PL162178B1 - Sposób ługowania surowców cynkonośnych - Google Patents

Abstract

Sposób ługowania surowców cynkonośnych, obejmujący neutralne ługowanie surowców cynkonośnych, ługowanie szlamu otrzymanego po neutralnym ługowaniu, rozdzielanie fazy stałej od roztworu oraz wytrącanie żelaza z roztworu, znamienny tym, że szlam otrzymany podczas neutralnego ługowania surowców cynkonośnych poddaje się ługowaniu elektrolitem zwrotnym zawierającym 20-50 g/l cynku i 80-135 g/l wolnego kwasu siarkowego, tak aby stężenie kwasu siarkowego po zakończeniu procesu w czasie 0,75-1 godziny wynosiło 30-50 g/l wolnego kwasu, korzystnie 40 g/l, a temperatura procesu ługowania nie przekroczyła 65°C, następnie, po zakończeniu ługowania, oddziela się fazę stałą od roztworu przez sedymentację i/lub filtrację, a oddzielony tak roztwór dzieli się na dwie części w stosunku 1:9 do 9:1, po czym jedną część roztworu zawraca się bezpośrednio do etapu ługowania neutralnego a drugą część roztworu, wraz z zawrotową częścią filtratu oraz z dodatkiem drobnoziarnistej blendy prażonej i/lub pyłów prażalniczych i/lub popiołów cynkowych i/lub wapna, poddaje się częściowemu wytrącaniu żelaza w obecności roztworu siarczanu cynku utrzymując pH na poziomie 4 ± 1 i temperaturę w granicach 40 - 50°C, po czym otrzymaną gęstwę reakcyjną filtruje się, a otrzymany filtrat zawraca się do procesu strącania żelaza i do etapu ługowania neutralnego

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ługowania surowców cynkonośnych, zwłaszcza niskożelazowych surowców cynkonośnych o zawartości Fe do 4%.

Znany i stosowany powszechnie sposób ługowania surowców cynkonośnych, który prowadzi się w celu uzyskania elektrolitu do produkcji cynku elektrolitycznego znanym sposobem opisanym, na przykład w czasopiśmie Rudy i metale nieżelazne rok 1981 nr 1, obejmuje następujące etapy: ługowanie zasadnicze, tak zwane ługowanie neutralne i ługowanie szlamów pozostałych po ługowaniu neutralnym. Proces ługowania neutralnego prowadzi się kwasem zwrotnym w temperaturze 60'C w czasie 1-1,5 godzin do pH końcowego 4,7-5,0 w obecności szlamu manganowego i/lub rudy manganowej. Ze względu na konieczność neutralizacji roztworu przed oczyszcza niem w etapie ługowania neutralnego stosuje się pewien nadmiar surowca cynkonośnego, wskutek czego część cynku z tego materiału pozostaje nieprzereagowana w postaci szlamu po ługowaniu oddzielanego na filtrach Moore’a. Z kolei w odrębnym etapie poddaje się ten szlam ługowaniu w celu odzyskania dodatkowym ilości cynku w postaci siarczanu i uzyskane roztwory po oddzieleniu od końcowego, odpadowego szlamu zawraca się do ługowania neutralnego. W etapie ługowania neutralnego odbywa się hydrolityczne oczyszczanie roztworu na zasadzie zjawiska współsirącania zanieczyszczeń z wytrącającym się wodorotlenkiem żelazowym. Ola zapewnienia prawidłowego przebiegu tego procesu jest konieczne utrzymywanie w tym etapie stężenia żelaza w pierwszym okresie ługowania na określonym poziomie, zmiennym dla każdego typu materiału i wynikającym z zawartości zanieczyszczeń w surowcu. Przy przerobie niskożelazowych surowców konieczne jest wprowadzanie w tym celu dodatkowych ilości żelaza do obiegu. Osiąga się to czterema znanymi sposobami. Pierwszy polega na stosowaniu ostrych warunków (wysoka kwasowość rzędu 150-300 g/1 wolnego kwasu siarkowego i wysoka temperatura rzędu 80-100 stopni C) podczas ługowania szlamu z ługowania szlamu z ługowania neutralnego. Przy takim postępowaniu ulegają rozkładowi żelaziany cynku zawarte w surowcu, które nie uległy roztworzeniu podczas ługowania neutralnego. Jest to najczęściej stosowane ponieważ im ostrzejsze są warunki ługowania szlamu tym wyższy końcowy uzysk. Ponieważ otrzymany roztwór zawiera oprócz cynku nadmierną ilość żelaza jest on kierowany do wytrącania jarozytu (w czasie 8-14 godzin « temperaturze 90*C przy obecności kationów pierwszej grupy) lub getytu (przez redukcję

