Способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при очистке сульфатных цинковых растворов от примесей. Способ включает двухстадийную очистку указанных растворов от меди и кадмия, при этом очистку раствора от кадмия на первой стадии осуществляют до остаточного содержания не более 30 мг/л, а вторую стадию проводят за счет дополнительной подачи раствора медного купороса при содержании суммы ионов меди и кадмия в поступающем растворе в пределах 70-100 мг/л при температуре раствора 75-80°С и рН 4,6-4,9, обеспечивается повышение качества очищенного раствора. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при очистке сульфатных цинковых растворов от примесей.

Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий двухстадийную очистку с подачей на 2-ю стадию очистки от кобальта и никеля цинковой пыли, содержащей, мас.%:

свинец 0,6-0,9

железо 0,003-0,5

остальные примеси менее 0,01

цинк остальное

(см. патент России №2186131, опубл. Бюл. №21 от 27.07.2002 г.).

Недостатком способа является высокий расход цинковой пыли суммарно на все стадии цементационной очистки.

Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий двухстадийную очистку с подачей на 2-ю стадию цинковой пыли, содержащей, %: алюминий 0,001-0,03; свинец 0,05-1 и иногда медь 0,02-0,1 для очистки от кобальта и никеля с возвратом части цементного осадка с избытком цинковой пыли на 1-ю стадию очистки растворов (см. Патент Канады №1133228, опубл. 12.10.82, МКИ C 01 G 9/06).

Недостатком указанного способа является высокий выход медно-кадмиевого кека (твердого остатка 1-й стадии очистки) из-за повышенного содержания в нем цинка, что требует повышение капитальных и текущих затрат на осуществление его фильтрации и переработки.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий двухстадийную очистку с подачей отработанного электролита, сурьмосодержащей добавки, с очисткой раствора на 1-й стадии от меди до 0,19 мг/л и кадмия до 34,5-68 мг/л цинковой пылью и пульпой, состоящей из оборотного кека, нейтрального раствора и отработанного электролита при их весовом соотношении 1:(2,6-4,1):(0,24-0,6) (см. авт. свид. СССР №876760, кл. С 22 В 19/26, опубл. 30.01.81, Бюл. №40).

Недостатком указанного способа является высокое содержание кобальта и кадмия и других примесей в очищенном растворе ((см. пример, табл.2 авт. свид. №876760) кобальта 0,7-1,02 и кадмия 0,9-1,3 мг/л).

Техническим результатом данного изобретения является повышение качества очищенного раствора и тем самым снижение удельного расхода электроэнергии на электролизе цинка и уменьшение содержания примесей в катодном цинке. Указанный результат достигается тем, что в способе очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающем двухстадийную очистку с подачей отработанного электролита, сурьмосодержащей добавки, цинковой пыли, содержащей свинец, очистку раствора на первой стадии от меди до остаточного содержания менее 0,5 мг/л и от кадмия, очистка раствора от кадмия на первой стадии осуществляется до остаточного содержания не более 30 мг/л, а вторую стадию очистки проводят за счет дополнительной подачи раствора медного купороса при содержании суммы ионов меди и кадмия в поступающем растворе в пределах 70-100 мг/л при температуре раствора 75-80°С и рН 4,6-4,9.

Способ осуществляется следующим образом.

