DE2527762B2

DE2527762B2 - Automatische laugungsanlage fuer die hydrometallurgische herstellung von zink

Info

Publication number: DE2527762B2
Application number: DE19752527762
Authority: DE
Inventors: Satoshi Shiota Yoshitaka Simonoseki Yamaguchi Mukae (Japan)
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co Ltd, Tokio
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-21
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FI751880A; DE2527762A1; US3993293A; BE830388A; FR2276392A1; NL7507560A; CA1050768A; NO752256L; NO143228B; GB1507489A; AU8130375A; FR2276392B1; NO143228C

Description

= Y₁ +

geregelt wird, in der Gleichung bedeuten:

Yy. Einsatz des Abgangselektrolyten in mVStunde, Ki: Menge des Abgangselektrolyten im Verhältnis

zur Menge an Kalzinat in mVStunde,
K₂: Erforderliche Menge an Abgangselektrolyt zum Ausgleich von pH-Wert-Abweichungen in mVStunde,

wobei man Ki erhält durch die Gleichung

Y₁ = K₁ (5,71 W- 0,54 X + 50,24) (2)
in der bedeuten:

K\: Kompensationskoeffizient,
VV: Menge an Kalzinat in t/Stunde,
X: Schwefelsäurekonzentration in Abgangselektrolyten in kg/m³

und K2 durch die Gleichung

Y₂ = ApH- K₂
in der bedeuten:

ApH: Abweichung des pH-Wertes, d. h. Differenz zwischen gefundenem und festgesetztem pH-Wert,

Kr. Menge an Abgangselektrolyt in mVStunde.

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.

Bei den Laugungsverfahren im Verlaufe der Zinkgewinnung ist es erforderlich, den pH-Wert der Trübe so regulieren zu können, daß er auf einer vorbestimmten Höhe gehalten werden kann. Es ist äußerst wichtig, die Zuverlässigkeit dieser pH-Wert-Regulierung zu verbessern, denn der Laugungseffekt ebenso wie die Auswirkungen bei den folgenden Reinigungsprozessen sind weitgehend von der Einstellung des richtigen pH-Wertes abhängig.

Bekannt ist ein zweifaches kontinuierliches Laugungssystem. Anlagen dieser Art haben eine neutrale Laugungsabteilung, in der das Kalzinat mit dem

Überlauf aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung gelangt und zu einer Trübe aufgeschlämmt wird und eine saure Laugungsabteilung, in der Abgangselektrolyt (gegebenenfalls Zeüensäure) zur Vervollständigung des Laugungsprozesses der Trübe zugesetzt wird.

In der neutralen Laugungsabteilung ist eine zuverlässige Einstellung des pH-Wertes schwierig zu erreichen, da verschiedene variable Faktoren bei den Vorgängen der neutralen Laugung eingreifen.

Insbesondere wenn die pH-Wert-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 pi !-Regulierung sind vergleichsweise in der Fig.7 dargestellt. Aus diesem Diagramm geht hervor, daß der pH-Wert der Trübe sich weitgehend in dem Bereich von etwa 3,0 bis 5,0 ändert und demzufolge die Zuverlässigkeit der pH-Wert-Regulierung gering ist. Zur Überwindung der Nachteile der manuellen Regulierung wurde eine automatische Regulierung vorgeschlagen. Hierbei ist ein grundlegendes Erfordernis, daß der pH-Wert kontinuierlich und automatisch gemessen wird. Die bisher vorgeschlagenen automatischen Regulierungen versagten unter anderem deshalb, weil eine automatische Messung des pH-Wertes nicht erreicht werden konnte. Die Ursache lag in der großen Menge der Ablagerungen, die sich auf der Oberfläche der Elektroden des pH-Meßgerätes niederschlugen. Es 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 werden die Elektroden mit Waschbürsten in periodischer Spritzwaschung gereinigt. Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren hatten jedoch keine ausreichende Wirksamkeit, um eine zuverlässige automatische Messung des pH-Wertes 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 der neutralen Laugungslösung in der neutralen Laugungsabteilung zugeführt wird und das Kalzinat mit dem Überlauf aus der sauren Laugungsabteilung gelaugt wird.

