DE2527762A1

DE2527762A1 - Automatische laugungsanlage fuer die hydrometallurgische herstellung von zink

Info

Publication number: DE2527762A1
Application number: DE19752527762
Authority: DE
Inventors: Satoshi Mukae; Yoshitaka Shiota
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-21
Publication date: 1976-01-15
Also published as: BE830388A; AU8130375A; NL7507560A; DE2527762B2; GB1507489A; CA1050768A; FR2276392A1; NO752256L; NO143228B; US3993293A; NO143228C; FI751880A; FR2276392B1

Description

PATENTANWALT DR.-ING. LOTTERHOS

«090 FRANKFURT (MAIN}

ANNASTRASSE 19

FEKNSPKECHERt (0611) 55 5061 TELEGRAMME· LOMOSAPATENT LANDESZENTRALBANK 50007149 POSTSCHECK-KONTO FFM. 1Äi7-i09

FRANKFURT (MAIN),

HI/Kl

19. Juni 1975

Llitsui !,lining ώ Smelting Go₀, Ltd_o, 1-1, 2-cliome, Hilionbashi-LIuronaohi, Chuo-ku, Tokyo, Japaiio

Automatische Laugungsanlage für die hydrometallurgische Heroteilung von Zinkο

Die Erfindung betrifft eine automatisch arbeitende Anlage zur Laugung bei der hydrometallurgischen Herstellung von Zink und insbesondere die Abteilung zur neutralen Laugung in einer solchen Anlage ο

Bei den Laugungsverfahren im Verlaufe der Zinkgewinnung ist es erforderlich, den pH-Y/ert der Trübe so regulieren zu können, dass er auf einer vorbestimmten Höhe gehalten v/erden kann. ]s ist äusserst wichtig, die Zuverlässigkeit dieser pH-Wert-Begulierung zu verbessern, denn der Laugungseffekt ebenso v/ie die Auswirkungen bei den folgenden Reinigungsprozessen sind weitgehend von der Einstellung des richtigen pH-^v/ertes abhängig»

Bekannt ist ein zweifaches kontinuierliches Laugungssystem,, Anlagen dieser Art haben eine neutrale Laugungsabteilung, in der das Kalzinat mit dem Ueberlauf aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung gelangt und zu einer Trübe aufgeschlämmt wird und eine saure Laugungsabteilung, in der Abgangselektrolyt (gegebenenfalls Zellensäure) zur Vervollständigung des Laugungs-Prozesses der Trübe zugesetzt wird_o In der neutralen Laugungsabteilung ist eine zuverlässige Einstellung des pH-YYertes schwierig

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zu erreichen, da verschiedene variable Faktoren bei den Vorgängen der neutralen Laugung eingreifen_o

Insbesondere wenn die pH-Y/ert-Regulierung manuell bewerkstelligt wird, entstehen weitere Schwierigkeiten bezüglich einer zuverlässigen Regulierung, die in der Erfahrenheit und Handfertigkeit des Arbeiters begründet sind« Die Ergebnisse der manuellen pK-Regulierung sind vergleichsweise in der Pig. 7 dargestellt. Aus diesem Diagramm geht hervor, dass der pH-7/ei't der Trübe sich weitgehend in dem Bereich von etwa 3, ο bis 5, ο ändert und demzufolge die Zuverlässigkeit der pH-'./ert-Regulierung gering ist. Zur Ueberwindung der Hachteile der manuellen Regulierung wurde eine automatische Regulierung vorgeschlagen» Hierbei ist ein grundlegendes Erfordernis, dass der pH-T/ert kontinuierlich und automatisch gemessen wird. Die bisher vorgeschlagenen automatischen Regulierungen versagten unter anderem deshalb, weil eine automatische Lies sung des pH-7/ertes nicht erreicht werden konnte ο Die Ursache lag in der grossen Menge der Ablagerungen, die sich auf der Oberfläche der Elektroden des pH-Messgerätes niederschlagen» Bs wurden bereits verschiedene Vorrichtungen zur Entfernung dieser schädlichen Beschichtungen vorgeschlagen. Eine bekannte Vorrichtung arbeitet mit Ultraschallwellen zur automatischen Reinigung der Elektroden. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung warden die Elektroden mit 7/aschbürsten in periodischer Spritzwaschung gereinigt. Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren hatten jedoch keine ausreichende V/irksamkeit, um eine zuverlässige automatische Messung des pH-^T,7ertes durchführen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten automatischen Laugungssystems für die hydrometallurgische Gewinnung von Zink, bei dem Mittel für die automatische Konstanthaltung des pH-Wertes der neutralen Laugungslösung und eine kontrollierte Menge an Abgangselektrolyt (spent elektrolyt) der neutralen laugungslüsung in der neutralen Laugungsabteilung zugeführt, wird und das Kalzinat mit dem Ueberlauf aus der sauren Laugungsabteilung gelaugt wird_o

