способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей

Формула изобретения

Способ цементационной очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий стадию очистки от меди и кадмия с получением медно-кадмиевого кека с последующим его выщелачиванием до медного кека и конечную стадию очистки от оставшихся примесей с подачей медьсодержащего раствора и сурьмосодержащей добавки, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащего раствора используют раствор от переработки медного кека, производимой в две стадии, включающие промывку от примесей в течение 4-6 ч при температуре 50-70°С и конечном рН 2-3 и последующую стадию сернокислотного выщелачивания меди из отмытого кека.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ цементационной очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий на одной из стадий очистки цементацию цинковой пылью меди и кадмия в медно-кадмиевый кек с дальнейшим его растворением и с получением кадмиевого раствора и медного кека (см. книга Снурников А.П. Гидрометаллургия цинка. - М.: Металлургия, 1981 г., с.198-220).

Недостатком способа является высокий расход цинковой пыли суммарно на все стадии цементационной очистки и низкое качество очищенных растворов.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ цементационной очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающий стадию очистки от меди и кадмия до остаточного содержания меди менее 0,5 мг/л и кадмия не более 30 мг/л с получением медно-кадмиевого кека с последующим его выщелачиванием до медного кека и конечную стадию очистки от оставшихся примесей с подачей раствора медного купороса и сурьмосодержащей добавки (см. патент №2233893 Россия, опубл. Бюл. №22 10.08.2004).

Недостатком указанного способа является использование товарного порошка сульфата меди для получения раствора медного купороса, что увеличивает затраты на проведение цементационной очистки растворов.

Техническим результатом данного изобретения является снижение затрат на цементационную очистку растворов. Указанный результат достигается тем, что в способе цементационной очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, включающем стадию очистки от меди и кадмия с получением медно-кадмиевого кека с последующим его выщелачиванием до медного кека и конечную стадию очистки от оставшихся примесей с подачей медьсодержащего раствора и сурьмосодержащей добавки в качестве медьсодержащего раствора используют раствор от переработки медного кека, производимой в две стадии, включающие промывку от примесей в течение 4-6 час при температуре 50-70°С при конечной рН 2-3 и последующую стадию сернокислотного выщелачивания меди из отмытого кека.

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 стадию цементной очистки растворов от меди и кадмия. На этой стадии происходит очистка цинковой пылью до остаточных содержаний меди менее 0,5 мг/л и кадмия не более 30 мг/л. Температура раствора поддерживается на уровне 60°С, а продолжительность очистки составляет 1-2 час, рН раствора 4,6-4,9, который регулируется дозированной подачей отработанного электролита к цинк-сульфатному раствору.

Раствор после этой стадии очистки отделяется от твердого медно-кадмиевого кека на фильтрах-прессах. Затем медно-кадмиевый кек выщелачивается в отработанном электролите с получением раствора с содержанием кадмия 10-15 г/л и медного кека с содержанием меди 65-73%. Медный кек подвергается промывке в течение 4-6 час в растворе с начальным содержанием серной кислоты 30-50 г/л и конечным рН 2-3 при температуре раствора 50-70°С. После промывки пульпу фильтруют на фильтре-прессе, при этом фильтрат направляют на репульпацию медно-кадмиевого кека, а отмытый медный кек выщелачивают в растворе серной кислоты при температуре 60-75°С в течение 20-30 час с получением раствора с содержанием меди 50-80 г/л.

Раствор меди, полученный из медного кека, дозируют в цинковый раствор, поступающий на конечную стадию очистки в количестве 25-100 мг/л. В цинковый раствор также вводят сурьмосодержащую добавку (трехокись сурьмы, тартрат калия) для поддержания соотношения сурьмы к сумме (кобальта + никеля) 0,2-1:1. Температура раствора на конечной стадии 75-80°С и рН раствора 4,6-4,9, которая регулируется дозированной подачей отработанного электролита. Продолжительность процесса от 2 до 3 час. Очищенный отделенный на фильтрах-прессах от твердого раствор конечной стадии очистки направляется на электролиз. Предложенный способ испытан в промышленных условиях.

