способ очистки от хлора сульфатных цинковых растворов

Формула изобретения

1. Способ очистки от хлора сульфатных цинковых растворов, полученных после серно-кислотного выщелачивания окисленного вторичного цинкового хлорсодержащего сырья, включающий осаждение хлор-иона в виде медно-хлорного кека добавлением медьсодержащего раствора и медного кека, содержащего металлическую медь, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащего раствора используют раствор, образующийся при серно-кислотном выщелачивании твердого остатка, полученного после растворения медно-хлорного кека в растворе гидроокиси натрия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что медно-хлорный кек растворяют в растворе гидроокиси натрия при концентрации 50-75 г/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при удалении хлора из цинк-сульфатных растворов, получаемых при сернокислотном выщелачивании вторичного цинкового сырья, содержащего хлор.

Известен способ удаления хлора из цинк-сульфатных растворов, включающий дозировку сульфата меди и осаждение хлор-иона в виде труднорастворимого осадка CuCl. В качестве восстановителя меди (2+) до меди (+) используют порошки металлического цинка, алюминия, магния или железа (Заявка 60-228628, Япония. Заявл. 25.04.84, № 59-81880, опубл. 13.11.85. МКИ С22В 19/26).

Недостатком указанного способа является использование дорогостоящих металлических порошков для восстановления двухвалентной меди до одновалентной, которая с хлор-ионом образует нерастворимое соединение.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату является способ удаления хлора из цинк-сульфатных растворов, включающий осаждение хлор-иона в медно-хлорный кек путем дозировки в цинк-сульфатный раствор медьсодержащего раствора и медного кека, содержащего металлическую медь (см. Сыроешкин М.Е., Юмакаев Ш.И. Переработка вельц-окислов, шлаковозгонов и свинцовых пылей на свинцово-цинковых заводах. М.: Металлургия. - 1972. - с.88. - С.48-57).

Недостатком указанного способа является высокий расход медного кека, получаемого после выщелачивания медно-кадмиевого кека - продукта очистки растворов от меди, кадмия и других примесей цинковой пылью. При этом медный кек используется как для первоначального получения медьсодержащего раствора, которым создается концентрация меди в цинксодержащем растворе на уровне 3-5 г/л, так и непосредственно на операции медно-хлорной очистки. В то же время количество получаемого медного кека на цинковых заводах ограничено, а сбыт медно-хлорного кека затруднен.

Техническим результатом данного изобретения является снижение расхода текущего медного кека на очистку сульфатных цинковых растворов от хлора и уменьшение затрат на эту операцию. Указанный результат достигается тем, что в способе очистки от хлора сульфатных цинковых растворов, полученных после сернокислотного выщелачивания окисленного вторичного цинкового хлорсодержащего сырья, включающем осаждение хлор-иона в виде медно-хлорного кека добавлением медьсодержащего раствора и медного кека, содержащего металлическую медь, в качестве медьсодержащего раствора используют раствор, образующийся при сернокислотном выщелачивании твердого остатка, полученного после растворения медно-хлорного кека в растворе гидроокиси натрия. Другим отличием является то, что медно-хлорный кек растворяют в растворе гидроокиси натрия при концентрации 50-75 г/л.

Способ осуществляется следующим образом.

В сульфатный цинковый раствор (цинка 100-150 г/л, хлора 0,5-10 г/л, Н₂SO₄ 10-40 г/л), полученный после выщелачивания окисленного вторичного хлорсодержащего сырья, добавляется медный кек состава, %: цинк 10-14; медь 45-60, содержащий металлическую медь, в количестве 10-15 к 1 массы медного кека к массе хлора в растворе. Пульпа нагревается до 60-65°С, после чего закачивается медьсодержащий раствор (20-40 г/л меди), образующийся при сернокислотном выщелачивании твердого остатка, получаемого после растворения медно-хлорного кека в растворе гидроокиси натрия. Концентрация меди в растворе при проведении операции медно-хлорной очистки должна составлять 3-4 г/л. Операция медно-хлорной очистки длится от 30 до 60 мин. После этого пульпу направляют на сгущение, а затем нижний слив фильтруют и полученный медно-хлорный кек направляют на растворение в щелочном растворе (50-75 г/л NaOH) при температуре 50-60°С, Ж:Т=6: 1, продолжительности процесса 6-8 час. По окончании процесса пульпа фильтруется. Фильтрат, содержащий, г/л: хлора 15-20; меди 0,05-0,1; цинка 0,5-1 направляется на известковую очистку совместно с заводскими стоками, а отмытый медный кек - твердый остаток, содержащий, %: меди 60-65; цинка 1,0-1,5; свинца 1,5-2,0; хлора <0,5, поступает на выщелачивание в отработанном электролите (Zn - 45-55 г/л; H₂SO ₄ - 150-165 г/л) с получением раствора медного купороса (20-40 г/л), который используют на операции медно-хлорной очистки.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях.