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Gemäss der Erfindung ist ein automatisches Laugungssystem vorgesehen, umfassend eine neutrale Laugungsabteilung und eine saure Laugiings ab teilung "ur Laugung des lialsinats mittels der Ueberlauflösung aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung, wobei eine Aufschlämmung hergestellt wird. Kennzeichnend icjt eine Kombination von einem Optinalwertsteuerungskveis für die Einspeisung, bestehend aus !.litt ein für die Feststellung der der neuti'alen Laugungsabteilung zugeführten Einspdsung-smenge an I'alzinat, Lüttel zur Peststellung der Durchflussmenge des der neutralen Laugungsabtellung zugeführten Ab£.angselektrolyten, einem mit dem Einopeisungsnengendetektor und den: Durchflussnenger.detektor gekoppelten elektronischen Computer, der die erforderlichen Berechnungen in Verarbeitung dei- von de:.. "Jinspeisungsmengendetektor in deniDurchflussiiiengendetektor gelieferten Signale vornimmt und die Steuerungssignale liefert, mit uem Computer verbundene äegulierungsmi'utel, die aufgrund des ComputersignsJLa Ausführungssignale gebe.: und einem Durchflussregulierungsventil zur Regulierung der Durc?.flusanenge des übgangselektrolrten entsprechend de.: Ausführungssignal und einem Steuerungskreis bestehend aus einem pli-i.lesegerät für die kontinuierliche Peststellung des pH-7ertes der Crübe nachdem der Abgangselektrolyt beigemischt ist, mittels dessen über den Computer und die genannten Hegulierungsmittel die Zuflussmenge des Abgangselektrolyten so eingestellt wird, dass ein festgesetzter konstanter pH-'.7ert aufrechterhalten vird_o

ITach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei dem automatischen Laugungssystem der oben beschriebenen Art das pH-l.Iessgerat mit Einrichtungen zur automatischen Reinigung seiner Elektroden versehen. Die Reinigungseinrichtung besteht aus einem drehbaren Träger, einem von diesem gehaltenen Plussigkeitszylinder, dessen Kolbenstange durch den 'ürägerarm geht und mit dem Elektrodenhalter in Verbindung steht. Ferner sind angeschlossen mehrere Behälter, darunter zumindest ein Hessbehälter mit einem Rührer, ein erster- "^aschwasserbehälter, ein 3ehälter für chemisches Waschmittel und ein zweiter Waschwasserbehälter«, Diese Behälter sind auf dem Bewegungsweg der Elektroden angeordnet,

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so dass die Elektroden nacheinander in die Behälter eingetaucht werden können und unter Bewegung gereinigt werden.»

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschriebene

Figo 1 ist ein Fliessbild, in dem das Schema einer automatisch arbeitenden Auslaugungsanlage geiaäss der Erfindung schematisch dargestellt ist»

Mg. 2 ist eine perspektivische Ansicht der pH-Messvorrichtung, die mit einer automatischen Elektrodenwaschvorrichtung versehen ist.

Pig. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Antriebsmittel für die in Mg. 2 dargestellte pH-Messvorrichtung«

Mg. 4 ist eine graphische Darstellung der Messergebnisse der pH-Werte.

Die,Mg. 5 und 6 zeigen in graphischer Darstellung die markante Wirkung der pH-Regulierung gemäss der Erfindung,

Mg. 7 zeigt zum Vergleich die Wirkung der pH-Regulierung bei der bekannten manuellen Steuerung.

Nach der in Mg₀ 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird Zinkkalzinat, das durch Rösten von Zinkkonzentrat in einer nicht dargestellten Röstanlage hergestellt wird, einer Wägevorrichtung 1 für die konstante Einspeisung zugeführt» Hier wird das Kalzinat gewogen und kontinuierlich in konstanter Menge dem Mischbehälter 2 (repulper) zugeführt= Die vom sauren Eindicker der Anlage zur sauren Laugung überfliessende^ Lauge wird dem Mischbehälter 2 zugeführt zur Laugung des Kalzinats und Aufschlämmung einer Trübe (Dichte 2oo bis 3oo g/l)« Ein Durchflussregulierungsventil 4 und ein Durchflussmesser 5 sind in den Weg des Ueberlaufs aus dem Eindicker 3 eingeschaltete Der Durchflussmesser 5 ermittelt die Durchflussmenge und gibt ein elektrisches Signal

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an den Regulierer 6. Die bei der Wägevorrichtung 1 festgestellte Sinspeisungsmenge des Kalzinats wird mittels des Umwandlers 7 als elektrisches Signal an den Regulierer 6 gegeben« Der Regulierer 6 bestimmt dann eine Durchflussmenge, die der jJinspeisungsmenge des kalzinats proportional ist und durch ein entsprechendes elektrisches Signal des Regulierers 6 wird das Durchflussregulierungsventil 4 gesteuerte Durch diese IvIittel können die Verhältnisse zwischen üinspeisungsnenge des Kalzinats und Zuflussmenge des Ueberlaufs genau geregelt und konstant gehalten werden«, Ebenso kann der pH-Y/ert der Trübe so eingestellt werden, dass er im v/es entliehen konstant und ohne wesentliche Schwankungen bleibte

