PL74754B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 20.02.1975 74754 KI. 40a,19/24 MKP C22b 19/24 Twórcy wynalazku: Wlodzimierz Wozniczko, Aleksander Romaniuk, An¬ drzej Kubiczek, Jan Kubas, Zbigniew Jedliczka, Sta¬ nislaw Noga, Krystyna Pecold Uprawniony z patentu tymczasowego: Kombinat Górniczo-Hutniczy „Bo¬ leslaw" Przedsiebiorstwo Panstwo¬ we, Bukowno (Polska) Sposób otrzymywania czystego cynku metoda hydroelektrometalurgiczna Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia czystego cynku metoda hydroelektrometalur¬ giczna.Znany sposób otrzymywania czystego cynku me¬ toda hydroelektrometalurgiczna sklada sie z pro- 5 cesu lugowania materialów cynkonosnych w roz¬ tworze kwasu siarkowego a zwlaszcza w elektroli¬ cie zwrotnym, oddzielania nierozpuszczalnej zawie¬ siny przez sedymentacje i filtracje, oczyszczania wodnego roztworu siarczanu cynkowego w tym 10 takze od zanieczyszczen grupy zelaza oraz innych zanieczyszczen, chlodzenia oczyszczonego roztworu oraz elektrolizy w wannach elektrolitycznych i sta¬ piania katod cynkowych.Oczyszczanie wodnego roztworu siarczanu cynko- is wego od zelaza dokonuje sie przez stracanie soli zelaza za pomoca ich hydrolizy, zwlaszcza pod po¬ stacia wodorotlenku zelazowego, przy jednoczes¬ nym zobojetnieniu roztworu siarczanu cynkowego.Sole zelazawe zawarte w roztworze siarczanu cyn- 20 kowego przeprowadza sie w zelazowe w celu la¬ twiejszego ich stracania oraz przemycia powstalego osadu. Operacje utlenienia zelaza przeprowadza sie w praktyce przemyslowej za posrednictwem sprosz¬ kowanego piroluzytu dodawanego do zbiornika 25 z pulpa. Do tego potrzebna jest obecnosc chocby malych ilosci kwasu siarkowego, gdyz piroluzyt tylko w srodowisku kwasnym dziala utleniajaco zgodnie z równaniem: Mn02 + H2S04 = MnS04 + H20 + V«Oa 3° Utlenianie zelaza piroluzytem zachodzi wedlug re¬ akcji: 2FeS04+Mn02+2H2S04 = Fei(S04)3+MnS04+2H20 Skuteczniej proces utlenienia Fe2+ do Fe8+ prze¬ prowadza sie w praktyce przemyslowej za pomoca nadmanganianu potasu, który wyzwala w roztwo¬ rze wodnym siarczanu cynkowego znacznie wieksza ilosc atomów tlenu w porównaniu do rudy manga¬ nowej. Powstajacy podczas hydrolizy siarczanu ze¬ lazowego kwas siarkowy zobojetnia sie za pomoca utlenionego koncentratu cynkowego zawierajacego znaczne ilosci ZnO. Dzieki temu zelazo trójwarto¬ sciowe wytraca sie z roztworu siarczanu cynkowego w postaci Fe(OH)3. Wytracony wodorotlenek zelazo¬ wy posiada rozwinieta powierzchnie i podczas ope¬ racji oddzielania szlamów z gestwy powoduje ko¬ rzystne warunki fizyko-chemiczne do okludacji cynku w duzej masie szlamów. Tym samym w efek¬ cie tego nastepuje obnizenie uzysku lugowania.Niedogodnoscia sposobu oczyszczania wodnego roztworu siarczanu cynkowego od zelaza jest wpro¬ wadzanie z nadmanganianem potasowym do roz¬ tworu zanieczyszczenia w postaci jonu potasowego a z ruda manganowa (piroluzytem) miedzy innymi niklu, kobaltu i innych zanieczyszczen, które wply¬ waja niekorzystnie badz to na zuzycie energii elek¬ trycznej na jednostke produkcji badz na czystosc cynku katodowego.Przy duzej ilosci zelaza dwuwartosciowego do 747543 74754 4 roztworu siarczanu cynkowego wprowadza sie rów¬ niez nadmierna ilosc manganu, który podnosi opor¬ nosc elektrolitu, powoduje wzrost lepkosci elektro¬ litu oraz osadzanie sie w postaci narostów szlamu manganowego na anodach.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszanie niedogodnosci przy otrzymywaniu czystego cynku metoda hydroelektrometalurgiczna, zwlaszcza w czasie oczyszczania wodnego roztworu siarczanu cynkowego przeznaczonego do elektroli¬ tycznego wytwarzania cynku. Aby osiagnac ten cel wytyczono zadanie opracowania sposobu oczyszcza¬ nia wodnego roztworu siarczanu cynkowego od ze¬ laza, umozliwiajacego co najmniej ograniczenie stosowania utleniaczy stanowiacych zwiazki man¬ ganu.Zadanie wytyczone w celu usuniecia lub co naj¬ mniej zmniejszenia podanych niedogodnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze roztwór siarczanu cynkowego najdogodniej oczy¬ szczony z chloru zakwasza sie do pH .