Gemäß der Erfindung ist ein automalisches Laugungssystem vorgesehen, umfassend eine neutrale Laugungsabteilung und eine saure Laugungsabteilung zur Laugung des Kalzinats mittels der Überlauflösung aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung, wobei eine Aufschlämmung hergestellt wird. Kennzeichnend ist eine Kombination von einem Optimalwertsteuerungskreis für die Einspeisung, bestehend aus Mitteln für die Feststellung der der neutralen Laugungsabteilung zugeführten Einspeisungsmenge an Kalzinat, Mittel 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 Einspeisungsmengendetektor in den 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, 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.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist be dem automatischen Laugungssystem der oben beschrie benen Art das pH-Meßgerät mit Einrichtungen zui automatischen Reinigung seiner Elektroden versehen Die Reinigungseinrichtung besteht aus einem drehbarer Träger, einem von diesem gehaltenen Flüssigkeitszylinder, dessen Kolbenstange durch den Trägerarm gehl und mit dem Elektrodenhalter in Verbindung steht ίο Ferner sind angeschlossen mehrere Behälter, daruntei zumindest ein Meßbehälter mit einem Rührer, ein erstei Waschwasserbehälter, ein Behälter für chemisches Waschmittel und ein zweiter Waschwasserbehälter Diese Behälter sind auf dem Bewegungsweg dei Elektroden angeordnet, so daß die Elektroden nacheinander in die Behälter eingetaucht werden können und unter Bewegung gereinigt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 ist ein Fließbild, in dem das Schema einer automatisch arbeitenden Auslaugung-sanlage gemäß dei Erfindung schematisch dargestellt ist;

F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht der pH-Meßvorrichtung, die mit einer automatischen Elektrodenwaschvorrichtung versehen ist;

F i g. 3 zeigt schematisch die Anordnung der Antriebsmittel für die in Fig.2 dargestellte pH-Meßvorrichtung;

F i g. 4 ist eine graphische Darstellung der Meßergebnisse der pH-Werte;

Fig.5 und 6 zeigen in graphischer Darstellung die markante Wirkung der pH-Regulierung gemäß der Erfindung;

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

Nach der in F i g. 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 zugeführt. Die vom sauren Eindicker 3 der Anlage zur sauren Laugung überfließende Lauge wird dem Mischbehälter 2 zugeführt zur Laugung des Kalzinats und Aufschlämmung einer Trübe (Feststoffgehalt 200 bis 300 g/l). Ein Durchflußregulierungsventil 4 und ein Durchflußmesser 5 sind in den Weg des Überlaufs aus dem Eindicker 3 eingeschaltet. so Der Durchflußmesser 5 ermittelt die Durchflußmenge und gibt ein elektrisches Signal an den Regulierer 6. Die bei der Wägevorrichtung 1 festgestellte Einspeisungsmenge des Kalzinats wird mittels des Umwandlers 7 als elektrisches Signal an den Regulierer 6 gegeben. Der Regulierer 6 bestimmt dann eine Durchflußmenge, die der Einspeisungsmenge des Kalzinats proportional ist, und durch ein entsprechendes elektrisches Signal des Regulierers 6 wird das Durchflußregulierungsventil 4 gesteuert. Durch diese Mittel können die Verhältnisse zwischen Einspeisungsmenge des Kalzinats und Zuflußmenge des Überlaufs genau geregelt und konstantgehalten werden. Ebenso kann der pH-Wert der Trübe so eingestellt werden, daß er im wesentlichen konstant und ohne wesentliche Schwankungen bleibt.
Kalzinat und Überlauf werden im Mischbehälter 2 gemischt, und dieses Gemisch wird als Aufschlämmung in den mit Sieben versehenen Klassierer 8 geleitet (Maschenweite 0,25 mm). Nach der Klassierung in

Trübe und Rückstand fließt die Trübe in den Vorratstank 9. Mit dem Klassierer 8 ist in geschlossenem Kreislauf eine Kugelmühle 10 verbunden. In dieser wird der Siebrückstand zu feinerer Korngröße vermählen und in den Klassierer zurückgeführt. Die Trübe wird vom Vorratstank 9 mittels der Pumpe 11 einem ersten neutralen Laugungsbehälter 12 zugeführt. In diesen ersten Laugungsbehälter 12 wird Abgangselektrolyt eingeleitet. 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 7O⁰C durch Neutralisation gelaugt, bis keine Laugungsreaktion mehr eintritt. Man erhält dann eine neutrale Laugungslösung (Zinkkonzentration 135 bis 150,g/l), die vom dritten Laugungsbehälter 14 mittels der Pumpe 15 dem Eindicker 16 der neutralen Laugungsabteilung zugeführt wird. Der Überlauf aus dem Eindicker 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. Zur weiteren Fortführung der Laugung wird in den Laugungsbehälter 23 Schwefelsäure eingeleitet. Die entstandene Laugungslösung wird vom Laugungsbehälter 25 in den Eindicker 3 der sauren Laugungsabteilung geleitet. Der Überlauf aus dem Eindicker 3 fließt im Kreislauf zurück zu dem Mischbehälter 2, während der Bodenaustrag auf ein Bandfilter abgelassen wird.