Kalzinat und üeberlauf v/erden im liisclib ehält er 2 gemischt und dieses Gemisch wird als Aufschlämmung in den mit Sieben versehenen Klassierer 8 geleitet (Maschenweite o,25 mn)«, iiach der Klassierung in Trübe tmd Rückstand fliesst die Trübe in den Vorratstank 9° Mit dem Klassierer 8 ist in geschlossenem Kreislauf eine Kugelmühle 1o verbunden. In dieser wird der Siebrückstand zu feinerer Korngrösse vermählen und in den Klassierer zurückgeführte Die Trübe wird vom Vorratstank 9 mittels der Pumpe 11 einem ersten neutralen Laugungsbehälter 12 zugeführt. In diesen ersten Laugungsbehälter 12 wird Abgangselektrolyt eingeleitete Die Trübe aus dem ersten neutralen Laugungsbehälter 12 wird fortlaufend in den zweiten neutralen Laugungsbehälter 13 und von dort in den dritten neutralen Laugungsbehälter 14 übergeführt. In diesen drei Behältern wird bei etwa 7o°C durch neutralisation gelaugt bis keine Laugungsreaktion mehr eintrittο IJan erhält dann eine neutrale Laugungslösung (Zinkkonzentration 135 bis 15o g/l) die vom dritten Laugungsbehälter 14 mittels der Pumpe 15 dem Eindicker 1β der neutralen Laugungs ab teilung zugeführt wird,, Der Ueberlauf aus dem Sindicker 16 wird einer nicht dargestellten Reinigungsanlage zugeführt, während der Bodenaustrag zur sauren Laugungsabteilung geleitet wird. Diese enthält die hintereinander angeordneten sauren Laugungsbehälter 23» 24 und 25 ο Zur weiteren Fortführung

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der Laugung wird in den Laugungsbehälter 23 Schwefelsäure eingeleitet. Me entstandene Laugungslösung wird vom Laugungsbeliälter 25 in den Eindicker 3 der sauren Laugungsabteilung geleitet. Der Ueberlauf aus dem Eindicker 3 fliesst im Kreislauf zurück zu dem Iüischb ehält er 2, 'jährend der Bodenaustrag auf ein Bandfilter abgelassen wird.

Bei diesem Laugungsverfahren besteht eine Tendenz zu Aendei-ungen des pH-*Jertes der Trübe, die durch verschiedene Faktoren bedingt ist ο Ursächlich sind Z₀ Bo die Säurekonzentration des Ueberlaufs aus der sauren Laugungs ab teilung und die ICorngrosse und Qualität des Kalzinats, selbst wenn das Verhältnis zwischen Hinap^eisungsmenge des Kalzinats und Durchflussmenge des zugesetzten Ueberlaufs durch den Kontrollkreis konstant gehalten v/ird_o Zur Verhütung unerwünschter Äenderungen des pH-^TJertes und zur Verbesserung der pH-Y/ert-Regulierung ist zwischen dein 'JeQ des Trübedurchlaufe und dem V/eg der Abgangselektrolytzuführung ein Prozessregelungskreis vorgesehen.» Dieser enthält ein pH-Messgerät 17» das im Fliessweg der Trübe zwischen dem ersten und zweiten neutralen Laugun^sbehälter 12 und 13 den pH-Wert der Trübe misst und ein entsprechendes elektrisches Signal an den elektronischen Computer 18 gibt, üin Steuerungsgerät 19 empfängt die Information von dem Computer 18 und gibt ein Ausführungssignal an daa Durchflussregulierungsventil 2o, das im Zuführweg des Abgangselektrolyten angeordnet ist. Bei der Feststellung des pH-V/ertes der Trübe mittels des pH-Messgeräts 17 kann eine beträchtliche Totzeit und ein schlechtes Ansprechen auftreten» Dies beruht darauf, dass die aus Kalzinat und dem Ueberlauf des Eindickers 3 der sauren Laugungsabteilung bestehende Trübe von dem Mischbehälter 2 über den Klassierer 8 zu dem Vorratsbehälter 9 und dann über die Pumpe 11 zu dem ersten neutralen Laugungsbehälter 12 läuft_Q Um diese Schwierigkeit zu beheben, wird von der Einspeisungswägevorrichtung 1 ein die Einspeisungsmenge des Kalzinats kennzeichnendes Signal an den Computer 18 gegeben. Ferner ist ein zweiter Durchflussmesser 21 in dem Zuführweg des Abgangselektrolyten angeordnet, um die Durchflussmenge festzustellen und ein entsprechendes

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elektrisches Signal an den Computer 18 zu geben. Der zweite Durchflussmesser 21, das Durchflussregulierungsventil 2o, die Eeguliervorrichtung 19, der Computer 18 und die Wägevorrichtung zur konstanten Einspeisung bilden einen Einspeisungsregelkreis (feed-forward circuit)₀

