Очистка сульфатных цинковых растворов от меди и никеля при переработке цинксодержащих промпродуктов

• Автор: Хилай, Виталий Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Современная практика очистки сульфатных цинковых растворов от

меди и никеля

1.1.1 Цементационное осаждение меди и никеля

1.1.2 Осаждение в форме труднорасгворимых соединений.

1.1.3 Электрохимическое осаждение меди и никеля

1.1.4 Сорбция и экстракция.

1.2 Кинетические модели процессов цементации

1.3 Постановка научной задачи.

1.4 Выводы
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЦЕМЕНТАЦИИ.
2.1 Определение процесса электроцементации
2.2 Моделирование процесса электроцементации
2.3 Выводы
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ.
3.1 Расчет термодинамических характеристик
3.1.1 Расчет равновесных потенциалов в системе Си2М2гп2
3.1.2 Диаграммы Пурбэ системы СиЬПпНгО
3.2 Поляризационные характеристики
3.2.1 Методика проведения эксперимента.
3.2.2 Изучение поляризационных характеристик при индивидуальном
восстановлении каждого компонента раствора
3.2.3 Двойные электрохимические системы
3.2.4 Тройная электрохимическая система СиЬгп
3.3 Определение кинетических характеристик электрохимических
процессов.
3.4 Построение поляризационной диаграммы для катодного процесса.
3.5 Выводы
4. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЦЕМЕНТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ.
4.1 Описание лабораторной установки.
4.2 Система сбора данных и управления лабораторной установкой.
4.3 Результаты лабораторных исследований
4.4 Выводы
5. ОПЫТНОПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЬТА1ИЯ ОСАЖДЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ ИЗ СУЛЬФАТНЫХ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ.
5.1 Конструкция опытнопромышленной установки.
5.2 Результаты испытаний
5.3 Описание технологической схемы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Автор выражает искреннею благодарность профессору, доктору технических наук, Карелову Станиславу Викторовичу и в. Мамяченкову Сергею Владимировичу, генеральному директору ЗАО «Технический центр С», Кирпикову Александру Сергеевичу принимавшим участие в обсуждении результатов и редактировании работы , а также всему коллективу кафедры «Металлургия тяжелых цветных металлов» УПГУ-УГ1И за неоценимую помощь в работе над диссертацией. При переработке цинковых промпродуктов и техногенных отходов по кислотной технологии образуются сульфатные цинковые растворы, содержащие большие количества примесей. Существующие способы выделения примесей можно объединить в несколько групп: цементация, осаждение в форме труднорастворимых соединений, электрохимические методы, сорбция и экстракция. Наиболее современные способы очистки растворов от примесей применяют в практике цинкэлектролитных заводов. Чаще используют схему последовательной очистки: цементацией выделяют основную массу меди, затем никель и оставшуюся медь, затем осаждают из раствора кобальт. Многие предприятия используют метод совместного выделения меди и никеля цементацией на цинковом порошке, полученном электрохимическим способом или методом распыления расплава. Применяют двух - и трехстадийные непрерывные или периодические схемы очистки; на заводах «Грейт-Фолс» (США) и в «Ля Ройя» (Перу) - одностадийную, на предприятиях «Понте-Носса» (Италия) и «Акита» (Япония) - четырехстадийную. Температура растворов 0-0 К, продолжительность - около мин. В мировой практике для очистки цинковых растворов от примесей широко применяют цементацию на цинковом порошке с использованием активирующих добавок (табл. Таблица 1. Бартлсвилл 1-Си,С<1 2-Co. Ni. Sb БЬА 0,5 0. Кларксвилл 1-Си, С<1 2-Co. Ni БЬА 0 0 0 0, 0. Трейл 1-Си. Сб 2-Co. Ni 0 0. Ваддифилд 1-Си, Сб 2-СоД4і 3 БЬ-О, 5 3 0 0 0. Хойл 1-Си,С<1 2-Co. Nl 3-БЬ. А* АтА 0 0 4 0,1 0. Бален 1-Си,Сб 2-Co. NI 0 0 0,3 4,0 0. Оби 1-Си 2-СоЗ-С<1 Тартраты К и 8Ь 0 0 0. Ко к ко . Си 2-Со. А5А 0 0 2 0. Индзима 1-Си 2-Со,№ 3,4- Аэ^О) 4 0 0 0 0. А гита 1-Си 2-Со, С<1 3. АвА 5 0 2 0. Хикосима л-си,са З-Со Нитрою- Р-нафтол 0 0 0 0 0,1 0,1 0. Камиока 1-Си. Со 2,3- А$А 2 0 0 1. Наблюдаются тенденции по переходу от периодических операций к непрерывным, от одностадийных к двух- и многостадийным, замене оксида мышьяка солями сурьмы. Очистка в непрерывном многостадийном режиме обеспечивает интенсификацию процесса, позволяет получать более чистые растворы, сократить расход цинкового порошка и трудоемкость операций. При этом на 1 и 2 стадиях медь и кадмий переводят в богатые кеки, а удаление кобальта, никеля и сурьмы ведут при более низких расходах цинкового порошка. Вывод никеля и кобальта является наиболее сложной технологической операцией вследствие близости потенциалов выделения этих металлов к цинку. Обычно этот процесс осуществляют, вводя в раствор реагенты-окислители, электрохимическим или цементационным способами. Кинетически неоправданно увеличения продолжительности процесса [5], поскольку возрастают сопротивления цементации; тем более, что окисление цинковой пыли протекает в кинетической области и осадитель начинает интенсивно пассивироваться. В последние годы получил распространение двухстадийный способ «обратной сурьмянистой» очистки, применяемый на заводах «Бален», «Оверпельт» (Бельгия); «Оби», «Вивье» (Франция); «Бюдел» (Голландия) и некоторых цинковых предприятиях США. На первой стадии при незначительном подогреве раствора цементируют медь и кадмий. Затем при 5-0 К проводят очистку от кобальта, никеля и других примесей с добавлением БЬ2Оз. Обязательна фильтрация пульп после каждой стадии во избежание обратного растворения примесей. Например, на заводе «Бален» на каждой стадии установлено по 3 фильтра типа «Ниагара» с поверхностью фильтрации по м2. По сравнению с традиционными способами «сурьмянистая» очистка обеспечивает глубокое выделение большинства примесей и снижает расход цинкового порошка с (при традиционном способе) до кг/т катодного цинка и сурьмы с 6 до 1 мг/дм3 очищаемого раствора.