Снурников, александр петрович. гидрометаллургия цинка — файл введение.doc

Алан-э-Дейл       15.09.2022 г.

Введение.doc

Снурников А. П. Гидрометаллургия цинка. — гидроме­таллургического в и полупродуктов. Библиогр. ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 5
Введение 7
^ Глава I. Подготовка сырья к металлургической переработке 19
§ 1.Транспортировка и хранение сырья 19
§ 2. Сушка концентратов и шихты 23
§ 3. Приготовление шихты для обжига 26
Глава II. Обжиг цинковых концентратов 27
§ 1.Теоретические основы процесса обжига 27
§ 2. Практика обжига 37
§ 3. Обжиг на дутье, обогащенном кислородом 55
§ 4. Утилизация тепла 60
§ 5. Пылеулавливание 65
§ 6. Обслуживание обжиговых печей 69
§ 7. Пути совершенствования процесса обжига в кипящем слое 80
Глава III. Подготовка огарка, возгонов и пылей к выщела­чиванию 85
§ 1. Охлаждение и транспортирование огарка 86
§ 2. Классификация огарка 89
§ 3. Окатывание ипрокаливание возгонов 97
§ 4. Отмывка вельц-окислов от хлора и фтора 100
§ 5. Сульфатизация свинцовых пылей 102
Глава IV. Выщелачивание огарка и других цинксодержащих материалов 104
§ 1. Теоретические основы процесса выщелачива­ния 106
§ 2. Схемы и способы выщелачивания 120
§ 3. Двустадийное непрерывное выщелачивание 128
§ 4. Одностадийная периодическая схема с довыщелачиваниемтвердого остатка 135
§ 5. Оборудование для выщелачивания 138
§ 6. Отделение раствора от твердого остатка 144
§ 7. Оборудование для отстаивания и фильтрации 150
§ 8. Гидрометаллургическаяпереработка цинко­вых кеков 158
§ 9. Выщелачивание пылей и возгонов 168
Глава V. Очистка растворов сульфата цинка от примесей 183
§ 1.Гидролитическая очистка 184
§ 2. Очистка цинковой пылью 198
§ 3. Вывод кобальта и никеля из процесса 214
§ 4. Химические методы очистки 220
§ 5. Очистка растворов от накапливающихся при­месей 225
Глава VI. Электроосаждение цинка 228
§ 1. Теоретические основы процесса электроосаж­денияцинка 228
§ 2 Технико-экономические показатели процесса электролиза 234
§ 3. Факторы, определяющие процесс электролиза 237
§ 4. Практика электролиза 250
§ 5. Условия получения цинка высокой чистоты 291
§ 6. Основные пути совершенствования электроли­за цинка 295
Глава VII. Плавка катодного цинка 298
§ 1. Конструкция электропечей для плавки цинка 299
§ 2. Обслуживание электропечей 305
§ 3. Разливка цинка 307
Глава VIII. Переработка полупродуктов и извлечение попут­ных компонентов 311
§ 1. Получение серной кислоты из газов обжи­говых печей 311
§ 2. Вальцевание цинковых кеков 326
§ 3. Переработка цинковых дроссов 331
§ 4. Производство кадмия из медно-кадмиевого кека 333
Глава IX. Охрана окружающей среды от загрязнений 349
§ 1. Очистка газов 349
§ 2. Очистка сточных вод 352
§ 3. Перспективы создания безотходной техноло­гии 359
Глава X. Охрана труда и техника безопасности 362
§ 1. Промышленная вентиляция 362
§ 2. Правила безопасности при работе с электро­оборудованием 364
§ 3. Правила обслуживания механизмов и прове­дения ремонтных работ 365
§ 4. Техника безопасности в металлургических цехах 366
^ Глава XI. Экономика гидрометаллургического производства цинка 377
Библиографический список 381
Предметный указатель 382

Предисловие222ВВЕДЕНИЕ33

Температура, К 298 573 692
Упругость паров, Па 14,69∙10 -12 1,63∙10-1 1,85
Температура, К 773 1178 1773
Упругость паров, Па 1,65∙ 10 2 988∙10 2 46332∙10 2

4123222333234224

Типы руды Zn Cu Pb Fe
Свинцово-цинковые 3-5 0,1-0,2 0,6-3,0 3-10
Медно-цинковые 5-8 1,5-5 15-30
Полиметаллические 2,5-7,5 0,3-1,7 1-2 3-13
Типы руды S As Sb
Свинцово-цинковые 4-14 0,01-0,04 0,01-0,02
Медно-цинковые 20-32
Полиметаллические 3-18 0,01-0,02 0,01-0,05

и г;