162 178 siarczkiem cynku i utlenianie powietrzem przy równoczesnym neutralizowaniu). Drugi sposób polega na dodawaniu do ługowania neutralnego siarczanu żelazawego i/lub siarczanu Żelazowego w postaci soli. Trzeci sposób polega na ługowaniu w odrębnym etapie gruboziarnistych frakcji prażonej blendy cynkowej w obecności flotacyjnego koncentratu cynkowego i rudy manganowej, a otrzymana gęstwa podawana jest do ługowania neutralnego. Ten sposób zapewnia zarówno podwyższenie zawartości żelaza w etapie ługowania neutralnego, jak i regulację stężenia manganu w obiegu. Czwarty sposób polega na roztwarzaniu w kwaśnym elektrolicie zwrotnym złomów żelaza i/lub ferromanganu (w przypadku konieczności podwyższenia w obiegu także i stężenia manganu). Stosowane są również kombinacje kilku opisanych sposobów w jednym zakładzie.

Zastosowanie wspomnianych ostrych warunków w etapie ługowania szlamu z ługowania neutralnego w połączeniu z metodę Jarozytowę lub getytowę jest kosztowne Inwestycyjnie, a dla niewielkiej skali zakładu - nieopłacalne. Stąd stosuje się do przerobu szlamu sposób jak opisano w Rudach i metalach 1981/1. Szlam z filtrów Moore'a ługuje się w temperaturze 90*C w czasie 3 godzin wodnym roztworem stężonego kwasu siarkowego, dodanego w takiej ilości aby końcowe pH wynosiło 2,3. U ten sposób wytrąca się żelazo w postaci wodorotlenku, co pogarsza wybitnie filtrację i powoduje, że sposób ten pozwala co prawda podnieść uzysk cynku, ale nie daje żadnej możliwości kontroli ilości żelaza i jego doprowadzanie jedną z trzech ostatnich metod jest nadal konieczne. Ponadto przy zastosowaniu ostrych warunków ługowania szlamu do roztworu przechodzi wiele dodatkowych zanieczyszczeń, z których niektóre (As, Sb, Ge, Co, Ni) utrudniają proces oczyszczania neutralnego roztworu siarczanu cynku, a krzemionka powoduje zasadnicze pogorszenie filtracji i spowalnia sedymentację do zakresu praktycznie uniemożliwiającego oddzielanie roztworu po wyługowaniu szlamu od szlamu odpadowego.

Zgodnie z wynalazkiem, szlam otrzymany podczas neutralnego ługowania niskożelazowego surowca cynkonośnego poddaje się ługowaniu w warunkach niskiej aktywności kwasu siarkowego, to znaczy nie wodnym roztworem czystego kwasu ani nie elektrolitem zwrotnym z dodatkiem stężonego kwasu siarkowego, jak ma to miejsce przy intensywnych metodach ługowania szlamu, ale elektrolitem zwrotnym, zawierającym 20-50 g/1 cynku i 80-135 g/1 wolnego kwasu siarkowego. Proces prowadzi się w sposób okresowy lub ciągły, dobierając proporcję ilości elektrolitu zwrotnego do szlamu w taki sposób, aby stężenie kwasu po zakończeniu procesu w czasie 0,75-1 godziny wynosiło 30-50 g/1 wolnego kwasu, korzystnie 40 g/1. Temperatura procesu nie powinna przekroczyć 65*C. Po zakończeniu ługowania rozdziela się fazy, a roztwór oddzielony przez sedymentację i/lub filtrację dzieli się na dwie części w stosunku od 1:9 do 9:1. Stosunek podziału tego strumienia zależy od zawartości żelaza na drugim stopniu utlenienia w blendzie prażonej i od wymaganego stężenia żelaza w etapie ługowania neutralnego. Część zostaje zawrócona bezpośrednio do etapu ługowania neutralnego, a resztę poddaje się częściowemu wytrącaniu żelaza. Częściowe strącanie żelaza prowadzi się w niewielkim ciągłym obiegu, złożonym z reaktora strącającego i filtra o działaniu ciągłym. 0o reaktora zawierającego roztwór siarczanu cynku wprowadza się powoli w sposób ciągły roztwór przeznaczony do częściowego wytrącenia żelaza, zawraca się część filtratu i wprowadza się drobnoziarnistą blendę prażoną i/lub pyły z prażalni i/lub popiół cynkowy i/lub wapno. Pojemność robocza reaktora powinna przekraczać co najmniej trzykrotnie objętość roztworu żelazonośnego wprowadzanego w ciągu godziny. Równocześnie odprowadza się do odfiltrowania w filtrze gęstwę reakcyjną z szybkością zapewniającą utrzymanie stałego poziomu w reaktorze. Część filtratu zawraca się do reaktora, a część dołącza do strumienia wysyłanego do ługowania neutralnego.

