Патент на изобретение №2156314

(54) СПОСОБ ВОДНОЙ ОТМЫВКИ ЦИНКОВЫХ КЕКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургического производства цинка, в частности к отмывке промышленных продуктов цинкового производства, например цинковых кеков. В пульпу цинкового кека вводят воду, содержащую бутиловый ксантогенат. Расход бутилового ксантогената составляет (2,5-3,0)10^-2% от веса цинкового кека. Компоненты смешивают путем механического перемешивания и аэрации, обеспечивается получение цинкового кека с содержанием серы 1,1-1,4%, в т.ч. серы сульфатной 0,9-1,1%, серы сульфидной 0,2-0,3%. При переработке кека в вельц-печах повышаются технико-экономические показатели вельцевания, а содержание серы в отходящих газах вельц-печей снижается с 0,027 до <0,01%. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургического производства цинка, в частности отмывке промышленных продуктов цинкового производства, например цинковых кеков.

Известен способ водной промывки промпродуктов цинкового производства, например цинковых кеков, включающий фильтрацию кека на рамных вакуум-фильтрах, его отдувку (сброс) в промывочный бункер, перемешивание сжатым воздухом и последующую фильтрацию на дисковых вакуум-фильтрах (А.П. Снурников. Гидрометаллургия цинка. – М., 1981 с. 153).

Недостатком указанного способа является низкая степень отделения серосодержащих соединений цинка (сульфатов, сульфидов), высокое остаточное содержание серы в кеке, что осложняет его дальнейшую переработку, например в вельц-печах.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ противоточной промывки цинковых кеков, включающий противоточную промывку с использованием в качестве промывочной жидкости воды с добавкой в качестве вспомогательного вещества серной кислоты в количестве, обеспечивающем pH пульпы равным 1-4, и реализуемый путем противоточного перемешивания в трех последовательно расположенных реакторах, (“Способ водной промывки пульпы цинковых кеков” А.с. N 648631 от 24.05.77).

Недостатком указанного способа является высокое остаточное содержание серы в цинковом кеке в виде сульфидов и сульфатов цинка, так из-за невысокой степени отмывки сульфатов остаточное содержание серы сульфатной в кеке составляет 2-3%, а сульфидная сера (1-2%) практически полностью остается в кеке.

Сульфатная и сульфидная сера осложняет дальнейшую переработку кека. Так при вельцевании материал расплавляется, что приводит к повышенному расходу коксика и увеличивает потери цинка с клинкером.

Предложен способ водной отмывки цинковых кеков с использованием в качестве вспомогательного вещества бутилового ксантогената при его расходе, равном (2,5 – 3,0)10^-2 отвеса цинкового кека, и последующее смешение компонентов, которое осуществляется путем аэрации и механического перемешивания.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях. Испытания показали, что указанный способ позволяет практически полностью отмыть цинковый кек от сульфатов, и удалить в виде “цинкового концентрата” сульфиды. Полученный после такой обработки цинковый кек может быть без осложнений переработан в вельц-печах.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предложенного способа.

Проверка способа водной отмывки цинкового кека осуществлялась следующим образом.

В пульпу цинкового кека с твердой фазой, на 80-97% состоящей из частиц с размером менее 60 мкм, с жидкой фазой, (содержание цинка 80 – 150 г/л), вводили воду (расход 0,5-0,7 кг/т кека), содержащую бутиловый ксантогенат. Расход бутилового ксантогената составляет (2,5 – 3,0)10^-2% от веса цинкового кека. Далее компоненты смешивали путем аэрации и механического перемешивания.

Дозировка бутилового ксантогената к пульпе промышленных продуктов цинкового производства, например цинковых кеков позволяет интенсифицировать процесс отмывки водой сульфатов цинка, отделения от цинкового кека сульфидов цинка и обеспечить эффективную переработку цинкового кека в вельц-печах. “Раствор” после отмывки цинкового кека проходит через сгуститель, где осаждаются сульфиды в виде “цинкового концентрата”, и направляется далее на извлечение цинка. “Цинковый концентрат” возвращается на обжиг или гидрометаллургическое извлечение цинка и сопутствующих металлов.

В таблице и примере приведены сравнительные данные известного способа отмывки (по прототипу) и предлагаемого.

Пример.

Пульпа цинкового кека, полученного после выщелачивания огарка, имеет следующую характеристику:
содержание твердого в пульпе 50-500 г/л;
pH 4,5-5,1;
состав твердой фазы, %: цинк – 19-22; сера общая – 5,5-6,5; сера сульфатная – 4,5-5,1; сера сульфидная – 0,8-1,3; железо – 25-30; медь – 2,6-2,8; свинец – 1,5-2,5; серебро – 0,025-0,044. Цинк связан с серой сульфатной, сульфидной, а также в форму ферритов и частично силикатов.