Тип шлака Zn Pb Сu Sn Fe SiO2 CaO MgO
Свинцовойплавки 10-17 1,2-3,0 0,6-08 следы 18-28 20-15 10-15 1-1,5
Медногопроизводства 5-10 0,1-0,3 0,35-05 27-30 32-34 2-5 0,5
Оловосодер­жащий 4,5-8,5 0,3-0,6 0,9-1,1 0,4-0,7 35 27 3,5 2
От плавки вторичногосырья 6-6,5 0,1-0,3 0,9-1,1 0,1-0,2 22-24 26-28 10-13 1-2
Пыли Zn Pb Cu Cd S As Sb Se Te
Свинцово-цинковая промышленность
От обжиговых печей 40-45 1-4 1-2 0,3-07 10
Агломерационные 1,3 57 1,2 10,3 0,47 1,3
От шахтных печей 12-20 55-65 1-3 6-8 0,4 0,1-0,2
Конверторные 9,5-12,4 44-56 1,2-1,6 0,2-0,6 3-5 7,5-15 0,4-0,7 0,08-0,1
Медная промышленность
От обжиговых печей КС 4-5 10-12 18
От многоподовых обжиговых печей 4,8 0,7 16 12
От печей КФП 3,42 0,52 17,3 0,17 0,12 0,0072 0,006
От отражательных печей 10-30 4-10 1-5 0,04 3,6 1,04 0,07
Конверторные 9-13 41-45 1,4-2,1 8,2 0,8 0,1
От шахтных печей 8-20 6-10 3-15 2-15

1 В Казахстане действует ГОСТ 3640-94 Цинк. Технические условия. — Взамен ГОСТ 3640-79 ; Введ. с 01.01.1997
2 В Казахстане действует СТ РК 1050-2002 Цинк в чушках. Технические условия. — Введ. с 01.07.2002.

Поиск по сайту:  

Введение.doc

Снурников А. П. Гидрометаллургия цинка. — гидроме­таллургического в и полупродуктов. Библиогр. ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 5
Введение 7
^ Глава I. Подготовка сырья к металлургической переработке 19
§ 1.Транспортировка и хранение сырья 19
§ 2. Сушка концентратов и шихты 23
§ 3. Приготовление шихты для обжига 26
Глава II. Обжиг цинковых концентратов 27
§ 1.Теоретические основы процесса обжига 27
§ 2. Практика обжига 37
§ 3. Обжиг на дутье, обогащенном кислородом 55
§ 4. Утилизация тепла 60
§ 5. Пылеулавливание 65
§ 6. Обслуживание обжиговых печей 69
§ 7. Пути совершенствования процесса обжига в кипящем слое 80
Глава III. Подготовка огарка, возгонов и пылей к выщела­чиванию 85
§ 1. Охлаждение и транспортирование огарка 86
§ 2. Классификация огарка 89
§ 3. Окатывание ипрокаливание возгонов 97
§ 4. Отмывка вельц-окислов от хлора и фтора 100
§ 5. Сульфатизация свинцовых пылей 102
Глава IV. Выщелачивание огарка и других цинксодержащих материалов 104
§ 1. Теоретические основы процесса выщелачива­ния 106
§ 2. Схемы и способы выщелачивания 120
§ 3. Двустадийное непрерывное выщелачивание 128
§ 4. Одностадийная периодическая схема с довыщелачиваниемтвердого остатка 135
§ 5. Оборудование для выщелачивания 138
§ 6. Отделение раствора от твердого остатка 144
§ 7. Оборудование для отстаивания и фильтрации 150
§ 8. Гидрометаллургическаяпереработка цинко­вых кеков 158
§ 9. Выщелачивание пылей и возгонов 168
Глава V. Очистка растворов сульфата цинка от примесей 183
§ 1.Гидролитическая очистка 184
§ 2. Очистка цинковой пылью 198
§ 3. Вывод кобальта и никеля из процесса 214
§ 4. Химические методы очистки 220
§ 5. Очистка растворов от накапливающихся при­месей 225
Глава VI. Электроосаждение цинка 228
§ 1. Теоретические основы процесса электроосаж­денияцинка 228
§ 2 Технико-экономические показатели процесса электролиза 234
§ 3. Факторы, определяющие процесс электролиза 237
§ 4. Практика электролиза 250
§ 5. Условия получения цинка высокой чистоты 291
§ 6. Основные пути совершенствования электроли­за цинка 295
Глава VII. Плавка катодного цинка 298
§ 1. Конструкция электропечей для плавки цинка 299
§ 2. Обслуживание электропечей 305
§ 3. Разливка цинка 307
Глава VIII. Переработка полупродуктов и извлечение попут­ных компонентов 311
§ 1. Получение серной кислоты из газов обжи­говых печей 311
§ 2. Вальцевание цинковых кеков 326
§ 3. Переработка цинковых дроссов 331
§ 4. Производство кадмия из медно-кадмиевого кека 333
Глава IX. Охрана окружающей среды от загрязнений 349
§ 1. Очистка газов 349
§ 2. Очистка сточных вод 352
§ 3. Перспективы создания безотходной техноло­гии 359
Глава X. Охрана труда и техника безопасности 362
§ 1. Промышленная вентиляция 362
§ 2. Правила безопасности при работе с электро­оборудованием 364
§ 3. Правила обслуживания механизмов и прове­дения ремонтных работ 365
§ 4. Техника безопасности в металлургических цехах 366
^ Глава XI. Экономика гидрометаллургического производства цинка 377
Библиографический список 381
Предметный указатель 382