W reaktorze strącającym utrzymuje się pH na poziomie 4 - 1, a temperaturę w zakresie 40-50 stopni C.

Nieoczekiwanie okazało się, że przy takim prowadzeniu procesu uzyskuje się podniesienie ogólnego uzysku cynku wbrew znanej zasadzie, że podniesieniu uzysku cynku sprzyjają ostre (temperaturowo i kwasowo) warunki ługowania szlamu, a ponadto uzyskuje się możliwość kontroli stężenia żelaza w etapie ługowania neutralnego na dowolnie wybranym, korzystnym poziomie.

162 178

Okazało się również, że przy zachowaniu tych warunków osiąga się kontrolę stę2enia zanieczyszczeń, gdyż przechodzę one do roztworu podczas ługowania w stopniu mniejszym niż przy intensywnym ługowaniu, a na osadzie z częściowego wytrącania żelaza następuje ich współstrącanie, podobnie jak ma to miejsce przy współstrącaniu na wodorotlenku żelazowym. Dodatkowo występuje duża szybkość sedymentacji i filtracji po ługowaniu (6-10 mm/min przy sedymentacji i 0,4-0,5 m/h przy filtracji) a przy częściowym strącaniu żelaza otrzymuje się osad o dużej szybkości filtracji powyżej 0,25 m/h. Zaletą wynalazku jest podwyższenie uzysku cynku przy ługowaniu szlamów z ługowania neutralnego, możliwość ustawienia stężenia żelaza w procesie ługowania neutralnego na dowolnym korzystnym poziomie, zmniejszenie jednostkowego zużycia rudy manganowej, znaczna poprawa szybkości sedymentacji i filtracji i obniżenie wilgotności placka filtracyjnego o ok. 10¼.

Przykład I. W ługowaniu neutralnym 2 kg blendy w 14 1 elektrolitu zwrotnego stężenie żelaza na początku procesu wynosiło 0,7 g/1. W wyniku ługowania neutralnego otrzymano mokry szlam o zawartości w suchej masie 21,5¼ Zn, 7,5¼ Fe i 59¼ wody. Szlam ten w ilości 1 kg poddano ługowaniu w 1,5 1 kwasu zwrotnego o stężeniu 55 g/1 Zn i 150 g/1 kwasu siarkowego w czasie 55 minut. Po rozdzieleniu faz otrzymano 1,7 1 roztworu zawierającego 85 g/1 Zn, 7 g/1 Fe, 40 g/1 kwasu siarkowego przy szybkości filtracji 0,45 m/h. Ze względu na niską zawartość Żelaza w ługowaniu neutralnym przeznaczono 90¼ tej objętości do zawrócenia, dzięki czemu podniesiono stężenie żelaza w następnym ługowaniu neutralnym do poziomu 1,2 g/1. Pozostałe 10¼ tej objętości poddano częściowemu strącaniu Fe przez wprowadzanie jej w czasie 0,25 godziny do 5 1 roztworu siarczanu cynku o stężeniu 110 g/1 Zn dodając w sposób ciągły 15 g drobnoziarnistej blendy o zawartości 60¼ Zn w celu utrzymania pH na poziomie 4,0. Równocześnie wyprowadzono do filtracji 0,16 1 gęstwy i otrzymano filtrat o stężeniu 0,2 g/1 Fe i placek o zawartości 19¼ Fe i 25¼ Zn w ilości 6,6 g.

