В лабораторных условиях проводится одностадийное выщелачивание. Опыт по выщелачиванию огарка проводится в стакане при механическом перемешивании пульпы. Установка состоит из электроплитки, стакана, мешалки, электромотора и реостатов. Последние служат для регулировки скорости вращения мешалки и температуры пульпы.
Перед началом опыта по выщелачиванию рассчитывают необходимое количество раствора серной кислоты заданной концентрации. Раствор серной кислоты помещают в стакан и нагревают до температуры 60оС, после чего включают мешалку и 'высыпают навеску огарка. Во время выщелачивания необходимо поддерживать постоянной температуру и скорость вращения мешалки. Агитация проводится в течение 1 ч. Для окисления двухвалентного железа в раствор вместе с огарком подают расчетное количество перманганата калия. В процессе выщелачивания через 15 мин отбирают пробы пульпы, в фильтрате определяют содержание цинка, рассчитывают извлечение его в раствор и строят график. В конце выщелачивания, после отбора пробы на анализ, проверяют рН среды и, если среда кислая, избыток кислоты нейтрализуют оксидом цинка или огарком. По окончании выщелачивания пульпу фильтруют и фильтрат очищают от меди и кадмия цементацией цинковой пылью (количество цинковой пыли для очистки берут 300 % от стехиометрически необходимого). Очистку проводят в том же стакане без подогрева раствора при перемешивании в течение 10...15 мин.
Определение концентрации цинка в растворе
1. Аликвоту от фильтрата после выщелачивания в количестве
2 смЗ переносят в колбу объемом 0,25 дмЗ, прибавляют в колбу 100...150 смЗ дистиллированной воды и 2 смЗ водного раствора индикатора ксиленолового оранжевого. Раствор становится жёлтым. Затем аммиаком доводят раствор до малиновой окраски и прибавляют 15 смз буферного раствора с рН 5,4. Титруют раствор 0,1N раствором трилона Б до перехода окраски раствора из малинового в жёлтый.
На основании данных анализа и содержания цинка в исходном огарке определяется извлечение цинка в раствор по следующей формуле:
А = (V1 ·T· V2·100): V3 · а,
где А - извлечение цинка из огарка в раствор, %;
Т - титр трилона Б по цинку;
V1 - объем пошедшего на титрование раствора трилона Б, смЗ;
V2 - объем фильтрата от выщелачивания, смЗ;
V3 - объем взятого на анализ фильтрата, смЗ;
а - количество цинка в огарке, г.
2. Отбираемый на анализ раствор должен быть прозрачным и не содержать белого осадка основных солей цинка. Наличие мути и осадка указывает на то, что вся серная кислота во время опыта израсходована, рН раствора близок к 6...7, начался гидролиз сульфата цинка с образованием основных солей, и поэтому следует раствор подкислить серной кислотой до полного осветления. Для этого из капельницы добавляют разбавленную серную кислоту (1:5) до полного исчезновения мути и по достижении прозрачности раствора избыток ее (5...6 капель). Раствор перемешивают и из него пипеткой берут аликвоту в количестве 10 смЗ и переносят ее в мерную колбу объемом 250 смЗ. Доводят до метки водой, тщательно перемешивают, после чего берут пипеткой 25 смЗ в коническую колбу объемом250 смЗ, туда же добавляют 50...60 смЗ дистиллированной воды и измеряют рН раствора универсальной индикаторной бумажкой (берут каплю раствора стеклянной палочкой на кончик полоски индикаторной бумажки и окраску ее сравнивают с эталонной шкалой), рН раствора должен быть 3,..4. Если раствор содержит кислоты столько, что рН близок к 1, добавляют по каплям разбавленный раствор NH4ОH (1:3) до рН 3,..4. После этого вводят индикатор - ксиленоранж (5 капель). Раствор должен быть желтого цвета. Если цвет раствора стал не желтым, а малиновым, надо прибавить по каплям из капельницы разбавленной серной кислоты до желтой окраски раствора. После этого доводят окраску раствора до фиолетово-красного цвета раствора, прибавляя по каплям из капельницы 2М раствор NaOH, добавляют 25 смЗ буферного раствора (20 %-ный раствор уксусного аммония) и титруют трилоном Б до изменения окраски в желтый цвет. Переход виден отчетливо, за 2 капли до конца титрования виден промежуточный оттенок, переходящий от двух капель в желтый.
Количество цинка, перешедшее в раствор, определяют по формуле
а= V· V1 ·T·b,
где V - объем исходного раствора, смЗ;
V1 - объем трилона Б, пошедшего на титрование, смЗ;
Т - титр трилона Б по цинку;
b - разведение; b = 250:(10·25); 10,250 и 25 - объемы соответственно аликвотной части (от V), мерной колбы и второй аликвотной части, смЗ.
Расчёт по выщелачиванию цинкового огарка
Выщелачиванию подвергается обожжённый цинковый концентрат состава, %: Zn - 58,0; РЬ - 2,0; Ре - 8,0; Си - 2,0; Cd - 0,2; S - 3,0 (в том числе Ss - 0,5 и SS04 - 2,5); СаО - 0,42; Si02 -3,0; А12Оз - 0,6.
Требуется рассчитать:
1) выход цинковых кеков, их химический и рациональный состав;
2) количество нейтрального раствора, получаемого при выщелачивании обожженного концентрата;
3) достаточно ли в огарке сульфатной серы для возмещения потерь серной кислоты при выщелачивании;
4) количество серной кислоты для выщелачивания огарка, пиролюзита и цинковой пыли при проведении работы.