Das pH-Hessgerät 17 ist mit Einrichtungen zur automatischen Reinigung seiner Elektroden versehen, so dass die pH-LIessung der Trübe kontinuierlich und zuverlässig über lange Zeiträume durchgeführt werden kann. Bezüglich der Kittel zur automatischen Waschung wurde folgendes gefunden:

1 ο Die Eigenschaften und die Vfachstumsgeschwindigkeit der .ablagerungen auf der Elektrodenoberfläche ist abhängig von den Messpunktenο

2ο Wenn der Auslass des ersten neutralen Laugunjsbeliälters 12 als Liesspunkt gewählt wird, ist die Menge der an der Elektrodenoberfläche anhaftenden Ablagerungen so gross, dass eine kontinuierliche pH-Uessung über 4 Stunden oder langer nicht mehr möglich ist, ohne die Ablagerungen zu beseitigen«, Die Elektroden müssen daher innerhalb Perioden von 4 Stunden ab Beginn der Messung gewaschen werden,,

3ο Die Ablagerungen gemäss 2„ sind sowohl auf mechanischem als auch auf chemischem Wege schwer zu beseitigen. Ihre Menge ist erheblich grosser als diejenigen, die bei Wahl z. Bo des dritten neutralen Laugungsbehälters 14 als Messpunkt auftritt. Die Ablagerungen sind jedoch löslich in einermreduzierenden Lösung von ζ. Β. Chlorwasserstoff-Hydroxylamin» Die Ergebnisse der Spektralanalyse der anhaftenden Ablagerungen zeigt Tabelle 1.

Tabelle 1
As Pb Si Pe Tl Mn Mg Bi Al Hi V

Cd Ca K ITa Sb Cu Zn Sn Co Au

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Die erfindungsgemäss für das pH-I.iessgerät 17 vorgesehenen ¥ascheinrientrungen sind in I¹Xg. 2 dargestellte

Auf einer Basis 31 ist ein tiotorkasten 33 mit einer Reguliervorrichtung 32 fest angeordnete Ein Trägerarin 34 ist rait seinem einen Ende 34a am I-Iotorkasten 33 schwenkbar gelagerte Durch das andere Ende 34b des Trägerarras 34 erstreckt sich die Kolbenstange eines Flüssigkeitszylinders 36₀ Ein Elektrodenhalter ist am unteren Ende der Kolbenstange befestigt und kann mit ihr eine vertikale Bewegung ausführen. Unterhalb des Elektrodenhalters 35 befinden sich für die Reinigung der Elektroden ein Lie ss ge fass 38 zur Messung des pH-*,7ertes der Trübe, ein erstes Tv'aschwassergefäss 39» ein G-efäss zur chemischen 7/aschung^x und ein zweites Tfeschwassergefass 41 ο Die in dieser Reihenfolge angeordneten Gefässe liegen im Schwenkweg des Trägerarms 34o Zur Verhinderung eines Absetzens der Trübe ist das Messgefäss mit einem Rührer 37 ausgerüstete Ferner ist für die Gefasse 39» 4o und 41 Luftrührung vorgesehene Hierfür befindet sich in der Druckluftleitung 42 ein elektromagnetisches Ventil 43» das für eine bestimmte Zeitdauer für die Zufuhr von Druckluft geöffnet wirdο Die Druckluft strömt dann durch die Sprührohre 44 am Boden der G-efässe. Die Sprührohre 44 haben eine Anzahl von Düsen 45 zum Austritt eines Druckluftstrahls_o Die kräftige Druckluftrührung in den Gefässen 39 bis 41 wird während der Zeitdauer durchgeführt, in der die Elektroden nacheinander in diese Gefässe eingetaucht werden*

Zur chemischen Yfesclmng wird eine reduzierende Lösung verwendet, Z₀ Β. eine Lösung von Salzsäure und Hydroxylaminhydrοchlorid. Die Konzentration an Hydroxylaminhydrochiorid beträgt 19o bis 24o, vorzugsweise 215 g/lο

Das beschriebene pH-Messgerät mit Wascheinrichtung kann zusätzlich noch an einer Stelle zwischen dem dritten neutralen Laugungsbehälter 14 und dem Eindicker 16 der neutralen Laugungsabteilung eingesetzt Bein, ebenso an einer Stelle zwischen den Laugungsgefäeaen 23 und 24 und nahe dem Auslass des letzten

