Исследование и разработка процессов получения высококачественного цинка из сырья с повышенным содержанием кобальта и никеля

• Автор: Колесников, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 341 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Обзор литературы

1.1.1. Обжиг

1.1.2. Выщелачивание продуктов обжига

1.1.2.1. Технологические схемы.

1.1.2.2. Извлечение в раствор кобальта и никеля

1.1.2.3. Выщелачивание цинковых огарков

1.1.3. Цементация примесей.

1.1.4. Утилизация цементных продуктов и цинковых кеков.

1.1.5. Электролиз
1.2. Выбор направлений исследования
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ, ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ .
2.1. Методики лабораторных исследований
2.1.1. Обжиг.
2.1.2. Выщелачивание.
2.1.3. Цементационная очистка растворов
2.1.4. Вельцпроцесс.
2.1.5. Электролиз
2.2. Методика промышленных испытаний.
2.3. Исходные материалы
2.4. Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. ПОВЕДЕНИЕ Со и 1 НА СТАДИИ ОБЖИГА И
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.
3.1. Соединения Со и М в обожженных цинковых концентратах
3.2. Прогностический расчет выхода кеков.
3.3. Выщелачивание огарков с различным содержанием Со и
3.4. Разработка мероприятий по снижения перехода в раствор Со и 1
3.4.1. Выщелачивание огарка крупности от минус 0,1 до 1 мм
3.4.2. Мероприятия по снижению поступления илов на измельчение
3.5. Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ЦЕМЕНТАЦИИ ПРИМЕСЕЙ ЦИНКОМ И И РАЗРЯДА ПРИ ЭТОМ КАТИОНОВ ВОДОРОДА
4.1. Цементация примесей металлическим цинком.
4.2. Регенерация водорода в процессе цементации примесей
4.3. Очистка растворов от кадмия
4.4. Очистка растворов от никеля
4.5. Очистка от мышьяка и поведение добавок соединений сурьмы и меди
4.6. Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЦЕМЕНТАЦИЮ ПРИМЕСЕЙ
5.1. Влияние содержания железа в растворах на цементацию примесей
5.2. Влияние содержания кобальта в исходном растворе
5.3. Влияние добавки активаторов сурьмы и меди
5.4. Совместное влияние сурьмы и меди и температуры процесса
5.5. Цементация Со2 и 2 в присутствии добавки цинкового концентрата
5.6. Цементация кобальта в присутствии добавок сульфата свинца
5.7. Цементация примесей в присутствии свинцового кска
5.8. Цементация примесей в присутствии катионов серебра.
5.9. Цементация цинковой пылью, содержащей свинец.
5.9.1. Влияние размера частиц цинковой пыли и ее расхода
5.9.2. Отработка технологии производства цинковой пыли со РЬ
5.9.3. Цементация пылыо, полученной из расплава цинка марки
ЦОА и ЦЗ.
5.9.4. Цементация пылыо, полученной из расплава цинка марки
ЦОА и металлического свинца.
5 Выводы к главе 5
ГЛАВА 6. КИНЕТИКА И ЭЛЕКТРОХИМИЯ ЦЕМЕНТАЦИИ
6.1. Влияние скорости перемешивания и других факторов.
6.2. Кинетика цементации Со2 в присутствии добавок 4
6.3. Кинетика цементации Со2 цинковой пылыо, содержащей свинец
6.4. Кинетические зависимости цементации никеля
6.5. Обобщение данных кинетики цементации примесей.
6.6. Расчет кинетических констант
6.7. Электрохимические расчеты в процессе цементации.
6.8. Расчеты скоростей разряда водорода при цементации.
6.9. Практическое приложение результатов кинетических исследований .
6 Выводы к главе 6.
ГЛАВА 7. ПОВЕДЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПРОЦЕССАХ ЦЕМЕНТАЦИИ И ЭЛЕКТРОЛИЗА.
7.1. Внесение изменений методики определения нефтепродуктов и 9 АПАВ
7.2. Электрохимическое перенапряжение и двойной электрический
7.3. Влияние органических веществ на цементацию примесей
7.4. Влияние органических веществ на электролиз цинка
7.4 Влияние нефтепродуктов
7.4.2. Влияние флокулянтов.
7.4.3. Влияние реагентов экстракции индия
7.4.4. Влияние добавок столярного клея, лигносульфоната и лакрицы
7.5. Исследования но подбору пенообразователей на электролиз цинка
7.6. Выводы к главе 7
ГЛАВА 8. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
8.1. Организация предварительной стадии очистки растворов от меди
8.2. Подбор режимов выщелачивания кека.
8.3. Новые технологии в схеме переработки кека.
8.4. Использование новых активирующих добавок на стадии цементации .
8.4.1. Разработка технологии получения Сисодержащего раствора .
8.4.1.1. Опьмывка медного кека.
8.4.1.2. Влияние конечной кислотности раствора на отмывку
8.4.1.3. Влияние расхода раствора серной кислоты и отработанного электролита
8.4.1.4. Влияние Ж Т
8.4.1.5. Влияние температуры.
8.4.1.6. Влияние продолжительности отмывки.
8.4.1.7. Обобщение результатов по отмывке медного кека.
8.4.1.8. Получение Сисодержащего раствора из отмытого медного кека
8.4.2. Проверка нового Сиактиватора в процессе цементации
8.4.3. Лабораторный электролиз на очищенных растворах