Bei diesem Laugungsverfahren besteht eine Tendenz zu Änderungen des pH-Wertes der Trübe, die durch verschiedene Faktoren bedingt ist. Ursächlich sind z. B. die Säurekonzentration des Überlaufs aus der sauren Laugungsabteilung und die Korngröße und Qualität des Kalzinats, selbst wenn das Verhältnis zwischen Einspeisungsmenge des Kalzinats und Durchflußmenge des zugesetzten Überlaufs durch den Kontrollkreis konstantgehalten wird. Zur Verhütung unerwünschter Änderungen des pH-Wertes und zur Verbesserung der pH-Wert-Regulierung ist zwischen dem Weg des Trübedurchlaufs und dem Weg der Abgangselektrolytzuführung ein Prozeßregelungskreis vorgesehen. Dieser enthält ein pH-Meßgerät 17, das im Fließweg der Trübe zwischen dem ersten und zweiten neutralen Laugungsbehälter 12 und 13 den pH-Wert der Trübe mißt und ein entsprechendes elektrisches Signal an den elektronischen Computer 18 gibt. Ein Steuerungsgerät 19 empfängt die Information von dem Computer 18 und gibt ein Ausführungssignal an das Durchflußregulierungsventil 20, das im Zuführweg des Abgangselektrolyten angeordnet ist. Bei der Feststellung des pH-Wertes der Trübe mittels des pH-Meßgerätes 17 kann eine beträchtliche Totzeit und ein schlechtes Ansprechen auftreten. Dies beruht darauf, daß die aus Kalzinat und dem Überlauf 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. 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 elektrisches Signal an den Computer 18 zu geben. Der zweite Durchflußmesser 21, das Durchflußregulierungsventil 20, die Reguüervorrichtung 19, der Computer 18 und die Wägevorrichtung 1 zur konstanten Einspeisung bilden einen Einspeisungsregelkreis.

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

1. Die Eigenschaften und die Wachstumsgeschwindigkeit der Ablagerungen auf der Elektrodenoberfläche ist abhängig von den Meßpunkten.

2. Wenn der Auslaß des ersten neutralen Laugungsbehälters 12 als Meßpunkt gewählt wird, ist die Menge der an der Elektrodenoberfläche anhaftenden Ablagerungen so groß, daß eine kontinuierliche pH-Messung 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.

3. Die Ablagerungen gemäß 2. sind sowohl auf mechanischem als auch auf chemischem Wege schwer zu beseitigen. Ihre Menge ist erheblich größer als diejenigen, die bei Wahl z. B. des dritten neutralen Laugungsbehälters 14 als Meßpunkt auftritt. Die Ablagerungen sind jedoch löslich in einer reduzierenden Lösung von z. B. Chlorwasserstoff-Hydroxylamin. Die Ergebnisse der Spektralanalyse der anhaftenden Ablagerungen zeigt die Tabelle.

Tabelle	Pb	Si	Fe	Tl	Mn	Mg	Bi	Al	Ni V
As				±	_{++ +}	_{+ + + +}	⁺⁺	⁺	₊₊₊ -
H-	Cu	K	Na	Sb	Cu	Zn	Sn	Co	Au
Cd

Die erfindungsgemäß für das pH-Meßgerät 17 vorgesehenen Wascheinrichtungen sind in Fig. 2 dargestellt.