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Laugungsgefässes 25,

Die Elektroden Jo des pH-Messgeräts 17 werden zur liessung für eine "bestir.ir.rte Zeitperiode in das Hessgefäss 38 eingetaucht und dann durch Betätigung des üTüssigkeitszylinders 36 nach oben bewegte Der Trägerarm 34 wird ds.nn soweit geschwenkt, dass die Elektroden über dem ersten ?/aschwassergefäss 39 stehen» Dann werden die Elektroden durch Betätigung des ZLüsoigkeitssylinders 36 abgesenkt und in das Waschwasser eingetauchte An den Elektroden haftender Schlamm, und Niederschlag wird hier zunächst nit ',Tasser abgewaschen, wodurch, die Verwendungsdauer des chela sehen 3ades im darauffolgenden G-efäss 4o erhöht wird, ilach den Eintauchen der Elektroden in das Waschwasser des Gefässes 39 wird eine kräftige Druckluftrührung in Gang gesetzt, wodurch der an der Elektrodenoberfläche haftende Schlamm cibgewaschen wird₀ Nach dieser Behandlung werden die Elektroden, wie beschrieben, angehoben, zum chemischen './aschgefäss 4o weitergeschwenkt und in dieses Bad abgesenkte Worauf in dem Gefäss 4o die Druckluftrührung einsetzt. ITach der Behandlung im chemischen Waschbad werden die Elektroden auf gleiche .!eise in das zweite Waschwassergefäss 41 weitergeführt. Durch die dann einsetzende Druckluftrührung v/erden die Chemikalien von der Elektrodenoberfläche entfernt.

Die für die obigen Arbeitsgänge erforderlichen Zeitperioden sind Zo 3. folgendermassen:

a) Uessung im Hessgefäss 38 : 2 Stunden,

b) Waschung im ersten Yfaschwassergefäss 39 : 5 Minuten,

c) chemische Waschung im Gefäss 4o : 2o Minuten,

d) Waschung im zweiten Waschwassergefass 41 : 5 Kinuteno

Es beträgt also nach diesem Beispiel die Gesamtwaschaeit 3o Minuten und die gesamte Zeitperiode eines Messzyklus 2 1/2 Stunden,, Die Zeitperiode für die pH-Messung und die Waschbehandlungen werden in geeigneter 'Weise gewählt und festgesetzt»

Die Einrichtungen zur automatischen Waschung der Elektroden mit

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Chemikalien in Intervallen von 2 1/2 Stunden ist vorteilhaft, da der pH-Wert am .auslass des ersten neutralen Laugungsbehälters 12 über etwa eine Woche kontinuierlich und zuverlässig gemessen werden kann, in Gegensatz zu den bekannten Anlagen., bei denen eine kontinuierliche Lies sung nur über Zeiträume in der Grössenordnung von 4 Stunden möglich waren«

In Pig. 4 zeigt die Kurve a die Durchflussmenge des Abgangselektrolyten und die Kurve b den pH-Wert der '!'rübe in den ersten neutralen Laugungsbehälter 12« Die Zahlei.angabe in der graphischen Darstellung beziehen sich auf die verstrichene Zeitdauer in Stunden der automatischen Messung .nach, manueller .Wartung. Die Zeitperioden zwischen 8 und 128 Stunden und zwischen 136 Stunden und der nächsten automatischen Llessung sind weggelassen« Die Zahlen 0, 2, 4, o««, die nach der Ziffer 136 erscheinen, betreffen die automatische Lies sung, die nach 136 Stunden wieder einsetzte= Die manuelle Wartung wurde zu dieser Zeit durchgeführt ο

Die graphische Darstellung zeigt, dass die Wellenform der den pH-Wert darstellenden Kurve im wesentlichen rechteckig ist ο Dies bedeutet, dass das pH-LIessgerät auf die Auswirkung der in Intervallen von 2 1/2 Stunden durchgeführten Waschung scharf anspricht ο Diese V/ellenf orm bleibt bis etwa 12o Sti;nden bestehen« Dies zeigt, dass der pH-Wert über eine längere Zeitdauer kontinuierlich und zuverlässig gemessen werden kann, wenn die Elektroden des Messgeräts in Intervallen von etwa 2 1/2 Stunden mit der beschriebenen Vorrichtung automatisch gewaschen werden,

Messungen über eine lange Zeitdauer in der G-rössenordnung von 14o Stunden führen zu einer allmählichen Aenderung der rechteckigen Wellenform in eine sägezahnartige Y/ellenform und die pH-Wert-Aenderungen geringen Grades v/erden nicht aufgezeichnet. Jedoch können die pH-Wert-Aenderungen grösseren Grades aufgezeichnet werden«. Dies deutet ein Nachlassen der Empfindlichkeit des pH-Messgeräts an« Die frühere rechteckige Wellenform und die ursprüngliche Empfindlichice it des pH-Messgeräts erhält man wieder, wenn zu diesem Zeitpunkt die Chemikalien erneuert v/erden

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und die automatische waschvorrichtung mit Intervallen von 2 1/2 Stunden vie der in Gang gesetzt wird.