Предисловие222ВВЕДЕНИЕ33

Температура, К 298 573 692
Упругость паров, Па 14,69∙10 -12 1,63∙10-1 1,85
Температура, К 773 1178 1773
Упругость паров, Па 1,65∙ 10 2 988∙10 2 46332∙10 2

4123222333234224

Типы руды Zn Cu Pb Fe
Свинцово-цинковые 3-5 0,1-0,2 0,6-3,0 3-10
Медно-цинковые 5-8 1,5-5 15-30
Полиметаллические 2,5-7,5 0,3-1,7 1-2 3-13
Типы руды S As Sb
Свинцово-цинковые 4-14 0,01-0,04 0,01-0,02
Медно-цинковые 20-32
Полиметаллические 3-18 0,01-0,02 0,01-0,05

и г;

Тип шлака Zn Pb Сu Sn Fe SiO2 CaO MgO
Свинцовойплавки 10-17 1,2-3,0 0,6-08 следы 18-28 20-15 10-15 1-1,5
Медногопроизводства 5-10 0,1-0,3 0,35-05 27-30 32-34 2-5 0,5
Оловосодер­жащий 4,5-8,5 0,3-0,6 0,9-1,1 0,4-0,7 35 27 3,5 2
От плавки вторичногосырья 6-6,5 0,1-0,3 0,9-1,1 0,1-0,2 22-24 26-28 10-13 1-2
Пыли Zn Pb Cu Cd S As Sb Se Te
Свинцово-цинковая промышленность
От обжиговых печей 40-45 1-4 1-2 0,3-07 10
Агломерационные 1,3 57 1,2 10,3 0,47 1,3
От шахтных печей 12-20 55-65 1-3 6-8 0,4 0,1-0,2
Конверторные 9,5-12,4 44-56 1,2-1,6 0,2-0,6 3-5 7,5-15 0,4-0,7 0,08-0,1
Медная промышленность
От обжиговых печей КС 4-5 10-12 18
От многоподовых обжиговых печей 4,8 0,7 16 12
От печей КФП 3,42 0,52 17,3 0,17 0,12 0,0072 0,006
От отражательных печей 10-30 4-10 1-5 0,04 3,6 1,04 0,07
Конверторные 9-13 41-45 1,4-2,1 8,2 0,8 0,1
От шахтных печей 8-20 6-10 3-15 2-15

1 В Казахстане действует ГОСТ 3640-94 Цинк. Технические условия. — Взамен ГОСТ 3640-79 ; Введ. с 01.01.1997
2 В Казахстане действует СТ РК 1050-2002 Цинк в чушках. Технические условия. — Введ. с 01.07.2002.

Поиск по сайту:  

Оборудование

Для получения и обработки применяется разное оборудование:

  1. Для термической обработки — печи, плавильни, горны.
  2. Для изменения шероховатостей поверхностей — шлифовальные станки, пескоструи.
  3. Для создания углублений, обработки кромок, торцов — долбежные, сверлильные, фрезеровальные станки.
  4. Для придания простой или сложной цилиндрической формы — токарные станки.
  5. Для разрезания заготовок — пилы, лазерные или гидроабразивные резаки.

Современное оборудование оснащается автоматическими системами управления, что ускоряет производство, минимизирует физические затраты со стороны человека.

Самодельный горн (Фото: Instagram / vetal7070)

Сырье для получения цинка

Основным источником получения цинка являются сульфидные, медно-свинцово-цинковые, медно-цинковые и свинцово-цинковые руды.

В сульфидных рудах цинк обычно присутствует в виде сфалерита или вуртцита, состав которых отвечает формуле ZnS, и марматита nZnS · mFeS. Спутниками цинка в полиметаллических рудах являются минералы и элементы.

В окисленных зонах месторождений цинксодержащих руд основными кислородсодержащими минералами цинка являются: смитсонит ZnCO3, цинкит ZnO и каламин ZnO·SiO2 ·H2O. Окисленные цинковые руды в настоящее время имеют подчиненное значение.