ситовая характеристика твердой фазы:
класс, мкм +100 +50 -50
выход класса,% 0,7 1,2 98,1.

В пульпу после выщелачивания подавали водный раствор бутилового ксантогената калия с концентрацией 1-2% из расчета, чтобы его расход составил [2,2; 2,5; 2,7; 3,0; 3,2]10^-2 от веса цинкового кека. Затем пульпу направляли в реактор, где она перемешивалась сжатым воздухом. “Раствор” вместе с частицами (“цинковый концентрат”) постоянно через боковое отверстие в верхней части реактора сливался и направлялся на отстаивание и последующую фильтрацию. Отмытый цинковый кек в виде пульпы с ж:т=2:1 через отверстие в нижней части реактора направлялся на сгущение и фильтрацию на дисковых вакуум-фильтрах. Отфильтрованный кек подвергался сушке и переработке в вельц-печах.

При этом получали цинковый кек с содержанием серы сульфидной – 0,2-0,3%, серы сульфатной 0,9-1,1%. Скорость фильтрации цинкового кека составила 1,2-1,3 т/м³ сут. Переработка кека в вельц-печах протекала стабильно, образование расплавов (“ванн”) не наблюдалось, расход коксовой мелочи составил 350 кг/тн кека, содержание цинка в клинкере 0,4%, а сернистого ангидрида в отходящих газах вельц-печей менее 0,01%.

Для сравнения проведен опыт по прототипу, при этом в качестве вспомогательного вещества в воду вводили серную кислоту в количестве, обеспечивающем pH пульпы цинкового кека равном 3,5. Пульпу промывали путем противотока в трех последовательно расположенных сгустителях. Сгущенный продукт фильтровали на дисковых вакуум-фильтрах, сушили и перерабатывали в вельц-печах. Полученный цинковый кек содержал: серы сульфидной – 1,1-1,2%, серы сульфатной – 2,5-2,6%. Скорость фильтрации указанного кека составляла 1,0 – 1,1 т/м сут.

При последующем его вельцевании процесс протекал неустойчиво: происходило залегание материала с образованием “ванн”, расход коксика составлял 380 кг/тн кека, а содержание цинка в клинкере находилось на уровне 1,0-1,2%. В отходящих газах вельц-печей, выбрасываемых в атмосферу, содержание сернистого ангидрида составило 0,027%. “Раствор” после отмывки цинковых кеков с содержанием твердого (около 3 г/л) проходит через сгуститель, где происходит отделение “цинкового концентрата”, и далее направляется в основной цикл цинкового производства на извлечение цинка. Цинковый концентрат имеющий состав, %: цинк – 31-35; железо – 15-20; медь – 3,9-4,1; свинец 2,5-3,0; сера сульфидная – 13-15; сера сульфатная – 0,5-0,6; серебро – 0,2-0,4, направляется в голову процесса на обжиг или вовлекается в гидрометаллургическую переработку с извлечением цинка и сопутствующих компонентов.

Технологические показатели водной отмывки цинковых кеков от серосодержащих соединений цинка приведены в таблице.

Как видно из таблицы, повышение расхода бутилового ксантогената более 3,010^-2 нецелесообразно, т.к. не приведет к снижению содержания серы в цинковом кеке и повышению показателей вельцевания. Снижение расхода бутилового ксантогената ниже 2,210^-2 не дает существенного положительного эффекта.

Таким образом, при использовании в предлагаемом способе в качестве вспомогательного вещества бутилового ксантогената оптимальный расход его составляет (2,5-3,0)10^-2% от веса цинкового кека.

Использование предлагаемого способа, по сравнению с известным обеспечивает:
снижение содержания серы в цинковом кеке:
сульфидной с 1,1-1,2% до 0,2-0,3%
сульфатной с 2,5-2,6% до 0,9-1,1%
повышает показатели вельцевания
содержание цинка в клинкере снижается с 1,2 до 0,4%;
содержание сернистого ангидрида в отходящих газах вельц-печей снижается с 0,027 до < 0,01%.

получается сероцинксодержащий промпродукт – “цинковый концентрат”, пригодный для извлечения цинка и сопутствующих металлов.

Формула изобретения

Способ водной промывки цинковых кеков, включающий смешивание путем механического перемешивания и аэрации пульпы цинкового кека с водой, содержащей вспомогательное вещество, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного вещества используют бутиловый ксантогенат при его расходе, равном (2,5 – 3,0)10^-2% от веса цинкового кека.

РИСУНКИ