способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей

Формула изобретения

Способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий цементацию цинковой пылью кобальта и других примесей с дозировкой соединений сурьмы и в присутствии в растворе меди, отличающийся тем, что дополнительно в раствор вводят сульфат свинца в количестве, равном 4÷8, умноженном на концентрацию в мг/л кобальта в поступающем на очистку растворе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при очистке сульфатных цинковых растворов от примесей.

Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий проведение очистки растворов от кобальта с введением в раствор активаторов соединений сурьмы (соль Шлиппе) (см. книга Снурников А.П. Гидрометаллургия цинка. - М.: Металлургия, 1981 г., с.198-220).

Недостатком указанного способа является низкая степень очистки от кобальта.

Известен способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий дозировку на стадию цементационной очистки от кобальта и других примесей добавки соединений сурьмы и медного купороса (см. Патент №2233893 Россия по кл. С 22 В 3/44, 19/00, опубл. Бюл. №22, 10.08.2004).

Недостатком указанного способа является высокий расход цинковой пыли из-за обратного растворения кадмия на стадии очистки от кобальта.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий цементацию кобальта и других примесей с дозировкой соединений сурьмы и в присутствии в растворе меди (см. Патент №2172351 Россия по кл. С 22 В 3/44, 19/00, опубл. БИ №23, 20.08.2001).

Недостатком указанного способа является повышенный расход цинковой пыли на побочную реакцию при цементации примесей восстановления ионов водорода, связанную с более низким перенапряжением выделения водорода на примеси, чем на цинке.

Техническим результатом данного изобретения является снижение расхода цинковой пыли при сохранении качества очищенного раствора. Указанный результат достигается тем, что в способе очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающем цементацию цинковой пылью кобальта и других примесей с дозировкой соединений сурьмы и в присутствии в растворе меди, на стадию очистки от кобальта дополнительно в раствор вводят сульфат свинца в количестве, равном (4-8), умноженном на концентрацию в мг/л кобальта в поступающем на очистку растворе.

Способ осуществляется следующим образом.

Нейтральный сульфатный цинковый раствор с содержанием примесей, мг/л: меди 200-800, кадмия 300-700, кобальта 2-15, никеля 3-10 поступает на двухстадийную цементную очистку растворов от примесей. На первой стадии происходит очистка цинковой пылью в основном от меди и кадмия до остаточных содержаний меди менее 0,5 мг/л и кадмия не более 30 мг/л. Температура раствора на стадии очистки от меди и кадмия поддерживается на уровне 60°С, а продолжительность составляет 1-2 час, рН раствора 4,6-4,9, которая регулируется дозированной подачей отработанного электролита к цинк-сульфатному раствору.

Раствор после стадии очистки от меди и кадмия отделяется от твердого на фильтр прессах и фильтрат поступает на конечную стадию очистки от кобальта и других примесей. В фильтрат вводят цинковую пыль, сурьмосодержащую добавку для поддержания соотношения сурьмы к сумме (кобальта + никеля) 0,2-1:1 и медный купорос в расчете на содержание меди в растворе в пределах 50-100 мг/л. Дополнительно вводят сульфат свинца (свинец сернокислый - PbSO₄) в количестве от 4 до 8, умноженном на концентрацию кобальта в поступающем растворе, мг/л. Температура раствора на 75-85°С, рН раствора 4,6-4,9, который регулируется дозированной подачей отработанного электролита. Продолжительность процесса на конечной стадии от 1,5 до 2,5 час. Очищенный отделенный на фильтр-прессах от твердого раствор конечной стадии очистки направляется на электролиз, а цементный осадок на получение кобальтового кека.

Предложенный способ испытан в лабораторных условиях.

Испытания показали, что очистка сульфатных цинковых растворов от кобальта и других примесей путем дополнительной подачи в фильтрат после стадии очистки от меди и кадмия свинцового кека в количестве, равном (4-8), умноженном на концентрацию кобальта в мг/л в поступающем на конечную стадию растворе, позволяет снизить расход цинковой пыли при одновременном сохранении качества очищенного раствора.

Пределы изменения дозировки сульфата свинца связаны с влиянием этого соединения на эффективность процесса цементации кобальта и других примесей цинковой пылью и ингибированием реакции восстановления катионов водорода на металлическом цинке. Так, при дозировке сульфата свинца меньше 4, умноженном на концентрацию кобальта в поступающем растворе, расход цинковой пыли возрастает. При дозировке сульфата свинца более 8, умноженном на концентрацию кобальта в поступающем растворе, ухудшается качество очищенного раствора и соответственно возрастает расход цинковой пыли. К тому же увеличиваются расходы на дозировку дополнительного сульфата свинца в очищаемые растворы.

Проверку способа осуществляют следующим образом.

На 1-ю стадию очистки поступал сульфатный цинковый раствор с содержанием, мг/л: меди 520, кадмия 480, кобальта 8,5, никеля 5,2. Температура раствора составляла 60°С, рН 4,9. Расход цинковой пыли, содержащей 0,2% свинца, - 2,2 г/л. Продолжительность очистки 2 час. Раствор отделяли от твердого на фильтр-прессе и при этом получен фильтрат с содержанием, мг/л: меди 0,5, кадмия 19,4, кобальта 6,8, никеля 0,6, который подвергали 2-й стадии очистки. В фильтрат вводили тартрат калия (на л раствора 10,6 мг) для поддержания в растворе соотношения Sb/Co+Ni, равного 0,5:1, медный купорос в количестве в расчете на медь 65 мг/л, цинковую пыль 2,5 г/л и сульфат свинца 40,8 мг/л, что составило 6 умножить на 6,8 мг/л (концентрацию кобальта в поступающем на конечную стадию очистки растворе). Температура раствора выдерживали 80°С, а рН 4,7. Продолжительность опыта составляла 1 и 1,5 час.

В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способа очистки сульфатных цинковых растворов от примесей.

Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа очистки сульфатных цинковых растворов позволяет снизить расход цинковой с 3 до 2,5 г/л за счет главным образом уменьшения обратного растворения кобальта из-за частичного ингибирования сульфатом свинца протекания реакции восстановления водорода на примеси.