходят при более низкой, по сравнению с цинком, температуре, то наиболее интенсивно кадмий улетучивается в начальный период дистилляционного процесса при периодическом процессе в горизонтальных ретортах. При непрерывном процессе дистилляции цинка в вертикальных ретортах и в электропечах кадмий улетучивается равномерно в течение всего процесса. При конденсации паров металлов большая часть кадмия конденсируется вместе с цинком. Ho так как кадмий конденсируется труднее, чем цинк, то некоторое его количество проходит через реторты для конденсации цинка и конденсируется в специальных приемниках. Эта пыль, называемая пусьерой, содержит до 10% Cd и является одним из сырьевых источников получения кадмия. При конденсации металлов 60—80% Cd конденсируется в жидкий цинк и 20—40% — в пусьеру. В процессе выщелачивания обожженного цинкового концентрата растворами серной кислоты сульфат, окись и силикат кадмия растворяются нацело. Растворение происходит по реакциям:  Феррит и сульфид кадмия в слабой кислоте нерастворимы. В целом извлечение кадмия при выщелачивании ниже, чем цинка. Из-за высокого содержания в обожженном концентрате сульфида камдия, как правило, извлечение кадмия составляет около 70%. Кадмий, содержащийся в остатке от выщелачивания обожженного концентрата, называемом цинковым кеком, извлекают при вальцевании. В процессе вельцевания извлечение кадмия высокое, так как все кислородные соединения его восстанавливаются легче, чем окись цинка, а сульфид кадмия возгоняется из-за высокой упругости его пара. Извлечение кадмия из кека в вельц-окислы 90—95%. При выщелачивании вельц-окислов извлечение кадмия в раствор составляет 60—70%. При выщелачивании обожженных вельц-окислов или при подаче кислорода в вельц-печь извлечение кадмия в раствор при выщелачивании на 15—20% выше. Из раствора сернокислого цинка кадмий извлекают цементацией. Кадмий как более положительный металл вытесняется цинком. При очистке раствора от меди и кадмия цинковой пылью эти металлы почти полностью выделяются. Образующийся осадок состоит из тонкодиспергированных кадмия, меди и избытка цинковой пыли. Этот осадок, называемый медно-кадмиевым кеком, является основным видом сырья для получения кадмия. На рис. 125 и в табл. 82 приведено распределение кадмия в процессе гидроэлектрометаллургического производства цинка. Общее извлечение кадмия из цинковых концентратов ниже, чем цинка. Низкое извлечение кадмия является следствием больших безвозвратных потерь из-за неудовлетворительного хранения сырья, полупродуктов и оборотных материалов, потерь при транспортировке.  При переработке свинцовых концентратов кадмий распределяется между продуктами следующим образом; в пыль агломашин переходит 10—17%, эта пыль является оборотным продуктом. При плавке агломерата 77—80% Cd, находящегося в шихте, возгоняется и концентрируется в пылях, улавливаемых в мешочных фильтрах, 15—20% Cd переходит в шлак и около 2% — в штейн. Пыли мешочных фильтров используют для получения кадмия. При переработке медных концентратов кадмий возгоняется и концентрируется в пылях обжиговых и плавильных печей. Кадмий также концентрируется в пыли при фьюминговании шлаков и при других возгоночных процессах. В табл. 83 приведены данные, характеризующие состав кадмийсодержащих продуктов, являющихся основными сырьевыми источниками для получения металлического кадмия.   |
