PL210429B1 - Sposób utylizacji cynku z wody obiegowej wielkiego pieca - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji cynku z wody obiegowej wielkiego pieca, obejmujący proces elektrolizy z nierozpuszczalnymi anodami.

W dotychczasowej praktyce prowadzenia wielkiego pieca nie usuwa się cynku zawartego w wodzie obiegowej.

W znanej technologii, do wód obiegowych w trakcie mokrego oczyszczania gazu wielkopiecowego i w czasie odpylania odlotowych gazów stalowniczych przedostaje się cynk w ilościach od 50 do ponad 200 mg Zn/dm³. Średnie stężenia cynku wynoszą w spiekalni 0,9 - 4,9 mg Zn/dm³, w stalowni 0,85 - 1,75 mg Zn/dm³ i w odcieku ze składowiska żużla granulowanego 0,09 - 0,22 mg Zn/dm³. Cynk w ściekach huty surowcowej żelaza znajduje się w formie jonowej i w postaci zawiesiny. Umożliwia to usunięcie cynku w reaktorze stożkowym poprzez wytrącenie i filtrację do poziomu 0,1 - 0,2 mg/dm³. Procesy te zachodzą w warstwie osadu czynnego przy wykorzystaniu wodorotlenku wapnia zawartego w technologicznych wodach odpadowych. Uwodniony osad jest zag ęszczany, odwadniany i przekazywany do huty cynku. (Hutnik-Wiadomości Hutnicze nr 5/2003,s.218-222).

Niedogodnością tego sposobu usuwania cynku z roztworów wodnych jest konieczność strącania związków cynku i w konsekwencji, obróbka uwodnionych osadów, co wybitnie podwyższa koszty procesu.

W hydroelektrometalurgii cynku, praż ony koncentrat siarczkowy ł uguje się roztworem rozcień czonego kwasu siarkowego (o stężeniu 3-15% H2SO4) i z roztworu siarczanu cynkowego, po dokonaniu szeregu wstępnych operacji, osadza się cynk na katodzie w procesie elektrolizy z nierozpuszczalnymi anodami. Do elektrolizy używa się anod ołowianych i katod aluminiowych. Większość zakładów elektrolizy cynku pracuje według metody wzorcowej. Polega ona na tym, że stopień zakwaszenia roztworu elektrolitycznego odchodowego znajduje się w granicach 100-110 g/l H2SO4 przy zawartości 30 g/l Zn, zaś gęstość katodowa prądu wynosi zwykle 300-400 A/m². Elektrolit wejściowy zawiera 80 g/l Zn i 30 g/l H2SO4. Metoda elektrolizy cynkowej Taintona dopuszcza wzrost stopnia zakwaszenia roztworu elektrolitycznego do 300 g/l H2SO4 oraz gęstości katodowej prądu do 1100 A/m² (Wł. Domański, A. Krupkowski: Metalurgia cynku i kadmu; PWN 1952).

Zasadniczym materiałem konstrukcyjnym wanien elektrolitycznych jest żelazobeton oraz w nielicznych przypadkach drewno.

Wewnętrzną wykładzinę antykorozyjną stanowi najczęściej blacha ołowiana, winidur lub ebonit (A Król, T. Mazanek: Metalurgia cynku i kadmu; Wyd. „Śląsk, Katowice 1965).

W galwanotechnice, podstawowe urządzenie do cynkowania stanowi przede wszystkim wanna, wykonana z blachy stalowej, wyłożonej wewnątrz tworzywem odpornym na działanie kąpieli. Do kąpieli kwaśnych stosuje się PCV, poliester lub twardą gumę.

W znanym sposobie odzyskiwania cynku ze ścieków, z płukania po procesach cynkowania cyjankalicznego lub niecyjankowego, stosuje się elektrolizer odzyskowy. Różni się on od elektrolizera galwanizerskiego tym, że posiada anody nierozpuszczalne, tj. ze stali kwasoodpornej w przypadku stosowania elektrolitu cyjankalicznego, lub grafitowe w przypadku elektrolitów niecyjankalicznych (Hutnik-Wiadomości Hutnicze nr 7/2007, s.369-373).

Znane sposoby otrzymywania cynku z pierwotnych i wtórnych surowców cynkowych cechuje duża ich złożoność, związana z koniecznością uzyskania wysokiej czystości elektrolitów oraz wysokich stężeń metali w roztworach, dla ich elektrolitycznego wydzielenia.

Istnieje więc nadal, w skali przemysłowej, problem zagospodarowania znacznej ilości szlamów i pyłów powstających w różnych procesach technologicznych hutnictwa żelaza i stali oraz nadal nie jest rozwiązana kwestia odzyskiwania w sposób opłacalny zawartego w nich cynku.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu utylizacji cynku z wody obiegowej wielkiego pieca, obejmującego proces elektrolizy z nierozpuszczalnymi anodami, który umożliwi odzyskanie zawartego w niej cynku w postaci handlowej.