Auf einem Sockel 31 ist ein Motorkasten 33 mit einer Reguliervorrichtung 32 fest ungeordnet. Ein Trägerarm 34 ist mit seinem einen Ende 34a am Motorkasten 33 schwenkbar gelagert. Durch das andere Ende 346 des Trägerarms 34 erstreckt sich die Kolbenstange eines Flüssigkeitszylinders 36. Ein Elektrodenhalter 35 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 Meßgefäß 38 zur Messung des pH-Wertes der Trübe, ein erstes Waschwassergefäß 39, ein Gefäß zur chemischen Waschung 40 und ein zweites Waschwassergefäß 41. Die in dieser Reihenfolge angeordneten Gefäße liegen im Schwenkweg des Trägerarms 34. Zur Verhinderung eines Absetzens der Trübe ist das Meßgefäß 38 mit einem Rührer 37 ausgerüstet. Ferner ist für die Gefäße 39, 40 und 41 Luftrührung vorgesehen. Hierfür befindet sich in der Druckluftleitung 42 ein elektromagnetisches Ventil 43, das für eine bestimmte Zeitdauer für die Zufuhr von Druckluft geöffnet wird. Die Druckluft strömt dann durch die Sprührohre 44 am Boden der Gefäße. Die Sprührohre 44 haben eine Anzahl von Düsen 45 zum Austritt eines Druckluftstrahls. 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 Waschung wird eine reduzierende Lösung verwendet, z. B. eine Lösung von Salzsäure und Hydroxylaminhydrochlorid. Die Konzentration an Hydroxylaminhydrochlorid beträgt 190 bis 240, vorzugsweise?^ g/l.

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 sein, ebenso an einer Stelle zwischen den Laugungsgefäßen 23 und 24 und nahe dem Auslaß des letzten Laugungsgefäßes 25.

Die Elektroden 30 des pH-Meßgerätes 17 werden zur Messung für eine bestimmte Zeitperiode in das Meßgefäß 38 eingetaucht und dann durch Betätigung des Flüssigkeitszylinders 36 nach oben bewegt. Der Trägerarm 34 wird dann so weit geschwenkt, daß die Elektroden über dem ersten Waschwassergefäß 39 stehen. Dann werden die Elektroden durch Betätigung des Flüssigkeitszylinders 36 abgesenkt und in das Waschwasser eingetaucht. An den Elektroden haftender Schlamm und Niederschlag wird hier zunächst mit Wasser abgewaschen, wodurch die Verwendungsdauer des chemischen Bades im darauffolgenden Gefäß 40 erhöht wird. Nach dem Eintauchen der Elektroden in das Waschwasser des Gefäßes 39 wird eine kräftige Druckluftrührung in Gang gesetzt, wodurch der an der Elektrodenoberfläche haftende Schlamm abgewaschen wird. Nach dieser Behandlung werden die Elektroden, wie beschrieben, angehoben, zum chemischen Waschgefäß 40 weitergeschwenkt und in dieses Bad abgesenkt, worauf die Druckluftrührung einsetzt. Nach der Behandlung im chemischen Waschbad werden die Elektroden auf gleiche Weise in das zweite Waschwassergefäß 41 weitergeführt. Durch die dann einsetzende Druckluftrührung werden die Chemikalien von der Elektrodenoberfläche entfernt.

Die für die obigen Arbeitsgänge erforderlichen Zeitperioden sind z. B. folgendermaßen:

a) Messung im Meßgefäß 38 : 2 Stunden,

b) Waschung im ersten Waschwassergefäß 39 :5 Minuten,

c) chemische Waschung im Gefäß 40 : 20 Minuten,

d) Waschung im zweiten Waschwassergefäß 51 :5 Minuten.

Es beträgt also nach diesem Beispiel die Gcsamtwaschzcit 30 Minuten und die gesamte Zeitperiode eines Meßzyklus 2'/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 Chemikalien in Intervallen von 2'Λ Stunden ist vorteilhaft, da der pH-Wert am Auslaß des ersten neutralen Laugungsbehälters 12 über etwa eine Woche kontinuierlich und zuverlässig gemessen werden kann, im Gegensatz zu den bekannten Anlagen, bei

ι» denen eine kontinuierliche Messung nur über Zeiträume in der Größenordnung von 4 Stunden möglich waren.

In Fig.4 zeigt die Kurve a die Durchflußmenge des Abgangselektrolyten und die Kurve öden pH-Wert der Trübe in dem ersten neutralen Laugungsbehälter 12. Die Zahlenangaben 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 Messung sind weggelassen. Die Zahlen 0, 2, 4 ..., die nach der Ziffer 136 erscheinen, betreffen die automatische Messung, die nach 136 Stunden wieder einsetzte. Die manuelle Wartung wurde zu dieser Zeit durchgeführt.