Испытания показали, что очистка от хлора сульфатных растворов цинковых, включающая осаждение хлор-иона в медно-хлорный кек при использовании в качестве медьсодержащего раствора, образующегося при выщелачивании твердого остатка, получаемого после растворения медно-хлорного кека в растворе гидроокиси натрия при ее концентрации 50-75 г/л, позволяет снизить расход текущего медного кека на очистку цинк-сульфатных растворов от хлора и уменьшить затраты на эту операцию.

Пределы изменения концентрации гидроксида натрия 50-75 г/л в исходном растворе связано с тем, что при концентрации NaOH ниже 50 г/л снижается степень перехода хлора в раствор, а при концентрации выше 75 г/л возрастает переход в раствор меди, цинка и свинца, что увеличивает затраты при известковой очистке стоков завода.

Проверку способа осуществляют следующим образом.

5 л раствора после сернокислотного выщелачивания вторичного цинкового сырья следующего состава, г/л: цинка 125; хлора 2,4; H₂SO₄ 25 заливали в реактор. Добавляли 145 г медного кека состава, %: медь 56,7; цинк 11,2. Соотношение массы медного кека, полученного из медно-кадмиемого кека, к массе хлора в растворе составляло 12: 1. Пульпы нагревали до 60°С и после этого заливали раствор медьсодержащего раствора, полученного при переработке медно-хлорного кека от предыдущей операции медно-хлорной очистки. Параллельно проводили опыты, добавляя раствор медного купороса, полученного после серно-кислотного выщелачивания медного кека.

Для получения медьсодержащего раствора был использован медно-хлорный кек состава, %: медь 60,7; железо 0,28; цинк 1,35; свинец 2,2; хлор 8,1. Медно-хлорный кек в количестве 60 г растворяли в щелочном растворе при исходной концентрации NaOH 65 г/л и Ж:Т=6:1, температуре 60°С в течение 6 час. По окончании проведения операции пульпу фильтровали. Отмытый медный кек состава, %: медь 62,8; цинк 1,2; хлор 0,45 выщелачивали в отработанном электролите (цинк 45 г/л, серная кислота 160 г/л) при постоянном барботировании воздуха в течение 8 час при температуре 65°С. При этом было получено 0,750 л медьсодержащего раствора с концентрацией меди 25,0 г/л. Весь объем раствора подали на стадию медно-хлорной очистки, что позволило поднять концентрацию меди в растворе на этой стадии до 3,2 г/л. Для получения раствора с концентрацией меди 25 г/л затратили в известном способе 60 г текущего медного кека.

Операция медно-хлорной очистки проходили 50 мин. Содержание хлора в растворе было снижено до 150 мг/л.

В таблице приведены сравнительные данные проверки известного и предлагаемого способов очистки от хлора сульфатных цинковых растворов.

Таблица
Сравнительные данные способов очистки раствора от хлор-иона. Исходный объем раствора после сернокислотного выщелачивания вторичного цинксодержащего сырья - 5 л
Способы	Дозировка медного кека, г	Дозировка раствора с содержанием Сu 25 г/л, мл	Расход текущего медного кека на операцию медно-хлорной очистки, г/л хлорсодержащего раствора	Содержание хлора в очищенном растворе, мг/л
Предлагаемый	145	750	29	165
Известный	145	750	41	170

Как видно из полученных данных, использование предлагаемого способа очистки от хлор-иона сульфатных цинковых растворов позволяет снизить расход текущего медного на операцию медно-хлорной очистки с 41 до 29 г/л. При дефиците на предприятии текущего медного кека по сравнению с объемами перерабатываемого хлорсодержащего цинкового сырья предлагаемый способ снижает затраты на приобретение товарного медного купороса.