В сульфидных полиметаллических рудах содержание цинка обычно составляет 1…3 %. Эти руды имеют сложный состав. Все это обусловливает необходимость проведения предварительного обогащения руд по селективной схеме с получением нескольких концентратов.

Цинковые концентраты селективного флотационного обогащения полиметаллических руд содержат, %: Zn – 48…60; Pb – 1,5…2,5; Cu – 1…3; Cd – до 0,25; Fe – 3…10; S – 30…38, пустой породы – до 10.

Цинковые концентраты – комплексное дорогостоящее сырьё. Из них нужно извлекать цинк, свинец, медь, кадмий, серу, золото, серебро, ртуть, галлий, индий, таллий, селен, теллур и др.

Иногда при обогащении труднообогатимых медно-цинковых руд получают промежуточные продукты, содержащие 12…18 % Zn и 4…8 % Cu. Переработка этих материалов затруднена как на цинковых, так и на медных заводах.

Переработку цинковых концентратов в настоящее время осуществляют двумя методами – пирометаллургическим и гидрометаллургическим.

В основе пирометаллургического способа лежит процесс восстановления оксида цинка при 1000…1100 ºС, т. е. при температуре выше точки кипения металлического цинка, что обеспечивает выделение его в момент образования в парообразном состоянии и возгонку в виде паров:

ZnO + C = Znпар + CO; ZnO + CO = Znпар + CO2.

Пары цинка в дальнейшем конденсируют. Получение жидкого цинка дистилляцией возможно только в условиях сильно восстановительной атмосферы и полной герметизации применяемой аппаратуры.

В связи с тем что цинковый концентрат представляет собой сульфидный материал, а восстановление цинка возможно только из его оксида, дистилляции предшествует окислительный обжиг с полным удалением серы.

Возможны несколько вариантов аппаратурного оформления пирометаллургического способа получения цинка: в горизонтальных и вертикальных ретортах, в шахтных и электрических печах. Принцип действия положен в основу получения паров цинка в электротермической части кивцетного агрегата.

Получающийся пирометаллургическим способом цинк обязательно содержит большое количество металлов-примесей, возгоняемых вместе с ним или попадающих в него из выносимой газами пыли. Поэтому дистилляционный цинк, как и всякий черновой металл, нуждается в рафинировании.

Пирометаллургический способ применяют с момента возникновения цинкового производства. Доля выпуска цинка этим способом из года в год сокращается и в настоящее время составляет не более 20 %.

Гидрометаллургический способ является в настоящее время основным. Широкое распространение гидрометаллургии при производстве цинка обусловлено ее значительными преимуществами по сравнению с дистилляцией. К ним относятся:

  • извлечение большего количества цинка и сопутствующих элементов;
  • большая комплексность использования сырья;
  • высокое качество цинка;
  • высокая механизация трудоемких процессов.

По этому способу цинк выщелачивают раствором серной кислоты из предварительно обожженного концентрата. При выщелачивании цинк переходит в раствор в виде сернокислого цинка по реакции

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O.

При выщелачивании цинкового огарка в раствор частично переходят содержащиеся в нем компоненты. Качество получаемого электролитическим осаждением цинка зависит от чистоты раствора: чем чище раствор, поступающий на электролиз, тем более чистым получается товарный цинк. Поэтому перед электролизом раствор тщательно очищают от примесей.

Процесс электролитического осаждения цинка из очищенного раствора протекает по следующей суммарной реакции:

ZnSO4 + H2O = Zn + H2SO4 + 0,5O2

Цинк при электролизе осаждается на катоде, а на аноде регенерируется серная кислота, необходимая для выщелачивания свежих порций огарка, и выделяется кислород. Катодные осадки цинка переплавляют и разливают в слитки.

Кек (нерастворенный осадок), получаемый после выщелачивания, подвергают дополнительной переработке с целью доизвлечения из него цинка и других ценных компонентов.

Способы получения и добычи

Добыча и обработка проводится на природных рудниках. Потом расходное сырье доставляется до литейного предприятия, где происходит его переработка в конечный материал. Способы получения:

  1. Порошковый. При изготовлении сплавов используются порошки — смесь основных компонентов сплава по ГОСТу. С помощью специального оборудования порошок спрессовывается, ему придают определенную форму. После этого расходный материал спекают в промышленной печи.
  2. Литейный способ. Все компоненты будущего сплава сначала расплавляются, а потом перемешиваются. Смесь должна застыть.

Природные источники

Самое большое количество металлов содержится в земной коре. Их соединения можно найти в разных продуктах питания, воде, воздухе, химических веществах.

Природные соединения

Природные соединения:

  • сульфиды — киноварь, цинковая обманка, серный колчедан;
  • хлориды — каменная соль, сильвинит;
  • сульфаты — гипс, глауберова соль;
  • карбонаты — магнезит, доломит, известняк, мрамор, мел;
  • оксиды — красный, магнитный, бурый железняк;
  • нитраты — чилийская селитра.