Die graphische Darstellung zeigt, daß die Wellenform der den pH-Wert darstellenden Kurve im wesentlichen rechteckig ist. Dies bedeutet, daß das pH-Meßgerät auf die Auswirkung der in Intervallen von 2'/2 Stunden durchgeführten Waschung scharf anspricht. Diese Wellenform bleibt bis etwa 120 Stunden bestehen. Dies zeigt, daß der pH-Wert über eine längere Zeitdauer kontinuierlich und zuverlässig gemessen werden kann, wenn die Elektroden des Meßgerätes in Intervallen von etwa 2'/2 Stunden mit der beschriebenen Vorrichtung automatisch gewaschen werden.

Messungen über eine lange Zeitdauer in der Größenordnung von 140 Stunden führen zu einer allmählichen Änderung der rechteckigen Wellenform in eine sägezahnartige Wellenform, und die pH-Wert-Änderungen geringen Grades wenden nicht aufgezeichnet.

Jedoch können die pH-Wert-Änderungen größeren Grades aufgezeichnet werden. Dies deutet ein Nachlassen der Empfindlichkeit des pH-Meßgerätes an. Die frühere rechteckige Wellenform und die ursprüngliche Empfindlichkeit des pH-Meßgerätes erhält man wieder, wenn zu diesem Zeitpunkt die Chemikalien erneuert werden und die automatische Waschvorrichtung mit Intervallen von 2'/2 Stunden wieder in Gang gesetzt wird.

Strenggenommen stellt die pH-Kurve in dem

so beschriebenen Regelsystem keine lineare Funktion dar Der pH-Wert der Trübe wird jedoch so geregelt, daß er während des Laugungsprozesses im wesentlichen im Bereich von 3,0 bis 4,0 liegt. Diese pH-Kurve kann angenähert als eine gerade Linie: angesehen werden.

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

η = Y₁ + Y₂

(1)

geregelt. In der Gleichung bedeuten:

Einsatz des Abgangselektrolyten in mVStunde,

Menge des Abgangselcktrolyten im Verhältnis zui Menge an Kalzinat in mVStundc,

Erforderliche Menge an Abgangsclektrolyt zurr Ausgleich von pH-Wert-Abweichungen in inVStunde.

Die Menge Vi erhält man durch folgende Gleichung durch multiple Korrelationsanalyse mit Erfahrungsdaten

Y₁ = K₁ (5,71 W - 0,54 X + 50,24). (2)

In der Gleichung bedeuten:

K]·. Kompensationskoeffizient,
W: Menge an Kalzinat in t/Stunde,
X: Schwefelsäurekonzentration in Abgangselektrolyten in kg/m³.

Der Kompensationskoeffizient /Ci ist der Wert, der zur Kompensierung des pH-Wertes 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 Ki « 1,0. Die Menge W wird von der Wägevorrichtung zur konstanten Einspeisung gefunden, und ein entsprechendes Analogsignal wird nach einer Analogdigitalumsetzung dem Computer aufgegeben. Ein Signal zur Kennzeichnung der Schwefelsäurekonzentration X wird vorher von der Operatorkonsole 22 an den Computer gegeben.

Die zur Kompensation von pH-Wert-Abweichungen erforderliche Menge Y₂ an Abgangselektrolyt erhält man nach folgender Gleichung:

Y₂ = Δ pH K₁.

(3)

30

In der Gleichung bedeuten:

ApH: Abweichung des pH-Wertes, d. h. Differenz zwischen gefundenem und festgesetzten; pH-Wert,

Kr. Menge an Abgangselektrolyt in mVStunde gemäß nachfolgender Erklärung.

Der pH-Wert wird automatisch und kontinuierlich vom pH-Meßgerät 17 bestimmt, und ein dem gefundenen pH-Wert entsprechendes Analogsignal wird nach Analogdigitalumsetzung an den Computer 18 gegeben. In dem pH-Meßgerät 17 wird die pH-Messung und die Elektrodenwaschung, wie beschrieben, wiederholt, und auf diese Weise 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 18 aufgegeben.

Die Menge K₂ des Abgangselektrolyten ergibt sich aus der Gleichung

K₂ = K₃ Y₁.

