Примем содержание цинка: 130 г/дм3 в нейтральном растворе и 50г/дмЗ в отработанном электролите.
В каждый литр раствора при выщелачивании переходит 130 - 50 = 80 г Zn.
Всего цинка переходит в нейтральный раствор
58,00 - 5,19 = 52,81 кг = 52810 г.
Объем нейтрального раствора 52810:80 = 660дмЗ.
Количество серной кислоты для выщелачивания огарка, пиролюзита
И цинковой пыли
Серная кислота
Предположим, что для выщелачивания было взято 25 г огарка.
В 25 г огарка содержится растворимого цинка:
25 · 0,58 · 0,92 = 13,3 г.
Принимаем, что 80 % сульфатной серы огарка связано с цинком,
что в пересчете на 25 г огарка составит
25 · 0,025 · 0,8 = 0,5 г SS04
В огарке содержится сульфатного цинка
65,4 г- 32 г
х - 0,5; х = 1,02 г.
13,3 - 1,02 = 12,28 г цинка перейдет в виде ZnO в раствор.
Для растворения этого количества цинка потребуется серной кислоты
ZnO + H2SО4 = ZnSO4 + Н2О.
65,4 г- 98 г
12,28-х; х= 18,5 г.
Принимаем избыток серной кислоты равным 10 %. Тогда расход
серной кислоты составит
18,5 + 18,5.0,1 = 20,35 г или 20,35:1,84 = 11,05 см3,
где 1,84 - плотность концентрированной серной кислоты, г/смЗ.
Допустим, что на выщелачивание цинка поступает 10 %-ный раствор серной кислоты для получения такого раствора потребуется воды:
20,35 · 90: 10 = 183 г.
Пиролюзит
В кек переходит цинк, связанный в ZnS, в количестве 1,52 г. В нем цинка - 1,02 г (см. табл.1).
В огарке содержится нерастворимого цинка 8 %:
58,0·0,08 = 4,64 г.
В кек перейдет цинка в виде ZпО ·Fе2Oз
4,64 - 1,02 = 3,62 г.
Количество железа в феррите:
3,62 ·11:65,4 = 6,2 г.
Остальное железо в количестве
8,0 - 6,2 = 1,8 г
находится в растворе. 90 % этого железа находится в двухвалентном состоянии:
1,8·0,9 = 1,62 г
или в пересчете на FeSО4
156· 1,62:56 = 4,5 г.
Пo реакции
2FeSО4 + МnО2 + 2H2SО4 = Fе2(SО4)З + MnSО4 + 2Н2О
находим необходимое количество 'МnО2:
312 FeSО4 - 87 МnО2
4,5 FeSО4 - х,
откуда х = 1,26 г.
Цинковая пыль
Ранее было принято, что в раствор переходит 50% Си, содержащейся в огарке, т.е. 1 г.
Количество цинковой пыли для цементации меди находим по реакции
CuSО4 + Zn = ZnSО4 + Сu.
63,6 Сu - 65,4 Zn
(1,0· 0,25) Сu -х Zn; х = 0,26 г.
Кадмий полностью переходит в раствор. Необходимое количество
цинковой пыли для цементации кадмия находим по реакции
CdSО4 + Zn = ZnSО4 + Cd. --,
112,4 Cd - 65,4 Zn
(0,2 · 0,25) Cd - х Zn; х = 0,03 г.
Всего требуется цинковой пыли с учетом трехкратного избытка
(0,26 + 0,03) · 3 = 0,87 г Zn.
Перед выполнением работы преподавателем задаются:
1) химический состав огарка, содержание в огарке р:rcтворимого цинка;
2) содержание в кеке водорастворимого цинка;
3) содержание цинка в нейтральном растворе и отработанном электролите;
4) навеска огарка;
5) концентрация кислоты, избыток кислоты, время выщелачивания, температура.
Содержание отчета
1. Краткое описание схемы выщелачивания обожжённых цинковых концентратов.
2. Поведение компонентов концентрата при выщелачивании и очистке раствора сульфата цинка от примесей.
3. Описание аппаратуры и методики проведения лабораторной работы.
4. Полученные результаты со всеми необходимыми расчетами, графиками, анализом результатов и выводами.
Вопросы для самоконтроля
1. В виде каких соединений присутствует в огарке цинк?
2. Какова цель выщелачивания огарка?
3. Отчего зависит скорость выщелачивания огарка раствором серной кислоты?
4. Для чего проводится нейтральное выщелачивание?
5. Для чего проводился кислое выщелачивание?
6. Как ведут себя при выщелачивании огарка соединения цинка?
7. Для чего в огарке при обжиге частично оставляют сульфатную серу?
8. Как ведут себя при выщелачивании огарка соединения меди, кадмия, мышьяка, сурьмы, кобальта, свинца?
9. Почему необходима очистка растворов сульфата цинка от примесей?
10. Как проводят очистку растворов сульфата цинка от железа, мышьяка, сурьмы, кремнекислоты?
11. Как проводят очистку растворов сульфата цинка от меди, кадмия, кобальта?
12. Какие продукты получаются при выщелачивании огарка?
Задание на дом:
1. Изучить теоретические основы гидрометаллургических методов получения цинка.
2. Изучить технологию и основные показатели процесса выщелачивания обожжённых цинковых концентратов.
Задание к СРС
Студент должен приготовить СРС по следующим темам:
1. Объяснить поведение компонентов огарка при выщелачивании.
2. Знать особенности применения готовой продукции (молибдена).
3. Ознакомиться с технологией и основной аппаратурой выщелачивания обожженных цинковых концентратов.
4. Объяснить процесс очистки растворов сульфата цинка от примесей.
5. Изучить процесс электролитического осаждения цинка из растворов.
Список используемой литературы
Основная:
1. Газалиев А.М. Общая металлургия: уч-к. /А.М.Газалиев, В.В.Егоров, Д.К. Исин. Под ред. Акад.НАН РК А.М. Газалиева. – Алматы: Бiлiм, 2010. – 777с
2. Романтеев Ю.П., Быстров В.П. Металлургия тяжелых цветных металлов. Свинец. Цинк. Кадмий.: - М.: Изд. дом МИСиС, 2010 – 575 с.
3. Уткин Н.И. Производство цветных металлов. –М.: Интермет инжиниринг. 2004.
Дополнительная:
4. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. М.: Академкнига, 2002. 786 с.
5. Романтеев Ю.П. и др. Металлургия цинка и кадмия. - М.: МиСиС. 2006.
6. Шевко В.М. Общая металлургия. Учебное пособие. Шымкент ЮКГУим.М.Ауезова, 2013. -357с.
7. Валиев Х.Х., Романтеев Ю.П. Металлургия свинца, цинка и сопутствующих металлов. Алматы: КазНТУ, 2000. 441 с.
8. Коржова Р.В. Сырьевая база и обогащение руд. М.: МиСиС. 2002. -149с.
9. Шевко В.М.. Теоретические основы металлургических процессов. Конспекты лекций. – Шымкент: ЮКГУ им.М.Ауэзова, 2012.-158с.
10. Шевко В.М., Каратаева Г.Е.,Даулетбаева Д.А.Металлургия свинца, цинка, вольфрама и молибдена / Учебное пособие. – Шымкент.: Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауэзова, 2016. -235 с.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