= 1,5—2,0 i wprowadza sie do niego siarczan miedziowy w ilo¬ sci 2 czesci wagowych Cu2+ na 1 czesc wagowa Fe2+ najkorzystniej w postaci wodnego roztworu, po czym po podgrzaniu roztworu do temperatury od 85 do 95°C miesza sie go w okresie do 1 godziny.Po przerwaniu mieszania lub w trakcie mieszania kieruje sie do roztworu srodek zobojetniajacy przy¬ kladowo techniczny tlenek cynku lub weglan cynku w ilosci zapewniajacej osiagniecie pH = 4,5—5,2 i tak przygotowana gestwe filtruje sie. Roztwór siarczanu cynkowego kieruje sie do dalszej przerób¬ ki w znany sposób. Szlam oddzielony w czasie fil¬ tracji poddaje sie prazeniu w temperaturze od 750 do 900°C w atmosferze utleniajacej naj dogodniej w piecu obrotowym, po czym uzyskana prazonke poddaje sie lugowaniu zax pomoca 15% roztworu kwasu siarkowego, zwlaszcza elektrolitu zwrotnego, przy utrzymaniu pH = 1 do 3, temperature okolo 60°C w oikresie okolo pól godziny intensywnie mie¬ szajac zawartosc lugownika. Nastepnie gestwe fil^ truje sie. Wodny roztwór siarczanu miedziowego i cynkowego zawraca sie do oczyszczania roztworu siarczanu cynkowego z zelaza dwuwartosciowego podczas, gdy szlam oddzielony w czasie filtracji kieruje sie do procesu przewalowego w którym dokonuje sie w znany sposób odzysku cynku i olo¬ wiu.Sposób otrzymywania czystego cynku metoda hydroelektrometalurgiczna wedlug wynalazku umozliwia wyeliminowanie prawie ze w calosci sto¬ sowanie rudy manganowej oraz nadmanganianu potasowego, co pozwala na uzyskanie wiekszej wy¬ dajnosci lugowania materialów cynkonosnych w roztworze kwasu siarkowego, poprawe wydajnosci pradowej podczas prowadzenia elektrolizy a takze poprawe czystosci cynku katodowego przez zmniej¬ szenie w nim niektórych zanieczyszczen. Sposób wedlug wynalazku umozliwia oczyszczenie roztworu siarczanu cynkowego z zelaza w ilosci co najmniej do 0,01 g/l.Sposób otrzymywania czystego cynku metoda hydroelektrometalurgiczna wedlug wynalazku pole¬ ga na tym, ze utlenione materialy cynkonosne za¬ wierajace tlenkowe zwiazki cynku luguje sie w roztworze kwasu siarkowego a zwlaszcza w elek¬ trolicie zwrotnym z wanien elektrolitycznych cyn¬ ku. Uzyskany roztwór siarczanu cynkowego oddzie- 5 la sie od osadów pozostalych po lugowaniu tlenko¬ wych zwiazków cynku na drodze. sedymentacji w odstojnikach a nastepnie przez filtracje na fil¬ trach. Nastepnie roztwór siarczanu cynkowego oczyszcza sie z chloru w znany sposób. 10 Roztwór siarczanu cynlkowego zawierajacy 110 g/l Zn, 32 g/l MgO, 1,9 g/l Fe++, 0,15 g/l Cd, 0,08 g/l As, 0,04 g/l Sb, 0,02 g/l Cu, 2,5 g/l Mn, 0,003 g/l Ni i 0,0078 g/l Co, kieruje sie do zbiornika zaopatrzo¬ nego w mieszadlo. Roztwór w zbiorniku zakwasza 15 sie az do osiagniecia pH = 1,5—2,0 i wprowadza sie do niego roztwór siarczanu miedziowego w ilosci 2 czesci wagowe Cu2+ na 1 czesc wagowa Fe2+, po czym klarowny roztwór podgrzewa sie do tempera¬ tury od 85 do 95°C. Nastepnie zawartosc zbiornika 20 miesza sie w ciagu 40 minut, po czym po przerwa¬ niu mieszania lub w trakcie mieszania kieruje sie do zbiornika techniczny tlenek cynku o skladzie: 62% wagowych Zn, 1,8% wagowych Pb, 0,01% wago¬ wych Fe2+, 4,5% wagowych Fe og, 1,5% wagowych 25 MgO, 2,5% wagowych CaO, 0,06% wagowych Si02 i 0,007% wagowych Cl. Techniczny tlenek cynku dodaje sie w ilosci, która zapewnia osiagniecie pH = 4,5—5,2. Tak przygotowana gestwe miesza sie w ciagu 30 minut utrzymujac ja w temperaturze 30 od 85 do 95°C.W czasie tej operacji nastepuje utlenienie Fe2+ do Fe3+, przy czym ilosc Fe2+ zmniejsza sie co naj¬ mniej