Спосіб утилізації травильного розчину

1. Спосіб утилізації травильного розчину шляхом передачі його на стадію вилуговування у виробництво цинку та його солей, який відрізняєть 3 ке свідоцтво СРСР №1705377, Кл. С22В3/44, опубліковано 15.01.92]. Недоліком відомого способу є: - недостатня кількість витягу міді з травильного розчину; - неможливість витягу з розчину й використання всіх компонентів , що входять у травильний розчин; - значна кількість відходів травильних розчинів; - погіршення екології. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалення способу утилізації травильного розчину, у якому нейтралізація сірчаної кислоти проводиться оксидами цинку й міді із твердих цинк - і мідьвмісних відходів (сировини). Очищення від хлору отриманого на стадії вилуговування розчину виконується за допомогою міді з добавкою порошку металевого цинку. Всі наявні основні компоненти (цинк, мідь, вільна сірчана кислота) використовуються в повному обсязі: цинк - як цинквмісний матеріал, вільна сірчана кислота використовується в реакції при взаємодії з іншими цинквмісними матеріалами (оксид цинку, ізгарь цинку та інші цинквмісні тверді відходи) з одержанням сульфату цинку, мідь використовується для очищення цинквмісного розчину від сполук заліза, сурми, миш'яку (гідролітичне очищення) і хлору (міднохлорне очищення). При високих концентраціях міді травильні або отримані після вилуговування розчини піддаються обробці металевим цинком (стружка, пил, аноди, як цинку, так і сплавів на його основі (ЦАМ)), для одержання міді методом цементації забезпечують використання в повному обсязі основних компонентів, цим забезпечується зменшення кількості відходів травильних розчинів, покращення екології. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі утилізації травильного розчину шляхом передачі його на стадію вилуговування у виробництво цинку та його солей, відповідно до винаходу, передбачені наступні відмінності проводять нейтралізацію сірчаної кислоти, що містить розчин шляхом додавання цинк та мідьвмісних відходів чи оксидних мідьвмісних відходів: - проводять очищення розчину від домішок заліза, сурми, миш'яку гідролітичним очищенням з використанням міді, що містить розчин; - проводять мідно-хлорне очищення від хлору з додаванням порошку металевого цинку; - проводять витягання міді з розчину у вигляді міднохлорного кеку. Крім того, при високих концентраціях міді в початкових травильних розчинах проводять додатковий витяг міді з використанням лома або пилу цинку, або сплавів (ЦАМ). Сутність заявленого способу полягає в наступному: Відпрацьований травильний розчин використовують у виробництві цинку або його солей (ZnSO4) гідрометалургійним способом. Вільну кислоту використовують у реакції при взаємодії з іншими цинквмісними матеріалами (оксид цинку, ізгарь цинку й інші цинквмісні тверді відходи) з 87390 4 одержанням сульфату цинку. Нейтралізують сірчану кислоту за наступними основними реакціями: Zn+H2SO4=ZnSO4+H2O Cd+H2SO4=CdSO4+H2O Cu+H2SO4=CuSO4+H2O Fe+H2SO4=FeSO4+H2O При нейтралізації в отриманий розчин переходять у невеликих кількостях миш'як, сурма, хлор, фтор, калій, натрій, магній, срібло. Від сполук заліза, сурми, миш'яку цинквмісний розчин очищають за допомогою міді гідролітичним очищенням, а від хлору - міднохлорним очищенням. При гідролітичному очищенні двовалентне залізо при взаємодії із двовалентною міддю дає тривалентне залізо й мідь: Fe(2+)+Cu(2+)=Fe(3+)+Cu+ Гідролітичне очищення буде протікати з великою швидкістю, якщо в розчині концентрація міді стосовно заліза буде дорівнювати 0,8-1,0; миш'як і сурма при нейтралізації розчину в присутності заліза тривалентного гідролізуються й випадають в осад. Для окислювання в агітатор подають повітря для підвищення РН до 5,0-5,5. Мідь, що залишилася, використовують для очищення розчинів від хлору за реакцією: 2CuSO4+Zn+2Cl=Cu2Cl2+ZnSO4+SO4(2-) Для реакції використовують металевий цинк. У результаті реакції залишковий вміст хлору в розчині 100-150мг/л. Отриманий розчин далі очищують від міді, кадмію, нікелю й подають для виробництва цинку методом електролізу або на виробництво цинкового купоросу (сульфату цинку). При високих концентраціях міді травильний або отриманий після нейтралізації розчин піддають обробці металевим цинком (стружка, пил, аноди, як цинку, так і сплавів на його основі (ЦАМ)) для одержання домішок методом цементації. Цементацію домішок з розчину сульфату цинку металевим цинком виконують за наступною електрохімічною реакцією: Me2+Zn=Me+Zn2, при цьому домішка металу переходить із іонного стану в металевий, а цинк - з металевого в іонний: Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4. Для цементації використовують металевий цинк (стружка, пил, аноди, як цинку, так і сплавів на його основі). Отриману цементну мідь відвантажують споживачеві. Спосіб пояснюється прикладами. Приклад №1. В агітатори (реактори, обладнані мішалками) попередньо заливають травильний розчин, що містить наступні компоненти мас. %: мідь 1,1-2,5; цинк 1,2-2,3; сірчану кислоту 10,0-12,0; залізо 0,10,2. Відбирають пробу на вміст кислоти й питому вагу розчину, після чого в агітатори додають сірчану кислоту й технічну воду, при цьому кількість кислоти має бути з розрахунку вмісту її в розчині не більше 200г/л, після чого порційно подають матеріал, що містить цинк (50-65%) у оксидній формі (пил пилогазоочищувальних споруджень, від 5 87390 працьований каталізатор, вельц-окис) з розрахунку одержання концентрації цинку на рівні 140г/л. Отриманий розчин направляють у згущувач для відстоювання, потім розчин сірчанокислого цинку, що призначений для одержання купоросу або цинку, методом електролізу очищують від домішок, що є присутніми у розчині. Домішки заліза, алюмінію, міді, миш'яку й кремнію видаляють із нього гідролізом, осадженням, адсорбцією або коагуляцією. При нейтралізації розчину в присутності заліза тривалентний миш'як і сурма гідролізуються і випадають в осад. Підвищення РН у процесі нейтралізації приводить до коагуляції кремінної кислоти, переходу золя в гель і укрупненню колоїдних часток. Тому для очищення розчину від миш'яку, сурми, кремнію й переводу двовалентного заліза в тривалентне, верхній злив згущувача накачують в агітатори ємністю 90м3 на гідролітичне очищення й подають у них стиснене повітря для окислювання двовалентного заліза до тривалентного. Для підтримки РН на рівні 4,4-4,6 під час гідролітичного очищення в агітатор додається дрібними порціями свіжий вельц-окис. При досягненні домішок заліза двовалентного 15-20мг/л, але не більше 30мг/л, подають свіжий вельц-окис - для підняття РН до 5,0-5,2. Готова пульпа перекачується в наступний згущувач, а прояснена частина розчину подається в агітатор на очищення від хлору. Оптимальний вміст цинку в розчині - 140г/л, витрата цинкового пилу на очищення від хлору 1,5-2,1-кратна, стосовно розрахованої теоретично, тому для цементації беруть цинковий пил з розрахунку Zn:Cl=1,0:1,1. Час очищення - 3 години при постійному перемішуванні. Пробу на вміст хлору відбирають щогодини. Готовий розчин фільтрується на фільтр-пресі. Мідно-хлорний кек за допомогою шнека виводиться в бункер-накопичувач, а фільтрат надходить на виробництво цинку. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 6 Приклад №2. Агітатор, обладнаний несправжнім дном, попередньо заливають травильним розчином, що містить наступні компоненти, мас. %: мідь 2,1-2,5; цинк 1,2-2,3; сірчана кислота 10,0-12,0; залізо 0,10,2. Туди ж порційно подається цинк в оксидній формі (пил пилогазоочищуваних споруджень, відпрацьований каталізатор, вельц-окис). Травильний розчин сірчанокислого цинку, що направляється на одержання купоросу, очищають від домішок заліза, алюмінію, міді, миш'яку й кремнію методом гідролізу, осадженням, адсорбцією або коагуляцією. Потім роблять цементацію: лом цинку, ЦАМ подають із розрахунку Zn:Cu=1,5:2,1, час цементації - 24-30 годин, завершення процесу визначають за припиненням виділення газу Н2. Отриманий освітлений розчин (Zn=25-45; Cu=0,2-1,0; H2SO4=60-80г/л) подають в агітатор для нейтралізації, після чого мідний кек, що містить по сухій речовині Сu - 55%, вивантажується шнеком у прийомний бункер для сушіння. Травильний розчин із вмістом міді (20-25г/л), цинку (10-15г/л), сірчаної кислоти (80-100г/л) заливають у ванни електролізу для цементації, для чого на ванну навішують попередньо відлиті з лома ЦАМ аноди, час цементації - 12-16 годин, при цьому кожні три години вручну проводиться струшування й очищення анодів. Після цементації розчин подають в агітатор на нейтралізацію або гідроочищення. Цементна мідь (Сu 65-70% по сухій речовині) міститься у біг-беги й відвантажується споживачам. Використання пропонованого способу дозволить утилізувати відпрацьовані травильні розчини металевих добавок, витягати кольорові метали, що входять до складу розчинів (цинк, мідь), а також заощаджувати сірчану кислоту й воду, екологія при цьому поліпшується. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601