(4)

In der Gleichung ist Ki ein Kompensationskoeffizient zur Bestimmung der zusätzlichen Menge Y\ an für den Ausgleich erforderlichem Abgangselektrolyten. Durch den Koeffizienten Ki wird das charakteristische Ansprechen in Rechnung gezogen, einschließlich der Schwankungen des pH-Regelsystems. Im allgemeinen m) ist Kt » 0,5 bis 1,0. Der Computer 18 berechnet diese numerischen Werte auf der Grundlage der oben angegebenen Gleichungen, so daß eine Änderung der pH-Wcrt-Fcstsetzung des Kontrollierers 19 in Intervallen von 30 Sekunden erfolgen kann. b^r>

Für die pH-Wert-Regelung werden anschließend zwei Beispiele gegeben sowie ein Vergleichsbeispiel mit bisher üblicher pH-Wert-Rcgclung.

Beispiel

Zinkkalzinat (Zn 57%, Fe 10,7%, Cd 0,39%, Pb 1,22%, bezogen auf Gewicht, Korngröße 200 Maschen unter 50%) wurde kontinuierlich von der Wägevorrichtung 1 zur konstanten Einspeisung in den Mischbehälter 2 mit einer konstanten Zuführmenge von 14,5 t/Stunde eingespeist. Die aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung überlaufende saure Laugungslösung wurde dem Mischbehälter 2 in einer Zuflußmenge von 75 mVStunde zugeführt. Dies ist proportional der Zuführmenge des Kalzinats. Kalzinat und Überlauf aus dem Eindicker wurden gründlich zu einer Aufschlämmung gemischt (Feststoffgehalt 150 bis 200 g/l) und dem Klassierer 8 zugeleitet. Der Siebrückstand der Klassierung (0,25 mm Maschenweite) ging zur Kugelmühle 10 und nach Mahlung zurück zum Klassierer, die Trübe aus dem Klassierer ging zum Vorratstank 9. 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 wurde. Signale für die vorherbestimmte pH-Wert-Festsetzung von 3,1 und die Schwefelsäurekonzentration des Abgangselektrolyten von 154 g/l waren vorher von der Operatorkonsole dem Computer eingegeben worden. Die Werte der Kompensationskoeffizienten K₁ und Kj in den Gleichungen (2) und (4) waren auf K] = 1 und Kj = 0,8 festgesetzt, und auf der Grundlage dieser Gleichungen wurde die Durchflußmenge des Abgangselektrolyten reguliert, so daß der pH-Wert der Trübe auf den vorbestimmten Wert von 3,1 eingestellt wurde. Die Ergebnisse sind aus Fig. 5 zu ersehen. Die pH-Wert-Kurve 6 zeigt, daß der pH-Wert der Trübe im wesentlichen konstant auf dem festgesetzten Wert von 3,1 gehalten werden kann und im Gegensatz zur manuellen Regulierung keine beträchtlichen Schwankungen aufweist.

Die Kurve .-, der F i g. 5 bezieht sich auf die Menge des zugeführten Abgangselektrolyten.

Beispiel 2

Zinkkalzinat (Zn 59%, Fe 10%, Cd 0,25%, Pb 1,2%, Korngröße 200 Maschen unter 50%) wurde von dem genannten Konstantzuführer kontinuierlich in den Mischbehälter in einer Zuführmenge von 20 t/Stunde eingespeist. Die saure Laugungslösung aus dem Überlauf des sauren Eindickers wurde dem Mischbehälter in einer Zuflußmenge von 80 mVStunde proportional der Zuführmenge des Kalzinats eingegeben. Kalzinat und Überlauflösung wurden im Mischbehälter gründlich zu einer Aufschlämmung gemischt. Dieses Gemisch wurde in den Klassierer mit Sieben von 0,25 mm Maschenweite geleitet. 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. Nach gründlicher Rührung im Vorratstank 9 förderte die Pumpe 11 die Trübe in den ersten neutralen Laugungsbehälter 12, in den zur Beschleunigung der Laugungsreaktion Abgangselektrolyt eingeleitet wurde. Signale für die vorherbestimmte pH-Wert-Festsetzung von 3,1 und die Schwcfelsäurekonzentration im Abgangselektrolyten von 154 g/l waren vorher von der Operatorkonsole dem Computer eingegeben worden. Die Werte der Kompensationskoeffizienten Ki und Ks in den Gleichungen (2) und (4) waren auf ACi = 1,0 und Ki = 0,8 festgesetzt, und auf der Grundlage dieser

Gleichungen wurde die Durchflußmenge des Abgangselektrolyten reguliert, so daß der pH-Wert der Trübe auf den vorbestimmten Wert von 3,1 eingestellt wurde.