Нейтральный сульфатный цинковый раствор с содержанием примесей, мг/л: меди 200-800; кадмия 300-700; кобальта 2-15; никеля 3-10 поступает на двухстадийную цементную очистку растворов от примесей. На первой стадии происходит очистка цинковой пылью в основном от меди и кадмия до остаточных содержаний меди менее 0,5 мг/л и кадмия не более 30 мг/л. Температура раствора на 1-й стадии очистки поддерживается на уровне 60°С, а продолжительность составляет 1-2 час, рН раствора 4,6-4,9, которая регулируется дозированной подачей отработанного электролита к цинк-сульфатному раствору. Раствор после 1-й стадии очистки отделяется от твердого на фильтр-прессах и фильтрат поступает на 2-ю стадию очистки. В фильтрат вводят сурьмосодержащую добавку (трехокись сурьмы, тартрат калия) для поддержания соотношения сурьмы к сумме (кобальта + никеля) 0,2-1:1 и раствор медного купороса концентрацией меди 40-55 г/л для поддержания содержания суммы ионов (меди + кадмия) в поступающем растворе в пределах 70-100 мг/л. Температура раствора на 2-й стадии 75-80°С и рН раствора 4,6-4,9, которая регулируется дозированной подачей отработанного электролита. Продолжительность процесса на 2-й стадии от 2 до 3 час. Очищенный отделенный на фильтр-прессах от твердого раствор 2-й стадии очистки направляется на электролиз, а цементный осадок - на получение кобальтого кека.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях.

Испытания показали, что очистка сульфатных цинковых растворов от примесей путем проведения 2-й стадии очистки за счет дополнительной подачи раствора медного купороса при содержании суммы ионов (меди + кадмия) в поступающем растворе в пределах 70-100 мг/л при температуре раствора 75-80°С и рН 4,6-4,9 позволяет улучшить качество очищенного раствора.

Пределы изменения содержания суммы ионов (меди + кадмия) при определенной температуре раствора и рН связаны с получением минимальных концентраций кадмия и кобальта в очищенном растворе. Так, при содержаниях выше 100 мг/л в области температуры раствора 75-80°С и рН 4,6-4,9 возрастает содержание меди и кобальта в очищенном растворе, а при снижении ниже 70 мг/л возрастает содержание кадмия в очищенном растворе. Увеличение температуры раствора выше 80°С и рН выше 4,9 при содержании суммы ионов (меди + кадмия) в пределах 70-100 мг/л повышает содержание кадмия в очищенном растворе. При снижении температуры ниже 75°С и рН ниже 4,6 уменьшается активность цинковой пыли, что увеличивает содержание кобальта в очищенном растворе.

Проверку способа осуществляют следующим образом. На 1-ю стадию очистки поступал сульфатный цинковый раствор с содержанием, мг/л: меди 520; кадмия 480; кобальта 4,9; никеля 5,2. Температура раствора 60°С, рН 4,9. Расход цинковой пыли, содержащей 0,2% свинца, составлял 2,2 г/л. Продолжительность очистки 2 час. Раствор отделяли от твердого на фильтр-прессе, при этом получен фильтрат с содержанием, мг/л: меди 0,3; кадмия 15,6; кобальта 4,0; никеля 1,3, который подвергали 2-й стадии очистки. В фильтрат вводили тартрат калия (на 1л раствора 2,5 мг) и 1,58 мл/л раствора медного купороса (45 г/л меди), который обеспечил сумму ионов (меди + кадмия) в растворе 86,9 мг/л. Температура раствора на 2-й стадии выдерживали 78°С, а рН 4,7. Расход цинковой пыли на 2-й стадии составил 2,5 г/л.

В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способа очистки сульфатных цинковых растворов от примесей.

Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа очистки сульфатных цинковых растворов позволяет улучшить качество очищенного раствора по сравнению с известным способом. Так, содержание кадмия снизилось с 0,5 до 0,3 мг/л, а кобальта - с 0,7 до 0,15 мг/л.

Формула изобретения

Способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий двухстадийную очистку с подачей отработанного электролита, сурьмосодержащей добавки, цинковой пыли, содержащей свинец, очистку раствора на первой стадии от меди до остаточного содержания менее 0,5 мг/л и от кадмия, отличающийся тем, что очистку раствора от кадмия на первой стадии осуществляют до остаточного содержания не более 30 мг/л, а вторую стадию проводят за счет дополнительной подачи раствора медного купороса при содержании суммы ионов меди и кадмия в поступающем растворе в пределах 70-100 мг/л при температуре раствора 75-80°С и рН 4,6-4,9.