Добыча руды (Фото: Instagram / dikomnw)

Способы добычи

Существует два способа добычи металлических руд:

  1. Открытый. Подразумевает разработку огромного карьера, который углубляется к центру. С его глубины на карьерных самосвалах руда вывозится наверх, где проходит дальнейшую переработку. Средняя глубина карьеров — 300 метров. Для разработки применяются крупные экскаваторы, земснаряды, карьерная техника. Карьерный метод добычи металлической руды применяется только, если после проверки почвы в ней было обнаружено более 57% руды. Главный недостаток карьера — малая глубина разработки.
  2. Закрытый. Подразумевает разработку шахт, которые могут уходить вниз на глубину нескольких сотен метров. Применяется, когда на поверхности после проверки было обнаружено менее 57% полезных руд. Внешне шахта напоминает колодец, который разветвляется в стороны на большой глубине. Главный недостаток — опасность для рабочих (частые обвалы, взрывы газов, большая вредность для здоровья).

Один из современных способов добычи металлической руды — СГД. Представляет собой гидромеханических метод добычи руды, который подразумевает создание глубокой шахты, снабженной трубопроводом с гидромонитором. Струя воды под большим напором подается в трубопровод. С ее помощью откалываются горные породы, которые всплывают наверх шахты. Эффективность данного способа небольшая, но он полностью безопасен для людей.

Шахта (Фото: Instagram / subcities)

Богатые рудники

Богатые железные рудники:

  1. Бакчарское железорудное месторождение.
  2. Абаканское железорудное месторождение.
  3. Абагасское железорудное месторождение.
  4. Курская магнитная аномалия.

Самые богатые месторождения алюминиевых руд находятся в

  • Венгрии;
  • Франции;
  • Индии;
  • Южной Африке;
  • Казахстане;
  • России;
  • Югославии;
  • Кольском полуострове;
  • Сибири.

Богатые месторождения медной руды расположены в США, Швеции, Канаде, России, Финляндии, ЮАР.

Медная руда (Фото: Instagram / alex_tango1910)

Гидрометаллургия

Методика, которая основана на проведении химических реакциях. Они протекают в различных растворах. Наиболее распространенные материалы, которые получаются подобным способом — никель, цинк, золото.

Пирометаллургия

Из расходного сырья металл извлекается под воздействием высоких температур. Для проведения данного способа применяются печи, плавильни. Этим методом получают чугун, свинец, сталь, никель, медь, хром

Для изготовления активных металлов важно использовать восстановители

Электрометаллургия

Подразумевает обработку расходного сырья электрическим током. Сила тока изменяется зависимо от преобладающих в составе руды компонентов. С помощью электрометаллургии получаются разные металлы — щелочноземельные, щелочные. Основные из них — алюминий, магний.

  1. С помощью металлов. Этот процесс называют металлотермией.
  2. С помощью водорода. С помощью этой методики можно получить материал с наименьшим количеством посторонних вкраплений.
  3. С помощью углерода или оксида углерода. Эта методика называется карботермией.

Свойства металла

Наш хрупкий герой — переходный металл синевато-белого цвета. На воздухе быстро окисляется, темнеет от пленки оксида.

В таблице Менделеева этот химический элемент находится в 12 группе (по старой классификации во II группе четвертого периода).

Особенности цинка:

  • атомный номер 30;
  • атомная масса 65,38 г/моль;
  • металлический блеск;
  • непрозрачность;
  • плотность 7,14 г/см3;
  • структура кристаллической решетки гексагональная.

Химические свойства цинка обусловлены его «темпераментом». До щелочноземельных металлов ему далековато, но в реакции он вступает охотно. В реакциях проявляет степени окисления 0; +2.

  • Цинк хороший восстановитель и активный металл.
  • Наш герой охотно реагирует с разбавленной азотной кислотой, с концентрированными серной и азотной кислотами.
  • С галогенами в присутствии паров воды может воспламениться.
  • С растворами щелочей образует гидрокомплексы.
  • При температуре красного каления (550-600°С) вступает в реакцию с водой, с сероводородом. При реакции выделяется водород.

Взаимодействие с металлами происходит в расплавленном состоянии, но это мало касается химических реакций.