Streng genommen stellt die pH-Kurve in den "beschriebenen Segelke ine
system lineare Punktion dar_o Der pH-'iert der Trübe wird jedoch so geregelt, dass er während des laugungsprozesses im wesentlichen im 3ereich von 3,ο bis 4,ο liegt_o Diese pH-Kurve kann angenähert als eine gerade Linie angesehen werden«

Gemäss der Erfindung wird der pH-Wert auf Basis der Gleichung

Y₃ = Y₁ + Y₂ (D

geregelte In der Gleichung bedeuten:

Y~ : Ilinsats des Abgangselektrolyten in m^/Stunde

Y₁ : !Jejune des Abgangs elektrolyt en im Verhältnis zur klenge an Kalzinat in nr/dtunde

Y₉ : lirforderliche Menge an Abgangselektrolyt zum Ausgleich von pH-Wert-Abweichungen in nr/Stunde

Die Lienge Y₁ erhält man durch folgende Gleichung durch multiple Korrelationsanalyse mit Srfahrungsdaten

Y₁ = K₁ (5,71 W - o,54 X + 5o,24) (2) In der Gleichung bedeuten:

K₁ : Kompensationskoeffizient

W : Menge an Kalzinat in t/Stunde

X : Schwefelsäurekonzentration in Abgangselektrolyten in kg/m

Der Kompensationskoeffizient K₁ ist der Wert, der zur Kompensierung des pH-Y/ertes erforderlich ist, so dass dieser so nahe wie möglich bei dem festgesetzten Wert liegt« Praktisch wird der Kompensationskoeffizient in Abhängigkeit von Korngrösse und Qualität des Kalzinats bestimmt und liegt im allgemeinen bei K₁ Κ 1,0« Die Menge W wird von der Wägevorrichtung zur konstan-

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ten Einspeisung gefunden und ein entsprechendes Analogsignal wird nach einer Analogdigitalumsetzung dem Computer aufgegeben,, Bin Signal zur Kennzeichnung der Schwefelsäurekonzentration X wird vorher von der Operatorkonsole 22 an den Computer gegeben,.

Die sur Kompensation von pH-Wert-Abweichungen erforderliche iienge Y₂ an Abgangs elektrolyt erhält man nach folgender Gleichung ■.

Y₂ = Δ PHoK₂ (3)

In der Gleichung bedeuten:

^pH: Abweichung des pH-Wertes, d_o ho Differenz zwischen gefundenem und festgesetztem pH-Wert,

K₂ : Menge an Abgangselektrolyt in m /Stunde gemäss nachfolgender Erklärung

Der pH-Wert wird automatisch und kontinuierlich vom pH-Messgerät 17 bestimmt und ein dem gefundenen pH-^Ttfert entsprechendes Analogsignal wird nach Analogdigitalumsetzung an den Computer gegeben. In dem pH-Messgerät 17 wird die pH-Messung und die Elektrodenwaschung, wie beschrieben, wiederholt und auf diese \7eise wird der ermittelte pH-Wert gehalten, obwohl die Waschung ausgeführt wird. Ein entsprechendes Signal der pH-Wert-Festsetzung wird vorher von der Operatorkonsole 22 dem Computer aufgegebene

Die Menge K_? des Abgangselektrolyten ergibt sich aus der Gleichung

E₂ = K₃₀Y₁ (4).

In der Gleichung ist K^ ein Kompensationskoeffizient zur Bestimmung der zusätzlichen Menge Y. an für den Ausgleich erforderlichem Abgangselektrolyten. Durch den Koeffizienten £, wird das charakteristische Ansprechen in Rechnung gezogen, einschliess-Iieh. der Schwankungen des pH-Regelsystems. Im allgemeinen ist IwSi 0,5 bis 1,o_β Der Computer 18 berechnet diese numerischen

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Werte auf dar Grundlage der oben angegebenen Gleichungen, so dass eine Aenderung der pH-Wert-Festsetzung des Kontrollierers 19 in Intervallen von 3>o Sekunden erfolgen kann_o

die pH-Wert-Regelung v/erden anscliliessend zwei Beispiele gegeben sowie ein Vergleiclisbeispiel mit bisher üblicher pH-Tfert-Regelung ₀

Beispiel 1

Zinlckalzinat (Zn 57 Y*, Fe 1o,7 $, Gd o,39 ^L/o, Pb 1,22 >ό bezogen auf Gewicht, liorngrösse 2oo liaschen unter 5o ~/o) v/urde kontinuierlich von der 7/ägevorrichtung 1 zur konstanten Einspeisung in den I.Iischbehälter,2 mit einer konstanten Zuführmenge von 14,5 t/3tunde eingespeiste Die aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung übei-laufende saure Laugungslösung wurde dem Lischbehälter 2 in einer Zuflussmenge von 75 m /Stunde zugeführt,. Dies ist proportional der Zuführmenge des Kalzinats«, Kalzinat und Ueberlauf aus dem Eindicker wurden gründlich zu einem Pulp gemischt (Dichte 15o bis 2oo g/l) und dem Klassierer 8 zugeleitete Der Siebrückstand der Klassierung (o,25 mm Ilaschenweite) ging zur Kugelmühle 1o und nach I.Iahlung zurück zum Klassierer, die Trübe aus dem Klassierer ging zum Vorratstank 9ο Nach gründlicher Rührung im Vorratstank wurde die Trübe mittels der Pumpe 11 in den ersten neutralen Laugungsbehälter 12 geleitet, in den zur Beschleunigung der Laugungsreaktion Abgangselektrolyt zugeführt v/urde_o Signale für die vorherbestimmte pH-Wert-Festsetzung von 3,1 und die Schwefelsäurekonzentration des Abgangselektrolyten von 154 g/l waren vorher von der Operator konsole dem Computer eingegeben worden,» Die Werte der Konipensationskoeffizienten K. und K, in den Gleichungen (2) und (4) waren auf K₁ = 1 und K^ = o,8 festgesetzt und auf der Grundlage dieser Gleichungen wurde die Durchflussmenge des Abgangselektrolyten reguliert, so dass der pH-7fert der Trübe auf den vorbestimmten Viert von 3»1 eingestellt wurde. Die Ergebnisse sind aus Figo zu ersehen. Die pH-Wert-Kurve b zeigt, dass der pH-Wert der Trübe im wesentlichen konstant auf dem festgesetzten Wert von