8.4.4. Схема приготовления медного раствора в цехе.
8.4.5. Промышленные испытания
8.5. Промышленные испытания использования оксида сурьмы Ш.
8.6. Разработка технологии, исключающую трудную сдирку цннка
8.6.1. Причины трудной сдирки цинка
8.6.2. Решение проблем с трудной сдиркой в заводских условиях
8.7. Разработка процесса подготовки цинковых кеков и цементных
промпродуктов к вельцеванию
8.7.1. Сравнительные исаедования вельцевания цинкового и кобаль
того кека
8.7.2. Исследования по снижению механического выноса из печи
8.8. Выводы к главе 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Ситуация усложнилась при переработке на заводе цинковых концентратов и окисленных руд с высоким содержанием Со и Ш и, как следствие, повышение содержания этих металлов в цинковых растворах, направляемых на цементационную очистку. В создавшейся ситуации возникла необходимость более глубокого изучения процесса цементации кобальта и никеля. Указывается 1, что самым распространенным способом очистки цинковых растворов от кобальта является цементация его цинковой пылью с добавкой активаторов, в качестве которых чаще всего используют мышьяк и сурьму в виде солей, окислов или простых веществ. Причем, как правило, усиление активации цинковой пыли происходит, когда в раствор вводят сурьму и мышьяк с ионами меди ,. В некоторых работах показывают преимущество ведения очистки от Со2 и М2 с применением активатора сурьмы в пятивалентном состоянии в количестве 0,0,4 мгл . В других работах используют на стадии цементации Со2 и М2 цинковую пыль с включениями свинца, алюминия, меди и сурьмы . В патенте предложено вести очистку сульфатного раствора цинка от примесей цементацией цинковой пылью, содержащей в А1 0,,, РЬ 0,1 и иногда Си 0,0,1. Сплав для получения цинковой пыли готовят добавкой РЬ и чистого цинка к сплаву цинка с алюминием ,с. Процесс очистки цинковой пылью ведут в 2е стадии но принципу противотока. Цинковую пыль, содержащую выше указанные примеси, подают с избытком на 2ю стадию цементации, на которой удаляют из раствора Со2 и i2. По крайней мере, часть полученного цементного осадка с избытком цинковой пыли подают на 1ю стадию цементации для осаждения из раствора Сс и Си2. Авторы исследовали влияние РЬО и оксидов, образующихся на первом переделе по Гаррису, представляющих смесь окисленных соединений свинца и сурьмы. При этом показано, что оксиды свинца в растворе способствуют более полному осаждению Со2 и М2 при их цементации цинковой пылью. Для повышения эффективности осаждения т2 в работах , предложено вводить цинковые кски, а также сульфиды свинца и цинка. В патентах Австралии предлагают при очистке растворов добавлять кроме сурьмы соли свинца 0 мгл и серу 0, гл, активированный уголь, бентонит, известняк. Цинк электролитный завод в ОеЬап Индия вступил в строй в г . В г завод был расширен до тыс. При этом был введен процесс очистки электролита посредством добавки КЗЬ тартрата с Хппылью для цементации примесей. Расход цинковой пыли составлял кгт цинка, однако в он постоянно возрастал, достигнув кгт изза снижения чистоты сырья. На основе исследований по сокращению расхода пыли была разработана 2х стадийная схема очистки. Первая стадия предусматривает заниженную подачу цинковой пыли, а образующийся меднокадмиевый кек выводят из процесса. На второй стадии также подают цинковую пыль, а отделенный в гидроциклоне кек возвращают на 1 стадию очистки. Внедрение 2х стадийного способа на заводе снизило расход цинковой пыли до кгт. Описывается технология трех стадийной очистки. На 1ой стадии оборотной цинковой пылью со ой стадии при С цементируют полностью Си и Сс1 и значительную часть Со. Осадок отделяют в 2х сгустителях диаметром 9 м. Слив подогревают до С и подают на 2ю стадию каскад из 4х чанов. Здесь удаляют остатки Со путем подачи 5Ьз в 1й чан и цинковой пыли в 1й, 3й и 4й чаны. Избыток цинковой пыли вместе с осадком Со отделяют от раствора в гидроциклонах и возвращают на 1ю стадию очистки. Слив гидроциклона поступает на 3ю стадию, которая служит для окончательной очистки и является буфером для раствора перед подачей его на фильтрацию. На 3ю стадию подают небольшое количество цинковой пыли для предотвращения перехода из осадка в раствор кобальта, кадмия и меди. Для лучшей фильтрусмости раствора поддерживают на уровне 3,,8. Фильтрацию ведут на фильтр прессах через пропиленовую ткань и крафтбумагу. Отфильтрованный раствор подают на электролиз. В ряде работ показана эффективность очистки растворов от Со путем использования бутилового ксантогената и других органических веществ типа гидроксиламина, этилендиамина, мочевины, водорастворимой соли нитрозосоединения ,солей винной кислоты .