PL118441B2 - Process for wasteless removal of magnesium in the process zinc electrolysisroliza cinka - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób bezodpadowej przeróbki elektrolitu o obnizonej zawartosci cynku który stanowi produkt odpadowy w procesie elektrolizy cynku.W znanych technologiach, prazona blenda cynkowa, stanowiaca surowiec w procesie produkcji cynku elektrolitycznego, zawiera w zaleznosci od pochodzenia od 1 do 3% tlenku magnezu. W trakcie lugowania, praktycznie 50% zawartego w blendzie magnezu przechodzi do roztworu i stanowi niepozadany komponent elektrolitu (zmniejsza zawartosc cynku, zwieksza opornosc elektrolitu).Niekorzystny wplyw magnezu na przebieg hydrometalurgicznego procesu produkcji cynku, a zwlaszcza na pogorszenie wskazników techniczno-ekonomicznych elektrolizy cynku jest podstawowym powodem stosowania systematycznego usuwania czesci odcynkowanego elektrolitu dla utrzymania dopuszczalnego stezenia magnezu w granicach 20 do 23 g/l. Zaden ze znanych sposobów oczyszczania roztworów siarczanu cynku nie umozliwia jednak usuniecia magnezu z elektrolitu.Celem zmniejszenia strat cynku prowadzi sie glebokie odcynkowanie elektrolitu do zawartosci cynku 15 do 20 g/l. Odcynkowany elektrolit zawierajacy ponadto 150 do 155 g/l kwasu siarkowego oraz 2,0 do 2,4g/l manganu pompowany jest na zwal. Powyzsza metoda usuwania magnezu ma szereg wad a przede wszystkim wiaze sie z wysokimi stratami cynku i kwasu siarkowego, dodatkowo zas powoduje zanieczyszczenie srodowiska naturalnego.Celem wynalazku jest wyeliminowanie niedogodnosci znanych rozwiazan, a w szczególnosci eliminacja strat metali i kwasu siarkowego zawartych w elektrolicie. Niemniej waznym zadaniem wynalazku jest wyeliminowanie zanieczyszczenia srodowiska naturalnego. Dla osiagniecia wytyczonego celu postawiono zadanie techniczne, polegajace na opracowaniu nowej, bezodpadowej metodyusuwania magnezu w procesie elektrolizy cynku. W procesie wedlug wynalazku, elektrolit odpadowy z elektrolizy cynku poddaje sie we wstepnej fazie zageszczeniu. W miare wzrostu stezenia kwasu siarkowego w roztworze maleje rozpuszczal¬ nosc siarczanów osiagajac optimum przy stezeniu kwasu siarkowego w zakresie 50-60%.Przez filtracje lub wirowanie uzyskuje sie rozdzielenie na faze ciekla zawierajaca ok. 40-60% pierwotnej ilosci kwasu siarkowego i faze stala skladajaca sie zjednowodnych siarczanów magnezu, cynku i manganu z zaokludowana reszta kwasu siarkowego. Chlorki zawarte w elektrolicie ulegaja rozkladowi a kwas solnyjest desorbowany. Otrzymana faza ciekla zostaje zawracana do procesu lugowania blendy cynkowej, zas faza stala zawiera: MgS04-H20 ZnS04H20 MnSQ4 •H20 H2SO4 • nHiO POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA *** URZAD PATENTOWY PRL2 118441 W nastepnym etapie produkt staly poddany zostaje procesowi prazenia w temperaturach powyzej 850°C, korzystnie 880-920°C z dodatkiem reduktora. Proces prazenia prowadzi sie korzystnie w aparacie fluidyzacyjnym przy niewielkim nadmiarze powietrza, stosujac siarke elementarna. W efekcie staly produkt prazenia zawiera: MgS04, ZnO i MnO, zas produkt gazowy: SO2, N2, O2 oraz H2O.Gaz ten ochlodzony do temperatury 280± 10°C kierowany jest do fabaryki kwasu siarkowego lub cieklego SO2. Goracy produkt prazenia zostaje szybko schlodzony przez wypuszczenie do roztworu z plukania nierozpuszczalnych skladników. Jest to konieczne dla unikniecia utlenienia MnO lub M11O2. Ilosc roztworu uzywanego do lugowania ogranicza sie tak, aby stezenie rozpuszczalnego MgS04 wynosilo ponad 350 g/l. W czesci nierozpuszczalnej pozostaja ZnO i MnO. Rozdzielenie osadu od roztworu nastepuje przez filtracje. Przemywanie osadu.odbywa sie równiez na filtrze, a popluczyny kierowane sa do lugowania prazywa. Wilgotny osad, zawierajacy cynk i mangan stanowi dodatek do wsadu przy lugowaniu blendy cynkowej. Roztwór MgS04 przerabiany jest znanymi metodami na przyklad metoda cisnieniowa.Sposób wedlug wynalazku przedstawiono ponizej .w przykladzie wykonania.W procesie lugowania*270 ton/dobe prazonej blendy cynkowej trafia do elektrolitu 3560 kg magnezu.Utrzymanie dopuszczalnego stezenia Mg w elektrolicie wiaze sie z koniecznoscia codobowego usuwania 90m3 elektrolitu. Zawiera on, po odcynkowaniu, cynk w ilosci 20 g/l, magnez 20g/l, mangan 2g/l oraz H2SO4 w ilosci 150 g/l. Zatezanie elektrolitu odpadowego prowadzi sie znanymi metodami np. przy pomocy wyparki z zanurzonym palnikiem gazowym