Способ извлечения цинка из сернокислых растворов электролизом

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электролизе цинка из сульфатных цинковых растворов на заводах, работающих с автоматизированной сдиркой катодного металла. Способ включает электролитическое осаждение цинка на алюминиевой матрице из растворов, содержащих сурьму, с непрерывным введением в электролит костного клея, экстракта лакричного корня и лигносульфоната. Перед началом осаждения цинка в электролит добавляют разовую порцию сурьмы при увеличении концентрации сурьмы в электролите на 0,01-0,025 мг/л. В качестве добавки сурьмы используют раствор, содержащий 6-12 г/л виннокислого калия-антимонила. Техническим результатом является увеличение выхода цинка по току. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при электролизе цинка из сульфатных цинковых растворов с повышенным содержанием фтора и органики на заводах, работающих с автоматизированной сдиркой катодного металла.

Известны способы извлечения цинка из сернокислых растворов электролизом, включая добавки различных органических ПАВ столярного (костного) клея, тиомочевины и т.п. (авт. свид. СССР №1016400, опубл. в БИ 1983, №17, по кл. С25С, 1/16), лигносульфаната и экстракта лакричного корня (патент Российской Федерации №2133301, опубл. в БИ 1999, №20 по кл. С25С, 1/16).

Недостатком указанных способов является то, что не решается вопрос с «трудной» сдиркой катодного цинка при поступлении на электролиз растворов с повышенным содержанием фтора до 100 мг/л и выше и титруемой органики 0,5-1 г/л.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения цинка из сернокислых растворов электролизом, включающий добавки в электролит костного клея, экстракта лакричного корня и других органических ПАВ, а также введения перед сдиркой растворимой соли сурьмы в количестве, необходимом для создания в электролите в первый момент осаждения цинка на алюминиевой свободной матрице концентрации сурьмы 0,2-0,3 мг/л (см. Снурников А.П. Гидрометаллургия цинка. М.: Металлургия. 1981 г. - с.280-281).

Недостатком указанного способа является снижение выхода цинка по току, особенно при переработке растворов с глубокой очисткой от кобальта и никеля (менее 0,3 мг/л) и с автоматизированной сдиркой катодного металла после более чем двухсуточного его наращивания на алюминиевой матрице.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение выхода цинка по току. Указанный результат достигается тем, что в способе, включающем электролитическое осаждение цинка на алюминиевой матрице из растворов, содержащих сурьму, с непрерывным введением в электролит костного клея, экстракта лакричного корня, лигносульфоната, перед началом осаждения цинка в электролит добавляют разовую порцию сурьмы при увеличении концентрации сурьмы в электролите на 0,01-0,025 мг/л. В качестве добавки сурьмы используют раствор, содержащий 6-12 г/л виннокислого калия-антимонила.

Способ осуществляется следующим образом.

В поступающий на электролиз цинковый сернокислый раствор, состава, г/л: Zn 47-55; H₂SO₄ 155-165, органика 0,2-1,0 и остальные, мг/л: Со 0,25-0,35; Cu 0,05-0,1; Sb 0,01-0,015; Ni 0,1-0,25; Fe 300-700; F 50-100; Cl 250-400 непрерывно вводят растворы костного клея, лигносульфоната и экстракт лакричного корня. Процесс электролиза протекает при плотности тока 300-400 а/м². Раствор виннокислого калия-антимонила вводят разовой порцией в электролит, поступающий непосредственно в электролизную ванну за 10-15 мин до механизированной установки 40 катодов в ванну. При автоматизированной сдирке катодного цинка в ваннах устанавливают 80 катодов, которые поднимают из ванн на сдирку в 2-а подъема по 40 катодов через определенный промежуток времени, зависящий от программы работы катодосдирочного комплекса.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях.

Испытания показали, что разовая порция добавки сурьмы в электролизную ванну перед началом осаждения цинка на алюминиевой матрице в виде раствора, содержащего 6-12 г/л виннокислого калия-антимонила, обеспечивающая повышение концентрации сурьмы в электролите на 0,01-0,025 мг/л, позволяет увеличить выход цинка по току при одновременном решение вопроса с «трудной» сдиркой катодного металла. Причем при снижении дозировки до концентраций добавленной сурьмы в растворе менее 0,01 мг/л увеличивается количество «прихваченных» к алюминиевой матрице катодов и снижается выход цинка по току. При повышении более 0,025 мг/л снижается выход цинка по току.

Пределы изменения 6-12 г/л содержания виннокислого калия-антимонила в дозируемом растворе связаны со следующими факторами. При повышении концентрации более 12 г/л из-за плохого перемешивания в электролизных ваннах на отдельных катодах наблюдается обратное растворение цинка, учитывая, что в условиях работы автоматизированного комплекса половина катодов с цинковым осадком находятся в ванне. При концентрации меньше 6 г/л существенно возрастают трудозатраты по приготовлению раствора и его дозировки в ванны.

Проверку способа осуществляют следующим образом.

На электролиз поступал цинковый сернокислый раствор, состава, г/л: Zn 51; H₂SO₄ 160, органика 08 и остальные, мг/л: Со 0,31; Cu 0,08; Sb 0,01; Ni 0,2; Fe 450; F 75; Cl 350. В электролит непрерывно вводили растворы в количестве по сухому весу ПАВ, г/т цинка: костного клея - 35, лигносульфоната - 250 и экстракт лакричного корня - 30. Процесс электролиза протекал при плотности тока 400 а/м². Раствор с содержанием виннокислого калия-антимонила (К(SbO)С₄Н₄O₆·0,5Н₂O - ТУ 6-09-83) 10 г/л вводили в электролит, поступающий непосредственно в электролизную ванну за 10-15 мин до механизированной установки 40 катодов в ванну, для достижения повышения концентрации сурьмы в электролите в предлагаемом способе 0,015 мг/л, а в известном 0,2 мг/л.

В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способа извлечения цинка из сернокислых растворов. Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным способом повысить выход цинка по току на 10,5%.

Способы	Плотность тока, А/м2	Температура на электролизе, °С	Съем цинка, г/л	Дозировка сурьмы, мг/л	Выход цинка по току, %
Известный	400	35,4	5,2	0,2	80,7
Предлагаемый	400	35,2	5,2	0,015	91,2

1. Способ извлечения цинка из сернокислых растворов, включающий электролитическое осаждение цинка на алюминиевой матрице из растворов, содержащих сурьму, с непрерывным введением в электролит костного клея, экстракта лакричного корня и лигносульфоната, отличающийся тем, что перед началом осаждения цинка в электролит добавляют разовую порцию сурьмы при увеличении концентрации сурьмы в электролите на 0,01-0,025 мг/л.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки сурьмы используют раствор, содержащий 6-12 г/л винно-кислого калия-антимонила.