Cel ten zrealizowano zgodnie z wynalazkiem, w ten sposób, że woda obiegowa stanowi równocześnie medium do wyprowadzania cynku z wielkiego pieca, które poddaje się procesowi elektrolitycznego odzyskiwania cynku w wannach ze stali kwasoodpornej i z katodami ze stali kwasoodpornej, przy natężeniu prądu katodowego o wartości od 0,3 do 1,5 A/dcm², przy czym uprzednio wprowadza się siarczan amonowy w ilości od 5 do 25 g/l oraz bezchlorkowe inhibitory korozji i koryguje się kwasowość w zakresie pH od 3,5 do 6,5. Do korekty pH korzystnie stosuje się kwasy organiczne, korzystnie kwas octowy. W procesie elektrolizy wanna stanowi anodę. Katody znajdują się w podwójnych workach katodowych, oddzielonych od siebie wolną przestrzenią, która zmniejsza w wyraźny sposób

PL 210 429 B1 przedostawanie się szlamów do cynku. Worki katodowe wykonane są z polichlorku winylu lub polipropylenu. Efekt procesu elektrolizy w postaci gąbczastego proszku cynku usuwa się z worka katodowego poprzez filtr z tkaniną filtracyjną a czysty elektrolit wprowadza się do tego samego worka filtracyjnego. Gąbczasty proszek cynku przetapia się i odlewa w gąski albo brykietuje, stosując jako lepiszcze kalafonię lub mocznik. Woda obiegowa po elektrolizie zawiera jeszcze około 0,2 g/litr tlenku cynkowego i wraca z powrotem do obiegu.

Zaletą sposobu utylizacji cynku znajdującego się w wodzie obiegowej wielkiego pieca, według wynalazku, jest możliwość efektywnego ekonomicznie odzyskania cynku z surowca o bardzo niskiej jego zawartości i przy znacznie niższym jego stężeniu w elektrolicie niż w znanych procesach. Elektrolizę prowadzi się w sposób ciągły, bez konieczności okresowego wyjmowania katod i zdzierania cynku i przy o wiele niższych parametrach prą dowych. W efekcie otrzymuje się cynk w postaci handlowej i moż liwość zawracania pozostał o ś ci do procesów hutniczych, zaś woda obiegowa staje się medium wyprowadzającym cynk z wielkiego pieca. Przedmiot wynalazku jest wyjaśniony w przykładzie wykonania: do wody z odstojników Doora, zawierającej cynk w ilości 1 g/l, wprowadza się siarczan amonowy w ilości 15 g/l i bezchlorkowe inhibitory korozji oraz przeprowadza się korektę kwasowości do wartości pH 4,5 poprzez dodatek kwasu octowego.

Tak otrzymany roztwór poddaje procesowi elektrolizy w wannie ze stali kwasoodpornej, która stanowi anodę, przy natężeniu prądu katodowego 1 A/dcm². Katody ze stali kwasoodpornej znajdują się w podwójnych workach katodowych, wykonanych z tkaniny polipropylenowej. Cynk nie osadza się na katodzie, lecz opada płatkami na dno worka katodowego. Gąbczasty proszek cynku usuwa się z worka katodowego poprzez filtr z tkaniną filtracyjną , a czysty elektrolit przelewa się do tego samego worka filtracyjnego. Gąbczasty proszek cynku przetapia się i odlewa w gąski. Można go stosować jako surowiec cynkonośny przy cynkowaniu ogniowym.

Claims (6)

1. Sposób utylizacji cynku z wody obiegowej wielkiego pieca, obejmujący proces elektrolizy z nierozpuszczalnymi anodami, znamienny tym, ż e woda obiegowa stanowi równocześ nie medium do wyprowadzania cynku z wielkiego pieca, które poddaje się procesowi elektrolitycznego odzyskiwania cynku w wannach ze stali kwasoodpornej i z katodami ze stali kwasoodpornej, przy natężeniu prądu katodowego o wartości od 0,3 do 1,5 A/dcm³, przy czym uprzednio wprowadza się siarczan amonowy w ilości od 5 do 25 g/l oraz bezchlorkowe inhibitory korozji i koryguje się kwasowość w zakresie pH od 3,5 do 6,5.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do korekty pH stosuje się kwasy organiczne, korzystnie kwas octowy.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie elektrolizy wanna stanowi anodę.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że katody znajdują się w podwójnych workach katodowych.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że gąbczasty proszek cynku usuwa się z worka katodowego poprzez filtr z tkaniną filtracyjną , a czysty elektrolit wprowadza się do tego samego worka filtracyjnego.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gąbczasty proszek cynku przetapia się lub brykietuje.