Испытания показали, что очистка сульфатных цинковых растворов от примесей путем использования медьсодержащего раствора от переработки медного кека, полученного в результате промывки его от примесей в течение 4-6 час при температуре 50-70°С при конечном рН 2-3 с последующей стадией сернокислотного выщелачивания меди из отмытого кека позволяет снизить затраты на проведение цементационной очистки растворов.

Пределы изменения продолжительности промывки медного кека, температуры раствора и конечного рН связаны с получением медьсодержащего раствора с минимальным содержанием примесей мышьяка, сурьмы, кобальта и никеля, не влияющих на процесс очистки растворов от примесей на конечной стадии.

Так, при продолжительности процесса менее 4 час, температуре менее 50°С и рН более 3 остаточное содержание примесей в отмытом медном кеке выше необходимого предельного уровня. Примеси потом переходят в медьсодержащий раствор при его сернокислотном выщелачивании и попадают на конечную стадию цементационной очистки, влияя на показатели очистки от примесей кобальта, никеля и кадмия.

При продолжительности процесса более 6 час, температуре более 70°С и рН менее 2 увеличивается переход меди в раствор после отмывки и снижается ее содержание в отмытом медном кеке. Проверку способа осуществляют следующим образом.

На стадию очистки от меди и кадмия поступал сульфатный цинковый раствор с содержанием, мг/л: меди 520, кадмия 480, кобальта 4,9, никеля 5,2. Температура раствора составляла 60°С, рН 4,9. Расход цинковой пыли - 2,2 г/л. Продолжительность очистки 2 час. Раствор отделяли от твердого на фильтре-прессе и при этом получен медно-кадмиевый кек, который выщелачивали в отработанном цинковом электролите (цинка 50 г/л и серной кислоты 165 г/л) и получали медный кек с содержанием меди 65% и кадмиевый раствор. Полученный медный кек отмывали в растворе серной кислоты с начальной концентрацией 40 г/л в течение 5 час при температуре 60°С до рН 2,5. Отмытый медный кек растворяли в растворе серной кислоты в течение 22 час при температуре 70°С и получали медьсодержащий раствор с содержанием меди 65 г/л, который разбавляли водой до 45 г/л меди. Медьсодержащий раствор состава, г/л: медь 45, цинк 1,81, кадмий 0,6, железо 0,012 и мг/л: кобальт 2,2, никель 28, сурьма 33,3, мышьяк 145 подавали на конечную стадию цементационной очистки растворов в количестве 50 мг/л по меди.

Раствор после стадии очистки от меди и кадмия и последующей фильтрации содержал меди 0,9 мг/л и кадмия 13,6 мг/л, кобальта 3,9 мг/л и никеля 2,6 мг/л. Процесс протекал при температуре 80°С с добавкой трехокиси сурьмы в соотношении Sb/Co+Ni в растворе 0,5:1 с расходом цинковой пыли 3 г/л. В аналогичных условиях на том же самом растворе проверяли цементацию примесей на конечной стадии с использованием медьсодержащего раствора, приготовленного из товарного медного купороса, состава, г/л: меди 45,0 и мг/л: цинка 46,39, кадмия 3,9, железо 93,0, кобальт 2,2, никель 930,сурьма 0,036, мышьяк 0,0004.

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

Таблица.
Способы	Медьсодержащий раствор	Температура	Добавка по меди, мг/л	Расход Zn-пыли, г/л	Содержание примесей в очищенном растворе, мг/л
					Со	Ni	Cd
Известный	Из товарного CuSO4	80°С	50	3,0	0,16	0,15	0,3
Предлагаемый	Из медного кека	80°С	50	3,0	0,15	0,11	0,3

Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа цементационной очистки сульфатных цинковых растворов позволяет получать очищенный раствор по качеству не хуже, чем при известном способе. С учетом цены на товарный медный купорос затраты на цементационную очистку снизятся на 10 млн рублей.