способ получения оксида цинка из производственных отходов

Формула изобретения

Способ получения оксида цинка из цинковых элюатов шахтных вод, включающий их очистку от железа и меди, обработку полученного раствора щелочным агентом с последующей кристаллизацией осадка, его прокаливанием и сушкой конечного продукта, отличающийся тем, что обработку щелочным реагентом осуществляют при pH 5 9 с последующим упариванием раствора до плотности 1,2 1,35 и кристаллизацией осадка в течение 24 48 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу переработки отходов, в частности шахтных вод, с получением товарных продуктов и может быть использовано в отраслях промышленности, имеющих цинксодержащие отходы в виде солевых растворов.

Известен способ переработки цинксодержащих отходов путем обжига предварительно гранулированного сырья с последующим окислением образовавшихся паров воздухом [1] Кроме того, известен также способ получения окиси цинка из производственных отходов путем обработки их хлором или хлоратом натрия [2]

Недостатками этих способов являются: высокий расход тепловой энергии на обжиг сырья, необходимость предварительного гранулирования отходов, невозможность переработки цинксодержащих солевых растворов; сложность технологии и сложные условия труда, связанные с применением хлора и образованием высокотоксичных продуктов при хлорировании производственных отходов.

По технической сущности к изобретению наиболее близок способ получения окиси цинка из производственных отходов их предварительной обработкой едкой щелочью до pH 10 12 с одновременной подачей воздуха, отделением осадка примесей, подкислением раствора до pH 5,5 6,0 и осаждением из раствора содой основного карбоната цинка и его прокаливанием [3]

Для существующего способа характерны сложность и недостаточная эффективность процесса.

Заявляемое решение обеспечивает получение технического результата, выраженного в повышении выхода и чистоты готового продукта, пригодного для производства цинковых удобрений и в упрощении процесса его получения.

Осуществление процесса получения цинковых удобрений упариванием до плотности 1,2 1,35 с предварительной обработкой раствора до pH 4,0 5,0 и последующей кристаллизацией в течение 24 48 ч позволит получить и ускорить достижение наибольшего эффекта. Сложность и многостадийность технологического процесса в прототипе не позволяет достичь высокого выхода и чистоты готового продукта и интенсифицировать процесс.

Это достигается тем, что в способе получения цинковых удобрений из производственных отходов, в частности шахтных вод, включающем предварительную очистку растворов от железа, меди, обработку их аммиаком, щелочью или содой, упаривание и кристаллизацию, обработку ведут до pH 4,0 5,0, упаривание раствора до плотности 1,2 1,35, кристаллизацию в течение 24 48 ч.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Шахтные воды сорбцией чистят от Fe и Cu, концентрируют, обрабатывают сульфатные кислые растворы аммиаком, щелочью или содой до pH 4,5 5,0, после чего упаривают до плотности 1,2 1,35 и проводят кристаллизацию в течение 24 48 ч, сушат и определяют качество готового продукта.

Показатели процесса приведены в таблице.

Пример по прототипу.

Обработка производственных отходов цинковых элюатов из шахтных вод, предварительно очищенных от железа и меди, едкой щелочью с подачей воздуха, отделение осадка, дальнейшее подкисление раствора до pH 5,5 6,0 и осаждение из раствора содой основного карбоната цинка, сушка. Выход готового продукта 20 25% (содержание Zn 10 15%), как следует из таблицы, уменьшение pH элюатов за счет недостатка добавки щелочного агента к исходному раствору (< 5) снижает выход готового продукта за счет недостижения pH гидрообразования продуктов, а рост pH исходных растворов (> 9,0) практически не изменяет выхода готового продукта.

Недоупаривание растворов (плотность < 1,2) приводит к снижению выхода готового продукта, а увеличение плотности упаренных растворов (> 1,35) практически мало сказывается на выходе готового продукта, но осложнит практическое ведение технологического процесса (чрезмерное зарастание емкостей и трубопроводов).

Снижение времени кристаллизации < 24 ч уменьшает выход готового продукта в 2 раза, а увеличение времени > 48 ч практически не изменяет выхода продукта.

Указанных эффектов не достигается в прототипе за счет недоучета термодинамики, кинетики процесса для его оптимального ведения.

Кроме того, в прототипе не учитывается влияние примесей, от которых очищается исходные растворы в предлагаемом способе на выход готового продукта, а также затрачивается дополнительное количество реагентов-окислителей.

Таким образом, предлагаемый способ получения цинковых удобрений позволяет интенсифицировать процесс, повысить выход готового продукта в 2 3 раза по сравнению с прототипом, качество готового продукта (содержание Zn увеличивается в готовом продукте в 1,5 2 раза) за счет снижения количества примесей в нем, уменьшить расход реагентов (в частности щелочи и кислоты по сравнению с прототипом).

Полученные маточники направляются на электролиз либо десорбцию или выщелачивание, тем самым обеспечивая улучшение условий труда и упрощение технологии.

Предлагаемый способ имеет как научно-теоретическое, так и прикладное значение, его использование позволит решить проблему очистки шахтных вод, комплексности извлечения наиболее ценных компонентов из них с получением товарных продуктов.