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3,1 gehalten werden kann und im Gegensatz zur manuellen Regulierung Iceine beträchtlichen Schwankungen aufweist,,

Die Kurve a der Fig. 5 besieht sich auf die I.'enge des su^eführten Abgangselektrolyten.

Beispiel 2

Zinkkalzinat (Zn 59 $, Fe 1o ',-ö, Od ο,25 \'>, Pb 1,2 >-ό, Komgrösae 2oo Haschen unter 5o yO) v/urde von den genannten llonotantzufuhr er kontinuierlich in den Lischbehälter in einer Zuführine ng e von 2o t/Stunde eingespeiste Die saure Laugungslosung aus dem üeberlauf des sauren Eindickers wurde dem Uiachbehalter in einer Zuflussmenge von 8o m /Stunde proportional der Zuführmenge des Kalzinats eingegeben«, Kalzinat und Ueberlauflösung wurden im Mischbehälter gründlich zu einen Pulp gemischt₀ Dieses Gemisch wurde in den Klassierer mit Sieben von o,25 mm IIc.schenv;oite geleitet_o Der Siebrückstand ging in die Kugelmühle zur feineren Vermahlung und wurde dann in den Klassierer zurückgeführt, während die Trübe aus dem Klassierer in den Vorratstank geleitet wurde ο ITa cn gründlicher Rührung im Vorratstank 9 förderte die Pumpe 11 die Trübe in den ersten neutralen Laugungsbehälter 12, in den zur Beschleunigung der Laugungsrea:ction Abgangs elektrolyt eingeleitet wurde» Signale für die vorherbestimmte pH-Viert-Festsetzung von 3,1 und die Schwefelsäurelconzentration im Abgangselektrolyten von 154 g/l waren vorher von der Operatorkonsole dem Computer eingegeben worden. Die 7erte der Kompensationskoeffizienten K₁ und K, in den Gleichungen (2) und (4) waren auf K₁ = 1,o und K₇ = o,8 festgesetzt und auf der Grundlage dieser Gleichungen wurde die Druchflussmenge des Abgangselektrolyten reguliert, so dass der pH-Wert der Trübe auf den vorbestimmten Wert von 3,1 eingestellt wurde»

Die Ergebnisse sind aus Figo 6 zu ersehen. Die pH-Wert-Kurve b zeigt, dass der pH-Wert der Trübe im wesentlichen konstant auf dem festgesetzten 1,7ert von 3,1 gehalten v/erden kann und dass keine wesentlichen Schwankungen des pH-Wertes auftreten» Die Erfindung ermöglicht also eine stabile pH-Wert-Regulierung» .

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Die Kurve a der 3?ig„ 6 "besieht sich auf die !.!enge des zugeführt en Aljgangselektrolyteiio Der Zeitabschnitt zwischen 14 und 18 Stunden ist T/arttmgszeit.

Vergleichsbeispiel

Sine bestirnte Menge Zinkkalzinat wurde in den lüschbehillter eingespeist und eine bestimmte LIenge Ueberlauf aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung wurde zur Herstellung einer Aufschlämmung und zur Einstellung des pll-'Jertes auf 3,5 zugegeben. Dann wurde dieses G-enisch in Klassierer in Trübe und Siebrückstand getrennte Die Trübe wurde über den Vorratstank dem ersten neutralen Laugungsbeliälter zugeleitet» Zur !Regulierung des pH-^T»7ertes der Trübe wurde diesem Laugungsbehälter eine gewisse Menge Abgangselektrolyt zugeführt und zwar in manueller Regulierung, entsprechend der Messung des pH-7/ertes der Trübe mittels pH-Papier nach Beimischung des Abgangselektrolyt en«,

Die pll-Vert-Zurve b der Pig. 7 zeigt, dass der pH-^:.7ert der Trübe sich ständig und stark im Bereich von 3,ο bis 5,ο ändert und nicht auf einen festgesetzten Vert regulierbar ist.