Po zbilansowaniu cynku okazało się że odzyskano 60¼ cynku w tych dwu operacjach, co dało przy 80¼ uzysku w ługowaniu neutralnym 92¼ uzysk całkowity.

Przykład II. N ługowaniu neutralnym 2 kg blendy w 14 1 elektrolitu zwrotnego stężenie żelaza na początku procesu wynosiło 1,7 g/1. W wyniku ługowania neutralnego otrzymano mokry szlam o zawartości w suchej masie 25,5¼ Zn, 8,5¼ Fe i 43¼ wody. Szlam ten w ilości 1 kg poddano ługowaniu w 1,8 1 kwasu zwrotnego o stężeniu 55 g/1 Zn i 150 g/1 kwasu siarkowego w czasie 55 minut. Po rozdzieleniu faz otrzymano 2,0 1 roztworu zawierającego 82 g/1 Zn, 7,8 g/1 Fe, 55 g/1 kwasu siarkowego przy szybkości filtracji 0,40 m/h. Ze względu na wysoką zawartość żelaza w ługowaniu neutralnym przeznaczono 10¼ tej objętości do zawrócenia, dzięki czemu podniesiono stężenie żelaza w następnym ługowaniu neutralnym do poziomu 1,75 g/1 Pozostałe 90¼ tej objętości poddano częściowemu strącaniu Fe przez wprowadzanie jej w czasie 1,5 godziny do 5 1 roztworu siarczanu cynku o stężeniu 110 g/1 Zn dodając równocześnie w sposób ciągły 155 g drobnoziarnistej blendy o zawartości 60¼ Zn w celu utrzymania pH na poziomie 4,0. Równocześnie wyprowadzono do filtracji 2,1 1 gęstwy i otrzymano filtrat o stężeniu 0,15 g/1 Fe i placek o zawartości 17¼ Fe i 22¼ Zn w ilości 80,7 g.

Po zbilansowaniu cynku okazało się, że odzyskano 54¼ cynku w tych dwu operacjach, co dało przy 79¼ uzysku w ługowaniu neutralnym 90,5¼ uzysk całkowity.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób ługowania surowców cynkonośnych, obejmujący neutralne ługowanie surowców cynkonośnych, ługowanie szlamu otrzymanego po neutralnym ługowaniu, rozdzielanie fazy stałej od roztworu oraz wytrącanie żelaza z roztworu, znamienny tym, że szlam otrzymany podczas neutralnego ługowania surowców cynkonośnych poddaje sią ługowaniu elektrolitem zwrotnym zawierającym 20-50 g/1 cynku i 80-155 g/1 wolnego kwasu siarkowego, tak aby stężenie kwasu siarkowego po zakoóczeniu procesu w czasie 0,75-1 godziny wynosiło 30-50 g/1 wolnego kwasu, korzystnie 40 g/1, a temperatura procesu ługowania nie przekroczyła 65*C, następnie, po zakończeniu ługowania, oddziela się fazę stałą od roztworu przez sedymentację i/lub filtrację, a oddzielony tak roztwór dzieli się na dwie części w stosunku 1:9 do 9:1, po czym jedną część roztworu zawraca się bezpośrednio do etapu ługowania neutralnego a drugą część roztworu, wraz z zawrotową częścią filtratu oraz z dodatkiem drobnoziarnistej blendy prażonej i/lub pyłów prażalniczych i/lub popiołów cynkowych i/lub wapna, poddaje się częściowemu wytrącaniu żelaza w obecności roztworu siarczanu cynku utrzymując pH na poziomie 4 - 1 i temperaturę w granicach 40-50*C, po czym otrzymaną gęstwę reakcyjną filtruje się, a otrzymany filtrat zawraca się do procesu strącania żelaza i do etapu ługowania neutralnego