Выход цинковых кеков, их химический и рациональный составы
Расчет ведем на 100 кг огарка.
Принимаем, что выщелачивание осуществляется по представлен
ной на рис. 1 схеме и компоненты огарка ведут себя при выщелачивании следующим образом:
1) в огарке 92 % растворимого цинка;
2) цинк в виде ZnS, ZпS·Fе2Оз остаётся в кеках;
3) 50 % меди переходит в раствор, 50 % - в кеки;
4) кадмий полностью переходит в раствор;
5) остальные компоненты полностью переходят в кек;
6) в кеках содержится 2% водорастворимого цинка вследствие неполноты отмывки.
С ZnS в кек перейдёт цинка:
65,4 кг - 32 кг
х - 0,5; х = 1,02 кг.
1,02 + 0,5 = 1,52 кг.
В огарке содержится нерастворимого Zn:
58 кг-100 %
х - 8 %; х = 4,64 кг.
Перейдёт цинка в кеки в виде ZпS·Fе2Оз
4,64 - 1,02 = 3,62 кг.
С этим количеством цинка будет связано кислорода:
65,4 кг Zn -16 кг O2
3,62 - х; х = 0,88 кг O2.
3,62 + 0,88 =4,5 кг.
В кек перейдёт 2 кг свинца в виде РbSO4.
С этим количеством свинца будет связано серы и кислорода: 207,2 кг Рb - 32 кг S
2 -х; х = 0,31 кг S;
207,2 кг Рb - 64 кг O2.
2 - х; х = 0,62 кг O2
2 + 0,31 + 0,62 = 2,93 кг.
В кек перейдёт меди в виде СиО:
2 кг · 0,5 = 1 кг.
Будет связано кислорода:
63,6 кг Си - 16 кг O2
1 - х; х = 0,25 кг O2
1 + 0,25 = 1,25 кг СиО.
В кек перейдёт 8 кг Fе виде Fе2Oз.
Будет связано кислорода
111,6 кг Fe - 48 кг O2
8 - х; х = 3,4 кг O2
8 + 3,4 = 11,4 кг.
СаО полностью переходит в кек в виде CaSО4.
В огарке 0,42 кг СаО.
56,1 кг СаО - 32 кг S
0,42 - х; х = 0,24 кг S.
56,1 кг СаО -48 кг O2
0,42 - х; х = 0,36 кг O2.
0,42 + 0,24 + 0,36 = 1,12 кг CaSО4.
Рассчитаем количество водорастворимого цинка в кеках в виде ZnSО4
В кек переходят следующие компоненты в количестве:
ZnS + ZnO (в феррите) + PbSО4 + CuO + Fе2Оз + SiО2 + А12Оз +
+ CaSО4= 1,52 + 4,50 + 2,93 + 1,25 + 11,4 + 3,00 + 0,6 + 1,02 = 26,22 КГ.
Примем: Х1 - содержание Zn в кеках (2 %);
Х2 - содержание SО4 в кеках.
65,4 Zn - 96 SО4
2 Zn - Х2; Х2 = 2 · 96:65,4 = 2,98 %;
Х1 + Х2 = 4,98 %
26,22 кг - 95,02 %
Х1 - 2%; Х1 = 0,55 кг Zn;
65,4 кг - 32 кг S
0,55 - х; х = 0,27 кг S;
65,4 кг Zn - 64 кг O2
0,55 - х; х = 0,54 кг O2.
0,55 + 0,27 + 0,54 = 1,36 кг ZnSО4
Результаты расчетов сводим в табл.1.
В кеках содержится 35 % влаги или
(27,58:65) ·35 = 14,90 кг.
Масса влажных кеков:
27,58 + 14,90 = 42,48 кг.
Таблица 8. Рациональный и химический состав сухих цинковых кеков
| Соеди- нение | Элемент, кг | |||||||||||||
| Al2О3 | Итого | |||||||||||||
| Zn | Рb | Сu | Fе | Ss | SS04 | SiO2 | СаО | O2 | % | |||||
| кг | ||||||||||||||
| ZnS | 1,02 | - | - | - | 0,50 | - | - | - | - | 1,52 | 5,51 | |||
| ZnSO4 | 0,55 | - | - | - | - | 0,27 | - | - | 0,54 | 1,36 | 4,92 | |||
| ZnO | 3,62 | - | - | - | - | - | - | - | 0,88 | 4,50 | 16,30 | |||
| РbSО4 | - | 2,00 | - | - | - | 0,31 | - | - | 0,62 | 2,93 | 10,60 | |||
| СиО | - | - | 1,00 | - | - | - | - | - | 0,25 | 1,25 | 4,53 | |||
| Fе2О3 | - | - | - | 8,00 | - | - | - | - | 3,40 | 11,40 | 41,40 | |||
| SiO2 | - | - | - | - | - | - | 3,00 | - | - | 3,00 | 10,87 | |||
| Аl2Оз | - | - | - | - | - | - | - | 0,6 | - | - | 0,60 | 2,18 | ||
| CaSO4 | - | - | - | - | -, | 0,24 | - | 0,42 | 0,36 | 1,02 | 3,69 | |||
| Иmoгo... | 5,19 | 2,00 | 1,00 | 8,00 | 0,50 | 0,82 | 3,00 | 0.6 | 0,42 | 6,05 | 27,58 | 100,0 | ||
| % | 18,80 | 2,26 | 3,36 | 29,00 | 1,81 | 2,97 | 10,85 | 2,17 | 1,52 | 21,99 | - | 100,0 |