do 0,02 g/l. Podczas wytracania Fe(OH)3 wy¬ tracaja sie równiez zwiazki miedzi jak CuOH, 35 , , .Cu(OH)2 i Cu. Po przereagowamu zelaza z siarcza¬ nem miedziowym przerywa sie w zbiorniku miesza¬ nie gestwy, po czym filtruje sie ja oddzielajac szlam zelazowo-miedziowy od roztworu siarczanu cynko¬ wego. Oczyszczony roztwór siarczanu cynkowego zawiera 110 g/l Zn, 32 g/l MgO, 0,02 g/l Fe og, 0,15 g/l Cd, 0,0001 g/l As, 0,0001 g/l Sb, 0,1 g/l Cu, 2,3 g/l Mn, 0,003 g/l Ni, 0,0077 g/l Co. Szlam zelazo¬ wo-miedziowy zawiera 10% wagowych Fe, 20% wa¬ gowych Cu, 3% wagowych Zn, 0,5% wagowych As, 0,2% wagowych Sb i 35% wagowych Hfi. Roztwór siarczanu cynkowego kieruje sie do dalszej prze¬ róbki znanymi metodami. Szlam zelazowo-miedzio¬ wy kieruje sie do prazenia w atmosferze silnie utle- 50 niajacej przykladowo w piecu obrotowym o dlugo¬ sci 10 metrów i srednicy 1,5 metra. Proces prazenia prowadzi sie w temperaturze 800°C.Uzyskana prazonka zawiera 25% wagowych Cu, glównie w postaci tlenku miedziowego, 12% wago- 55 wych Fe, glównie w postaci Fe^Os, 20% wagowych Zn, 8% wagowych Pb. Prazonke poddaje sie lugo¬ waniu w zbiorniku posiadajacym mieszadlo za po¬ moca 15% roztworu kwasu siarkowego albo zwrot¬ nego elektrolitu z elektrolizy cynku. W czasie lugo- 60 wania utrzymuje sie pH w gestwie w granicach od 1 do 3, temperature 60°C. Lugowanie prowadzi sie w ciagu 30 minut. Po wylugowaniu z prazonki mie¬ dzi uzyskana gestwe poddaje sie filtracji. Przesacz z filtru stainowi roztwór siarczanu miedziowego 65 i siarczanu cynkowego, który zawraca sie do pro-5 74754 6 cesu oddzielania roztworu siarczanu cynkowego.Osad z fiiltru stanowi sizlam zelazawo-cynkowy, który zawiera 15% wagowych Zn, 28% wagowych Fe, 0,5% wagowych Cu i 12% wagowych Pb. Szlam zelazowo-cynkowy kieruje sie do procesu przewa- lowego, w którym dokonuje sie odzysku cynku i olowiu. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania czystego cynku metoda hydroelektrometalurgiczna zlozony z procesu lugo¬ wania materialów cynkonosnych w roztworze kwa¬ su siarkowego a zwlaszcza w elektrolicie zwrotnym, oddzielania nierozpuszczalnej zawiesiny przez sedy¬ mentacje i filtracje, oczyszczania wodnych roztwo¬ rów siarczanu cynkowego, chlodzenie oczyszczonego roztworu oraz elektrolizy w wannach elektrolitycz¬ nych i stapiania katod cynkowych, znamienny tym, ze roztwór siarczanu cynkowego najdogodniej oczy¬ szczony z chloru zakwasza sie do pH = 1,5—2,0 i wprowadza sie do niego siarczan miedziowy w ilo¬ sci 2 czesci wagowych Cu2+ na 1 czesc wagowa Fe2+ najkorzystniej w postaci wodnego roztworu po czym po podgrzaniu roztworu do temperatury od 85 do 95°C miesza sie go w okresie do 1 godziny, przy czym po przerwaniu mieszania lub w trakcie mieszania kieruje sie do roztworu srodek zobojet- 5 niajacy przykladowo techniczny tlenek cynku lub weglan cynku w ilosci zapewniajacej osiagniecie; pH = 4,5—5,2 i tak przygotowana gestwe miesza sie w czasie pól godziny a nastepnie gestwe filtruje sie, przy czym roztwór siarczanu cynkowego kieruje sie do dalszej przeróbki w znany sposób podczas gdy szlam oddzielony w czasie filtracji poddaje sie pra¬ zeniu w temperaturze od 750 do 900°C w atmosferze utleniajacej naj dogodniej w piecu obrotowym, po czym uzyskana prazonke poddaje sie lugowaniu za pomoca 15% roztworu kwasu siarkowego, zwlaszcza elektrolitu zwrotnego, przy utrzymaniu pH = 1 do 3, temperatury okolo 60°C w okresie okolo pól go¬ dziny intensywnie mieszajac zawartosc lugownika, nastepnie gestwe filtruje sie, po czym wodny roz¬ twór siarczanu miedziowego i cynkowego zawraca sie do oczyszczania roztworu siarczanu cynkowego z zelaza dwuwartosciowego podczas gdy szlam od¬ dzielony w czasie filtracji kieruje sie do procesu przewalowego w którym dokonuje sie w znany sposób odzysku cynku i olowiu. 15 20 PL PL