Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 02.11.1974 Opis patentowy opublikowano: 30.10.1975 79918 KI. 40a, 17/06 MKP' C22b 17/06 ^LNIA Twórcywynalazku: Zenon Adamczyk, Adam Gierek, Stanislaw Tochowicz, Stanislaw Wolff, Zdzislaw Kwiek, Andrzej Stanek, Grazyna Tyniecka, Wilhelm Zych, Jan Olearnik, Alfred Drozdek, Janusz Gajda, Jerzy Gierek, Krystian __.. ._. Stencel, Barbara Podsiadlo Uprawniony z patentu tymczasowego: Huta Metali Niezelaznych „Szopienice", Katowice (Polska) Sposób otrzymywania gabki kadmowej z przemyslowych roztworów siarczanu kadmu Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania gabki kadmowej z przemyslowych roztworów siarczanu kadmu, nadajacej sie do dalszego pirometalurgicznego przerobu na kadm metaliczny.Dotychczas znany sposób otrzymywania gabki kadmowej opiera sie na procesie cementacji kadmu z roz¬ tworów kadmowych przy pomocy cynku. Cementacja zachodzi w bebnach obrotowych wypelnionych blachami cynku katodowego. Sciana czolowa bebna zamknieta jest plyta z nawierconymi otworami, przez które wyplywa gabka kadmowa zbierajaca sie w skrzyniach osadowych umieszczonych pod bebnem. Proces cementacji prowadzi sie w temperaturze 20-50°C dozujac do bebnów gazowych dwutlenek siarki. Podstawowym produktem procesu jest gabka kadmowa, zawierajaca stosunkowo duze ilosci cynku metalicznego bo okolo 3—7%. Celem zmniejsze¬ nia zawartosci cynku w produkcie przeprowadza sie jego dodatkowe wzbogacenie polegajace na lugowaniu przy pomocy kwasu siarkowego przy kwasowosci okolo pH-2. Po procesie wzbogacania gabka kadmowa zawiera 85—91% kadmu. Po jej wyplukaniu i odfiltrowaniu gabka kadmowa kierowana jest do przetopu w piecach destylacyjnych w celu otrzymania z niej kadmu metalicznego. Lugi pocementacyjne zawierajace 0,2-0,4 g/l kav!."r.'j oraz 40—60 g/l cynku stanowia produkt odpadowy.Wada tego sposobu jest jego niska efektywnosc, przewleklosc procesu i niestabilna jakosc produktu. Niska efektywnosc procesu wynika ze stosunkowo duzej zawartosci kadmu w lugach pocementacyjnych. Powodem tego jest mala róznica wartosci potencjalów normalnych cynku i kadmu bowiem potencjal cynku UZn = — 0,763 a kadmu ll£d = — 0,402. Na zwiekszona zawartosc kadmu w lugach pocementacyjnych wplywa równiez duza koncentracja cynku w roztworach, spowodowana przyrostem jonów Z* w trakcie cemen¬ tacji. W trakcie cementacji w bebnach obrotowych czesc cynku w postaci drobnych blaszek zanieczyszcza gabke kadmowa co powoduje koniecznosc prowadzenia procesu jej wzbogacania. Opisane wady wplywaja na przewlek¬ losc procesu i koniecznosc stosowania duzej ilosci urzadzen.Gabke kadmowa otrzymana przedstawionym sposobem charakteryzuje niejednorodnosc skladuchemicz- nego (od 85—91% Cd) oraz niejednorodna jakosc w poszczególnych okresach okreslana ciezarem wlasciwym gabki. Wymienione wartosci jakosciowe maja decydujacy wplyw na moc przerobowa oraz uzysk w pirometalur- gicznym procesie otrzymywania kadmu metalicznego. Dodatkowa uciazliwoscia dotychczasowego sposobu ce-2 79918 mentacji jest koniecznosc stosowania dodatku dwutlenku siarki co pogarsza warunki b.h.p. na stanowiskach pracy oraz powoduje zanieczyszczanie atmosfery.Celem wynalazku jest intensyfikacja i uproszczenie procesu otrzymywania gabki kadmowej otrzymywanie produktu o stabilnej jakosci oraz usuniecie emisji dwutlenku siarki. Cel ten zostal osiagniety w ten sposób ze do cementacji kadmu uzyto sproszkowany glin metaliczny prowadzac jedno lub dwustopniowy proces cementacji w temperaturach 60—90°C przy pH 2-5, stosujac nadmiar glinu od 5-40%. Cementacja kadmu sproszkowanym glinem metalicznym przebiega wedlugreakcji: i . * 3Cd++ +2 Al0 -? 