Свойства атома
Название, символ, номер Цинк / Zincum (Zn), 30
Атомная масса
(молярная масса)
65,38(2) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация 3d10 4s2
Радиус атома 138 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 125 пм
Радиус иона (+2e) 74 пм
Электроотрицательность 1,65 (шкала Полинга)
Электродный потенциал -0,76 В
Степени окисления 0; +2
Энергия ионизации
(первый электрон)
 905,8(9,39) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 7,133 г/см³
Температура плавления 419,6 °C
Температура кипения 906,2 °C
Уд. теплота плавления 7,28 кДж/моль
Уд. теплота испарения 114,8 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 25,4 Дж/(K·моль)
Молярный объём 9,2 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=2,6648 c=4,9468 Å
Отношение c/a 1,856
Температура Дебая 234 K
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 116 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-66-6

Физические свойства цинка:

  1. Температуры плавления и кипения равны соответственно 427 и 907 ºС.
  2.  Нагрев до 100-150 градусов дает возможность прокатки и вытягивания металла; чем больше примесей в металле, тем более хрупким он становится.
  3. Хотите услышать «оловянный крик» — сгибайте и разгибайте пруток или металлическую пластинку. Правда, на крик это мало похоже, скорее треск или скрип. Но для незамысловатого фокуса на вечеринке сойдет.

В природе металл состоит из пяти изотопов:

  • Zn64;
  • Zn66;
  • Zn67;
  • Zn68;
  • Zn70.

Смесь металлов — это сплав

Сплавы для  промышленного использования содержат Zn-Al и Zn-Al-Cu. Почти всегда в состав добавляется магний (не более 0,1%). Сплавы цинка делятся на антифрикционные и литейные.

  • Марки антифрикционных сплавов: ЦАМ9-1,5; ЦАМ10-5.
  • Литейные марки: ЦА4, ЦА4М1, ЦА30М5.

Оборачивание цианистых растворов

После осаждения благородных металлов в обеззолоченном растворе остается избыток цианида, который необходимо возвратить на выщелачивание либо обезвредить и отбросить. Последнее дорого и сложно: цианид и его комплексы с медью и другими металлами токсичны даже в малых дозах, кроме того, и малые остатки благородных металлов в большой массе растворов представляют значительную ценность.

Лучший вариант (наиболее полное оборачивание) ограничен «утомляемостью» растворов, которые по мере накопления в них цианистых комплексов меди, цинка, железа и других соединений все хуже выщелачивают золото, несмотря на подкрепление их свежим цианидом. Утомляемость становится заметной уже в присутствии 0,03 % меди или 0,05 % цинка.

Основную массу раствора после осаждения золота возвращают на выщелачивание; однако часть его в виде бедных промывных растворов приходится сбрасывать в отвал, иначе не удавалось бы компенсировать постоянный приход воды на промывку хвостов и осадков. Сточные воды несут с собой небольшие количества цианистого натрия, а также ионы Fe (CN)4-6, Сu (CN)(n-1)-n, Zn (CN)2-4, SCN–, CNO– и другие соединения.

Рис. 100. Схема очистки сточных растворов золотоизвлекательных фабрик:1 – хвостохранилище; 2 – мешалки; 3 – отстойники

В хранилище для отходов, представляющее собой искусственный прудок, поступают хвосты цианирования и обеззолоченные растворы. Из верхнего осветленного слоя жидкость периодически набирают в мешалку, где ее обрабатывают хлорной известью. Цианид и содержащие его комплексные соединения окисляются до цианата, который в свою очередь гидролизуется:

ОN– + ОСl– = CNO + Сl,

CNO– + 2Н2О = NH+4 + СО2-3.

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сферев инвестиционной

Бизнес и финансы

БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги — контрольЦенные бумаги — оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Понятие о металлургии

Металлургия — получение металлов из руд — один из древнейших видов человеческой деятельности. Еще во втором тысячелетии до н. э. в Египте умели выплавлять железо из железной руды. Так называемый железный век пришел на смену бронзовому, тот, в свою очередь, наступил после каменного.

Получают металлы из рудных полезных ископаемых. Например, халькопирит или медный колчедан — сырье для производства железа, меди и серы (Рис. 1). Химическая формула минерала CuFeS2. Металлы в составе других руд находятся в виде оксидов или солей неорганических кислот, химически связанных катионов.

Рис. 1. Халькопирит

Суть металлургического процесса заключается в восстановлении положительных ионов до свободных атомов металла. Используют в качестве источников электронов углерод и его соединения, водород, металлы. В процессе восстановления катионы получают недостающие электроны. Происходит восстановление электронных оболочек металла. Схема процесса:

Ме+n + ne- → Me, где

  • Ме+n — металл в окисленной форме;
  • +n — степень окисления;
  • ne- — количество присоединяемых электронов;
  • Ме — металл в восстановленной форме.

Электролиз

Электролиз расплавов оксидов, солей и гидроксидов проводят для получения металлов, расположенных в ряду активности от лития до марганца. Электролиз водных растворов служит для производства менее активных металлов (Рис. 5).

Рис. 5. В цехе электролиза

Электролиз расплавов

Катодные (восстановительные)процессы. На катоде происходит восстановление катионов металлов и водорода или молекул воды.

