Выщелачивание цинкового огарка и очистка растворов от примесей

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отчет по лабораторной работе № 6

«Выщелачивание цинкового огарка и очистка растворов от примесей»

Выполнил

Студент, МЦб-16-1                     __________                        Г.Т. Рахимов

Принял

Преподаватель                            __________                        В. В. Жмурова

Иркутск 2019 г.

Цель работы: Воспроизвести процесс выщелачивания цинкового огарка, полученного после обжига; очистки полученного раствора от примесей (железа, меди, кадмия) с целью подготовки данного раствора для электролитического осаждения цинка; обработать полученные экспериментальные данные с помощью MicrosoftExcel.

Теоретические сведения

Цель выщелачивания в общей технологической схеме гидрометаллургического способа производства цинка – максимально возможное растворение цинка из исходного материала и отделение его от сопутствующих компонентов. В качестве растворителя используются водные растворы серной кислоты с массовой долей 120 – 150 H2SO4. Так как выщелачивание – избирательное растворение и всегда дает нерастворимый остаток (кек), то не только химические процессы обеспечивают отделение цинка от сопутствующих компонентов, но и физический процесс разделения жидкой и твердой частей пульпы, образующейся при выщелачивании.[pic 1]

Наиболее распространенной в промышленности является двух стадийная (нейтральное и кислое выщелачивание) противоточная схема выщелачивания цинксодержащих материалов. Такая технология обеспечивает наиболее полный перевод цинка в раствор, полное использование серной кислоты и позволяет уже в нейтральной стадии очистить растворы от ряда примесей (алюминия (III), мышьяка, сурьмы, кремнезёма и др.)

Огарок после окислительного обжига содержит ZnO (основная масса), ZnSO4, ZnO∙Fe2O3, 2ZnO∙SiO4, оксиды и сульфаты других металлов, а также небольшое количество не окислившихся при обжиге сульфидов.

Оксид цинка хорошо растворяется в сернокислых растворах по реакции:

        ZnO + H2SO4ZnSO4 + H2O                (1)[pic 2]

Большая его часть переходит в раствор в стадии кислого выщелачивания, а сульфат цинка хорошо растворим даже в воде.

Для растворения ферритов цинка необходимы более жесткие условия выщелачивания (концентрация H2SO4> 300, температура 80 – 90 оС), поэтому они практически полностью остаются в цинковом кеке (также как и ZnS).[pic 3]

Основным источником растворимого кремнезема в огарках являются силикаты цинка, поскольку кремнезем переходит в раствор в виде коллоидной ортокремниевой кислоты, затрудняющей последующее сгущение и фильтрацию:

2ZnO ∙ SiO2 + 2H2SO4 2ZnSO4 + H4SiO4.[pic 4]

При выщелачивании в раствор наряду с цинком легко переходят медь (II), кадмий, кобальт, мышьяк, сурьма, натрий и др.

Поведение соединений железа при выщелачивании различно. Если FeO легко растворяется даже при низких концентрациях серной кислоты, то для растворения Fe2O3 требуются большие концентрированные растворы. Поэтому при кислом выщелачивании образуется незначительное количество Fe2(SO4)3. Железо, входящее в состав ферритов различных металлов (nMeO ∙ mFe2O3), полностью остается в кеках. Очистить раствор от ионов железа (II) очень сложно.