3Cd° + 2AI++* Szybkosc tej reakcji jest duza ze wzgledu na duza róznice potencjalu miedzy kadmem a glinem (U£d = — 0,402 a U^! = — 1,66). Zasadnicze korzysci wynikajace ze stosowania sposobu wedlug wynalazku ^ to: niskie zuzycie glinu ze wzgledu na jego trójwartosciowosc oraz maly ciezar atomowy, prosty sposób oczysz- *'i czania kadmu od glinu, mozliwosc uzyskiwania jednorodnej gabki kadmowej o dobrej jakosci o zawartosci kadmu okolo 93%, poprawa warunków bhp i ochrona srodowiska ze wzgledu na wyeliminowanie emisji dwutlenku siarki * oraz zmniejszenie strat w lugach pocementacyjnych.Wynalazek jest przedstawiony w przykladach wykonania. Cementacje kadmu za pomoca sporoszkowanego glinu przeprowadza sie w dwojaki sposób. Jako cementacje jednostopniowa lub dwustopniowa.Przyklad I. Cementacje jednostopniowa przeprowadza sie w lugownikach zaopatrzonych w mieszadlo lub winnych urzadzeniach zapewniajacych mieszanie. Sproszkowany glin dozuje sie do roztworu kadmowego porcjami w temperaturze od 60—90°, az do uzyskania w roztworze sladowych zawartosci jonów Cd"*. Na po¬ czatku cementacji utrzymuje sie pH w granicach 4—5, a pod koniec procesu od 2 do 3. Takie stezenie jonów wodorowych zapobiega hydrolizie zwiazków trójwartosciowego glinu. Po zakonczeniu procesu cementacji gabke kadmowa po odfiltrowaniu kieruje sie do procesu pirometalurgicznego, a lugi pocementacyjne wylacza z obiegu.Dane z procesu cementacji jednostopniowej obrazuje ponizsza tabelka. W tabelce podane sa wartosci srednie z szeregu prób.Roztwór IloscAl Produkty ^vstepny^—w stosunku do gabka kadm* lug pocemen- g/ICd teoretycznie %Cd tacyjny potrzebnej% g/l Cd 31,8 130 87 0,3 Przyklad II. Cementacje dwustopniowa przeprowadza sie w lugowniku zaopatrzonym w mieszadlo lub innym urzadzeniu umozliwiajacym mieszanie roztworu. Po podgrzaniu roztworu kadmowego do temp. 60°C — 90°C dozuje sie sproszkowany glin w ilosci 105% w stosunku do teoretycznie potrzebnej. Po tej operacji otrzymuje sie gabke kadmowa o wysokiej zawartosci kadmu, która kieruje sie do przetopu w piecach destylacyj¬ nych. Rozdzial gabki kadmowej od roztworu po cementacji odbywa sie droga dekantacji i filtracji. Roztwory po cementacji zawierajace ok. 4 g/l kadmu poddaje sie drugiemu etapowi cementacji w osobnym lugowniku lub innym urzadzeniu umozliwiajacym mieszanie. Cementacje drugiego stopnia przeprowadza sie w temp. 60—90°C oraz stezeniu jonów wodorowych pH od 2—3. Sproszkowany glin dozuje sie porcjami az do uzyskania w roztwo¬ rze sladowych zawartosci jonów Cd"*. Gabke kadmowa z drugiego stopnia cementacji po zdekantowaniu zwraca sfe do I stopnia cementacji w celu wzbogacenia i wykorzystania nadmiaru cementatora. Lugi pocementacyjne z minimalna zawartoscia kadmu, eliminuje sie z obiegu.Dane z procesu cementacji dwustopniowej obrazuje ponizsza tabelka. W tabelce ujete sa srednie wartosci uzyskane z szeregu prób.Roztwór Ilosc Al Produkty wstepny w stosunku do gabka kadmowa roztwór Uwagi g/l Cd teoretycznie % Cd pocementacyjny potrzebnej% 9/I Cd 31,8 105 93 , 4-^*" I stopien cementacji 4 140 72 0,02 II stopien cementacji79918 3 PL PL