  • Для растворов кислот: К(-) Н+ + 2 е- ⟶H2↑.
  • Для растворов солей или щелочей: К(-) Mn+, H2O.

Характер восстановительного процесса зависит от значения стандартного потенциала металла:

Li, Cs, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al

Катионы этих металлов не восстанавливаются, восстановлению подвергаются молекулы воды 2 H2O +2 е- ⟶H2 + ОН-

Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Pb

Катионы этих металлов восстанавливаются одновременно с молекулами воды, поэтому на катоде одновременно выделяются и H2 и металл

Bi, Cu, Ag, Hg, Pt, Au

Катионы этих металлов легко и полностью восстанавливаются на катоде

Биометаллургия

Способ, основанный на биохимических процессах с участием микроорганизмов. Метод получил распространение на Западе, так как позволяет меньше загрязнять окружающую среду. Биометаллургия служит для получения меди, серебра, никеля, свинца, урана, рения и ряда других металлов.

Кроме собственно добычи металла из природных соединений (руд), металлургия включает в себя вторичную переработку сплавов и металлических изделий. Минеральные ресурсы Земли огромны, но конечны, а переплавка бывших в употреблении изделий бывает выгоднее и проще. Иногда обработку металлов тоже относят к металлургии, поэтому можно сказать, что это действительно одна из самых крупных областей промышленности.

Смотри также:

  • Общие научные принципы химического производства (на примере промышленного получения аммиака, серной кислоты, метанола). Химическое загрязнение окружающей среды и его последствия
  • Природные источники углеводородов, их переработка
  • Высокомолекулярные соединения. Реакции полимеризации и поликонденсации. Полимеры. Пластмассы, волокна, каучуки
  • Применение изученных неорганических и органических веществ

Технологии и оборудование гидрометаллургического производства вольфрама

Технологические линии, используемые в гидрометаллургии, являются уникальными, и как правило, проектируются индивидуально (без возможности внедрения готовых типовых комплексов).

В состав линии входит множество установок, аппаратов, механизмов, поставляемых отдельными узкоспециализированными машиностроительными предприятиями (10-20 основных групп):

  • Емкостное и теплообменное оборудование;
  • Насосное, фильтровальное оборудование;
  • Оборудование измельчения – дробилки, мельницы;
  • Печи и сушильные установки;
  • Системы механической транспортировки, дозирования – питатели, конвейеры;
  • Системы газоочистки и т.д.

Мировые лидеры по добыче и переработке вольфрама – РФ и Китай. Как увязанный с этим процесс, в машиностроении наиболее эффективные предложения по технологическому оборудованию для вольфрамовой отрасли на сегодняшний день представлены узкопрофильными производителями из Китая – более низкая цена при высоком качестве, и из России – гарантия быстрого обслуживания и поставки комплектующих.

Тенденция химического передела (переработки вольфрамсодержащего сырья) направлена в сторону перехода к производству с минимальным количеством промышленных отходов, в том числе и жидких (кислых сточных ввод): преимущество отдается технологиям, с помощью которых осуществляется наиболее эффективное и бережное природопользование.

Основным технологическим методом получения оксида вольфрама, имеющим промышленное распространение как в России, так и в других странах мира, является автоклавно-содовое выщелачивание.

Основные преимущества этого метода:

  • высокая безопасность, относительно высокая степень вскрытия;
  • относительно невысокая температура всех стадий процесса;
  • возможность регенерации вскрывающего реагента;
  • замкнутый технологический цикл (отсутствие сточных вод).

Одно из ключевых направлений применения вольфрама в гражданской промышленности – изготовление твердосплавного инструмента для механической обработки металлов и неметаллических конструкционных материалов, а также добывающих отраслей. В оборонно-промышленном комплексе сплавы на основе вольфрама используются в производстве снарядов и танковой брони.

Кислотное выщелачивание золотосурьмяного концентрата с последующим получением катодной сурьмы при электролизе растворов трихлорида сурьмы и пульпы

Детально исследованы новые растворители сульфида сурьмы на основе галогенидов железа для осуществления реакции по схеме:

                                                  2Sb2S3 +6 MeA3 =2Sb A3 +6 MeA2 +3S,                                                                       (1)

где, A- Cl , F, Br, I; Me-Fe.

Теплоты образования составили, ккал /моль: SbF3 -217; SbCl3-91; SbBr3-62; SbI3-23. Ядерные расстояния Э-Г для SbF3-2.03; для SbCl3-2.33; для SbBr3-2.51 и для SbI3-2.67. Термодинамически более предпочтительно перевод сульфида сурьмы в раствор в виде SbF3 и SbCl3.

Поэтому наиболее целесообразно использовать соединения железа (III) на основе HCl и HF.