az do uzyskania 55% stezenia wolnego H2SO4. Przy tym stezeniu zawartosc cynku w roztworze wynosi 0,1 g/l, magnezu 0,75 g/l a manganu slady.Przez wirowanie uzyskuje sie rozdzielenie na faze ciekla, zawierajaca roztwór kwasu siarkowego i faze stala skladajaca sie z jednowodnych siarczanów magnezu, cynku i manganu z zaokludowana reszta kwasu siarkowego. Faza ciekla (45% H2SO4) zawracana jest do lugowania blendy. Faza stala zawierajaca 109,5 kg MgS04H20, 54,5 kg ZnS04H20, 6,2 kg MnS04H2Ó, 83,5 kg N2S04i 68,3 kg H2O poddana zostaje procesowi prazenia w piecu fluidyzacyjnym, w temperaturze 900±20°C. Cieplo potrzebne do rozkladu siarczanów uzyskuje sie ze spalania siarki, przy niewielkim nadmiarze powietrza. Warstwe fluidyzacyjna stanowia produkty prazenia o granulacji 100-150 pni.Staly produkt prazenia stanowia MgS0477,7%, ZnO-20,2% oraz MnO w ilosci 2,1%. Gazpowstajacy w tym procesie zawiera: 20-22% obj. S02, 75-74% obj. N2, 5-4% obj. 02 oraz 125-135 g H^ w 1 Nm3 gazu suchego. Gaz ten, po ochlodzeniu do temperatury 280 ± 10°C, kierowany jest do fabryki kwasu siarkowego.Goracy, staly produkt prazenia poddaje sie lugowaniu, przy czym ilosc roztworu wodnego uzywanego do lugowania wynosi 2 m3 na 1 tone prazywa. Dzieki temu stezenie rozpuszczalnego MgS04 wynosi 380g/1.Czesc nierozpuszczalna stanowia ZnO i MnO.Rozdzielenie osadu od roztworu MgS04 nastepuje przez filtracje. Przemywanie osadu odbywa sie równiez na filtrze a popluczyny kierowane sa do lugowania. Wilgotny osad zawierajacy 70% Zn i 7% Mn zawracany jest do procesu lugowania blendy. Roztwór MgS04 przenosi sie do jednego z dwóch zbiorników cisnieniowych gdzie ostra para jest ogrzewany do temperatury 210°C (cisnienie koncowe 20atm.). W wyniku ogrzewania wypada MgS04,H20, gdyz rozpuszczalnosc w tej temperaturze jest ponizej 15 g/dm3. Po przetrzymaniu zawiesiny w tej temperaturze ok. 1 godzine, upuszcza sie do posredniego zbiornika cisnieniowego-rozprezacza roztwór sponad zdekantowanego osadu z takim wyliczeniem, aby pozostalo okolo 1,37 m3 na 11 MgSO* Roztwór w rozprezaczu ochladza sie przez rozprezanie a uchodzaca para sluzy do podgrzewania roztworu w drugim zbiorniku. Równiez ciecz pozostala w zbiorniku-reaktorze rozpreza sie wykorzystujac uchodzaca pare. Rozprezony roztwór przenosi sie do zbiornika, do którego podaje siepowietrze. Pierwotnie wykrystalizowany MgS04-H20 rozpuszcza sie i nastepnie wykrystalizowuje jako szescio- i siedmiowodny MgSO*. Produkt po oziebieniu do okolo 35°C jest sypki — suchy.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób bezodpadowego usuwania magnezu w procesie elektrolizy cynku, obejmujacyusuwanie czesci odcynkowanego elektrolitu, znamienny tym, ze elektrolit odpadowy zageszcza sie do uzyskania stezenia kwasu siarkowego w zakresie 50-60%, nastepnie po rozdzieleniu faz, fazaciekla zawracanajest do lugowania blendy, zas faze stala prazy sie z dodatkiem reduktora w temperaturze powyzej 850°C, korzystnie 880 do 920°C, po C2ym gazowy produkt prazenia przerabia sie znanymi metodami, zas produkt staly luguje sie do uzyskania stezenia siarczanu magnezowego powyzej 350 g/l a po rozdzieleniu faz, osad zawracany jest do lugowania blendy, zas faza ciekla przerabiana jest znanymi metodami. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces prazenia prowadzi sie przy niewielkim nadmiarze powietrza, w aparacie fluidyzacyjnym stosujac dotatek siarki elementarnej.Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 esz.Cena 100 zl PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób bezodpadowego usuwania magnezu w procesie elektrolizy cynku, obejmujacyusuwanie czesci odcynkowanego elektrolitu, znamienny tym, ze elektrolit odpadowy zageszcza sie do uzyskania stezenia kwasu siarkowego w zakresie 50-60%, nastepnie po rozdzieleniu faz, fazaciekla zawracanajest do lugowania blendy, zas faze stala prazy sie z dodatkiem reduktora w temperaturze powyzej 850°C, korzystnie 880 do 920°C, po C2ym gazowy produkt prazenia przerabia sie znanymi metodami, zas produkt staly luguje sie do uzyskania stezenia siarczanu magnezowego powyzej 350 g/l a po rozdzieleniu faz, osad zawracany jest do lugowania blendy, zas faza ciekla przerabiana jest znanymi metodami.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces prazenia prowadzi sie przy niewielkim nadmiarze powietrza, w aparacie fluidyzacyjnym stosujac dotatek siarki elementarnej. Pracownia Poligraficzna UPPRL. Naklad 120 esz. Cena 100 zl PL