Die Ergebnisse sind aus F i g. 6 zu ersehen. Die pH-Wert-Kurve b zeigt, daß der pH-Wert der Trübe im wesentlichen konstant auf dem festgesetzten Wert von 3,1 gehalten werden kann und daß keine wesentlichen Schwankungen des pH-Wertes auftreten. Die Erfindung ermöglicht also eine stabile pH-Wert-Regulierung.

Die Kurve a der F i g. 6 bezieht sich auf die Menge des zugeführten Abgangselektrolyten. Der Zeitabschnitt zwischen 14 und 18 Stunden ist Wartungszeit.

Vergleichsbeispiel

Eine bestimmte Menge Zinkkalzinat wurde in den Mischbehälter eingespeist, und eine bestimmte Menge Überlauf aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung wurde zur Herstellung einer Aufschlämmung und zur Einstellung des pH-Wertes auf 3,5 zugegeben. Dann wurde dieses Gemisch im Klassierer in Trübe und Siebrückstand getrennt. Die Trübe wurde über den Vorratstank dem ersten neutralen Laugungsbehälter zugeleitet. Zur Regulierung des pH-Wertes der Trübe wurde diesem Laugungsbehälter eine gewisse Menge Abgangselektrolyt zugeführt, und zwar in manueller Regulierung, entsprechend der Messung des pH-Wertes

ίο der Trübe mittels pH-Papier nach Beimischung des Abgangselektrolyten.

Die pH-Wert-Kurve b der Fig. 7 zeigt, daß der pH-Wert der Trübe sich ständig und stark im Bereich von 3,0 bis 5,0 ändert und nicht auf einen festgesetzten Wert regulierbar ist.

Aus der Kurve a der F i g. 7 sind die zugeführten Mengen an Abgangselektrolyt zu ersehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Laugungsanlage für die hydrometallurgische Herstellung von Zink, umfassend eine neutrale Laugungsabteilung und eine saure Laugungsabteiiung zur Laugung des Zinkkalzinats mittels der Überlauflösung aus dem Eindicker der sauren Laugungsabteilung, wobei eine Aufschlämmung hergestellt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

ein Optimalwertsteuerungskreis für die Einspeisung, bestehend aus Mitteln für die Feststellung der der neutralen Laugungsabteilung zugeführten Einspeisungsmenge an Kalzinat, Mittel 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 Einspeisungsmengendetektor in den DurchfluQmengendetektor 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, 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.

2. 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 und mit dem Elektrodenhalter (35) in Verbindung steht, besteht und mehrere Behälter, darunter zumindest ein Meßbehälter (38) mit einem Rührer (37), ein erster Waschwasserbehälter (39), ein Behälter für chemisches Waschmittel (40) und ein zweiter Waschwasserbehälter (41) angeschlossen sind und diese Behälter auf dem Bewegungsweg der Elektroden so angeordnet sind, daß die Elektroden (30) nacheinander in den ersten Waschwasserbehälter, in den Behälter für chemisches Waschmittel und in den zweiten Waschwasserbehälter eingetaucht und unter Bewegung gewaschen und dann zum Meßgefäß zurückgeführt werden.

3. Laugungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pH-Meßgerät in, dem Fließweg der Trübe zwischen dem ersten (12) und dem zweiten (13) neutralen Laugungsbehälter angeordnet ist.

4. Laugungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Zufuhr- und Wägevorrichtung (1) für konstante Einspeisung des Zinkkalzinats, die ein Signal über das Gewicht an einen Computer (18) gibt und einen Durchflußmengenmesser für den zugeführten Abgangselektrolyten, dei ebenfalls Signale gibt, durch die ein Regulierventil gesteuert wird.

5. Betrieb der Laugungsanlage nach Anspruch 1,1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als chemischer Waschmittel eine Lösung von Salzsäure unc Hydroxylaminhydrochlorid vei"wendet wird, in der die Konzentration an Hydroxylaminhydrochlorid im Bereich von 190 bis 240 g/l liegt.

6. Betrieb der Laugungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dei pH-Wert auf der Basis der Gleichung