Кислотное окислительное выщелачивание антимонита растворами галогенидов железа, позволяет создать ряд замкнутых технологических схем, по которым можно извлекать не только цветные, но и элементарную серу и благородные металлы из Au-Sb концентратов .

В качестве растворителей антимонита применяли растворы FeС1з, и имело место следующие основные реакции:

                                  Sb2S3 +6 FeCl3 = 2 SbCl3 +6 FeCl2 + 3S                                                                                          (2)

   Sb2S3 + Fe3+ + 6С1- = 2SbCl3 + Fe2+ + 3S, ΔF= +196,98 кДж, lgK=-144,42                                                              (3)

Из кека кислотного выщелачивания после удаления S выделяется золото известными методами.

Феррохлоридное выщелачивание Au-Sb концентратов имеют ряд преимуществ перед распространенным сульфидно-щелочным выщелачиванием сурьмусодержащих материалов, так как позволяет получить высокое извлечение металла, исключить получение образование балластных растворов в процессе электролиза.

Оптимальные условиям перевода сурьмы в раствор из сарылахских Au-Sb концентратов, содержащих 62% Sb, 25% S, 14 г/т Au были определены: концентрация хлорного железа 300-560 г/л; соляной кислоты 10-25 г/л; Т: Ж=1:5; температура процесса 80-95oC и время выщелачивания 3 часа. При этих условиях сурьма переходила в раствор на 99.1-99.3%. Золото практически оставалось в кеке на 95- 96.0%, содержание золота в нем было 11 г/т, а содержание сурьмы — 3.3-4.0%.

Электролиз растворов осуществляли в диафрагменом электролизе с диафрагмой из бельтинга при напряжении 2В, силе тока 10 A и температуре 50-70 oC в течение 16 часов для получения высококачественной катодной сурьмы. Катодный металл после плавки с соответствующими флюсами позволял получить сурьму марки СуО, с содержанием Pb 0.2 %, Sn 0.07 %. Прямое извлечение сурьмы в металл 92.4 -96.4 %. После снижения содержания сурьмы до 3.7-7.6 г/ л и обогащения его хлорным железом до 560 г/л, раствор возвращался обратно на выщелачивание концентрата .

Развиваются исследования по непосредственному электролизу пульп для прямого производства сурьмы из сульфидов сурьмы, подтвержденные практикой .

Процесс выщелачивания осуществляется в специальном аппарате путем взаимодействия сурьмяных ионов с сульфидами сурьмы по реакции:

                                                                  3Sb(V) + Sb2S3 -> 5Sb(III) + 3S.                                                                       (4)

Процесс электролиза пульп является комбинацией процессов выщелачивания и электроосаждения. Присутствие сульфида сурьмы обеспечивает наличие сурьмяных ионов на аноде в количестве, эквивалентном количеству сурьмы, осажденной на катоде, так что поддерживается баланс и стабильность состава раствора электролита. Из-за диффузионных процессов анодные продукты перемещаются к катоду, т.е. пульпа играет роль диафрагмы или даже «активной восстановительной диафрагмы», благодаря которой наблюдается высокий выход по току. В этих условиях не наблюдается образования «взрывчатой» сурьмы. Эффективность процесса выщелачивания сурьмы и эффективность выхода по току на катоде, как главных параметров для этого процесса, составляет ~ 90%. Расход электроэнергии соответствует теоретическому количеству растворенной сурьмы из руды, и расход ее при электроосаждении составил 1200-1700 кВт-ч на 1 т сурьмы. Потери химических веществ эквивалентны количеству веществ, удаленных с осадком при фильтрации. Катодная сурьма после плавки и литья содержала, %: 99.84 Sb; 0.023 Pb; 0.025 As; 0.008 Fe; 0.054 Си.

Фторид сурьмы применяют в качестве электролита при электролитическом рафинировании сплавов сурьмы.

Пентахлорид сурьмы как растворитель сурьмяных руд для получения триоксида сурьмы Пентахлорид сурьмы более эффективен, чем FeCl3 и при этом исключается возможность загрязнение триоксида сурьмы ионами железа в процессе гидролиза, исключается также необходимость в приобретении специальных реагентов для выщелачивания сульфида сурьмы, исключается необходимость завоза окислителя на предприятия, расположенные в труднодоступных районах крайнего Севера.

В качестве растворителя антимонита применяли растворы:

Sb2S3 +3 SbCl5 = 5SbCl3+ 3S;                                                                                                                                             (5)

Sb2S3 +3HSbCl6 = 5SbCl3+ 3S+HCl.                                                                                                                                  (6)

Sb2S3 + 3H2O2 + 6HC1 = 2SbCl3 + 3S + 6H2O, ΔF = -756,78 кДж, lgK = 554,81.                                        (7)

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.