Aus der !Curve a der Figo 7 sind die zugeführten Mengen an Abgangselektrolyt zu ersehen.

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Claims

Patentansprüche

Automatische Laugungsanlage für die hydrometallurgische Herstellung vo:: Zink, umfassend eine neutrale Laugung s ab teilung und eine saure Laugungsabteilung zur Laugung des Zinkkalzinats mittels der Ueberlauflösung aus dein Eindicker der sauren Laugungsabteilung, wobei eine Aufschlämmung hergestellt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

ein Optimalwertsteuerungskreis für^die Einspeisung (feed-forward circuit), bestehend aus Mitteln für die Feststellung der der neutralen Laugungsabteilung zugeführten Einspeisungsnenge an Kalzinat, Kittel zur Feststellung der Durchflussmenge des der neutralen Laugungsabteilung zugeführten Abgangselektrolyten, einem mit dem Einspeisungsmengendetektor und dem Durchflussmengendetektor gekoppelten elektronischen Computer, der die erforderlichen Berechnungen in Verarbeitung der von dem Einspeisungsmeiigendetektor in dem Durchflussmengendetektor gelieferten Signale vornimmt und die Steuerungssignale liefert, mit dem Computer verbundene Regulierungsmittel, die aufgrund des Computersignals Ausführungssignale geben und einem Durchflussregulierungsventil zur Regulierung der Durchflussmenge des Abgangselektrolyten entsprechend dem Ausführungssignal und einem Steuerungskreis (feedback control circuit), bestehend aus einem pH-Messgerät für die kontinuierliche Feststellung des pH-Wertes der Trübe nachdem der Abgangselektrolyt beigemischt ist, mittels dessen über den Computer und die genannten Regulierungsmittel die Zuflussmenge des Abgangselektrolyten so eingestellt wird, 'dass ein festgesetzter konstanter pH-Wert aufrechterhalten wird_o

2o Laugungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein pH-Messgerät mit Einrichtungen zur automatischen Reinigung seiner Elektroden, wobei die Reinigungseinrichtung aus einem drehbaren Trägerarm (34), einem von diesem gehaltenen Flüssigkeitszylinder (36), dessen Kolbenstange durch den Trägerarm geht.and mit dem Elektrodenhalter (35) in Verbindung steht, besteht und mehrere ; Behälter, darunter zumindest ein Messbehälter (38) mit einem Rührer (37), ein erster Waschwasserbehälter (38), ein Behälter

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für chemisches ϊ/aschmittel (59) "und ein zweiter ',/aschvasserbehälter (4o) angeschlossen ,sind und diese Behälter auf den .Bewegungswag der Elektroden so angeordnet sind, daso die "ilektroden (3o) nacheinander in den ersten ',/aschv/assei-Deliriter, in den Behälter für chemisches './aschnittel und in den zweiten 7aschwasserbehälter eingetaucht und unter Bewegung gewaschen tind dann zum kessgefäss zurückgeführt werden.»

3. Laugungsaniage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das pH-Lessgerät in dem ]?lies3^T,veg der Trübe zv/isclien dei'i ersten (12) und dein zweiten (13) neutralen La.ugungsbehLi.lter angeordnet ist und als chemisches Waschmittel eine Lüsung von Salzsäure und Hydroxylaminhydroehlorid verv/endet wird, in der die Konzentration an Hydroxylaminhydr ο chloric! im Bereich von 19o bis 24o g/l liegt»

4ο Laugungsaniage nach den Ansprüchen 1 bis 3> gekennaeichnet durch eine Zufuhr und 'Jägevorrichtung (1) für konstante Jinspeisung des Zinldzalzinats, die ein Signal über das Gewicht an einen Computer (18) gibt und einen Durchflussmengenmesser für den zugeführten Abgangselektrolyten, der ebenfalls Signale gibt, durch die ein Regulierventil gesteuert wird_o

5 ο Laugungsaniage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-7/ert auf Basis der G-leichung

Y₃ = Y₁ + Y₂ (D

geregelt wird, in der Gleichung bedeuten:

Y„ : Sinsatz des Abgangselektrolyten in nr/Stunde

Y^ : !!enge des Abgangselektrolyten im Verhältnis zur Menge an Kalzinat in m^/Stunde

Y₀ : Erforderliche Menge an Abgangselektrolyt zum Ausgleich von pH-Wert-rAbweichungen in m /Stunde,

wobei man Y. erhält durch die Gleichung

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Y₁ = K₁ (5,71 y - 0,54 X + 5o,24) (2)

in der bedeuten:

K₁ : iCorapensationslcoeffisient

"Γ : Menge an Kalzinat in t/Stunde X : Schv/efelsäurelconzentration in Abgangselelcbrolyten in kg/m und Yp durch die Gleichung

in der bedeuten:

Y₂ = 4 pII.X₂

: Abweichung des pH-Jertes, d₀ ho Differeiiz zwischen gefundenem und festgesetzten pli-.fert

K₉ : llenge an Abgangs elektrolyt in m ν stunde

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