Нейтральное выщелачивание и сгущение

Нейтральное выщелачивание огарка с момента пуска цеха (1955 г.) и до недавнего времени проводилось по периодической схеме. После проведения определённых подготовительных работ и опытно-промышленного испытания, с 2000 года цех перешёл на непрерывный режим выщелачивания цинкового огарка.

Выщелачивание огарка в непрерывном режиме может проводиться на двух ветках в четырех, пяти последовательно соединённых переточными желобами агитаторах.

На непрерывное выщелачивание из общего заливного желоба подаётся смесь растворов, состоящая из:

- верхний слив промывочных сгустителей;

- бедно-кадмиевый раствор;

- железистый раствор (ЦВОЦ);

- пульпа марганцевой руды;

- отработанный электролит;

- шлам электролизных ванн;

- высоко-железистый раствор;

- фильтрат ф/прессов «Нетч».

Шихтовка растворов ведётся таким образом, чтобы кислотность растворов, поступающих в первый агитатор, составляла 40 - 100 г/л, содержание железа общего 800 - 1800 мг/л; смесь растворов непрерывно подаётся в 1-й, либо 8-й агитаторы выщелачивания Манн.

Для подачи огарка на непрерывном выщелачивании имеется ленточный транспортёр, состыкованный с транспортёром подачи огарка обжигового цеха. При работе транспортёра имеется возможность подавать огарок на первый, второй и восьмой агитаторы.

Для контроля и ведения процесса, установка оснащена рН-метрами, установленными на 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8-ом агитаторах, а также на песковом узле. После окончания процесса нейтрального выщелачивания пульпа сливается через сливной карман конечного агитатора и направляется на сгущение.

При снижении рН в первом агитаторе, ниже заданного режима, автоматически опускается нож на транспортёрной ленте обжигового цеха и огарок с неё сбрасывается на ленточный питатель огарка непрерывного выщелачивания. Огарок, доходя по ленте до ножа на первом агитаторе сбрасывается в загрузочный бункер и попадает в агитатор. Пульпа, проходя последовательно 4 – 5 агитаторов на выходе из конечного агитатора должна иметь рН-4,0 – 4,6. Температура в агитаторах № 1-8 измеряется термопреобразователями и должна быть 60-70 ⁰С. Верхний слив нейтральных сгустителей должен иметь рН 4,5 – 4,8.

При проведении процесса непрерывного выщелачивания огарка в агитаторах должны поддерживаться следующие режимы рН пульпы:

Первая нитка: Вторая нитка:

первый агитатор - 1,4 – 2,2; восьмой агитатор - 1,4 – 2,2;

второй агитатор - 2,5 – 3,5; седьмой агитатор - 2,5 – 3,5;

третий агитатор - 3,5 – 4,0; шестой агитатор - 3,5 – 4,0;

четвертый агитатор - 4,0 – 4,6; пятый агитатор - 4,0 – 4,6;

рН пескового узела - не менее 4,2.

При выщелачивании в непрерывном режиме в зависимости от рН среды в каждом агитаторе проходят следующие реакции:

В первых двух агитаторах проходят реакции растворения и окисления основных составляющих огарка:

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O + 27 ккал

CdO + H₂SO₄ = CdSO₄ + H₂O

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

2FeSO₄ + MnO₂ + 2 H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + MnSO₄ + 2H₂O

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 8H₂O

В третьем и четвёртом агитаторах завершаются все реакции растворения, и проходит процесс гидролитической очистки растворов от примесей.

FeSO₄ + 2H₂О = Fe(OH)2 + H₂SO₄

Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O = 2Fe(OH) + 3H₂SO₄

Fe₂(SO₄)₃ + 2H₃AsO₄ = 2FeAsO₄ + 3H₂SO₄

Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂SbO₄ = 2FеSbO₄ + 3H₂SO₄

Выделившаяся кислота нейтрализуется остаточным содержанием цинка, что повышает степень извлечения цинка:

H₂SO₄ + ZnO = ZnSO₄ + H₂O

Часть железа выпадает в осадок в виде основного сульфата

Fe₂(SO₄)₃ + H₂O + ZnO = 2Fe(OH) х (SO₄) + ZnSO₄

В процессе выщелачивания гидролизу подвергаются также сернокислые соли меди (частично), сурьмы, мышьяка, таллия, германия; образующиеся при этом гидраты металлов и основные соли выпадают в осадок:

CuSO₄ + 2H₂O = Cu(OH)₂ + H₂SO₄

Для достаточно глубокой гидролитической очистки растворов (от мышьяка, сурьмы 3-х валентной формы) необходимо поддерживать соотношение железа общего к мышьяку и сурьме в шихте растворов (в желобе, не менее 40:1).

Нейтральное сгущение производится в сгустителях ёмкостью 1000 м³ каждый. Контроль рН, сливаемой из агитатора пульпы, осуществляется рН-метром, установленным на выходе пульпы из пескоулавливателя, к которому подключены показывающие и записывающие приборы.

Распределение пульпы по сгустителям осуществляется с помощью специального распределителя и шиберов перед заливными трубопроводами сгустителей. Подача пульпы осуществляется по трубопроводу в центральную часть сгустителя через приёмный ящик с перфорированным дном для улавливания посторонних предметов и успокоитель размером 3000 х 3000 х 1000мм.

Верхний слив со сгустителей поступает в баки-сборники или в агитаторы первой стадии медно-кадмиевой очистки, которые снабжены уровнемерами и световой сигнализацией. Периодически, но не реже 2-х раз в смену, измеряется глубина осветлённого раствора в сгустителях, которая должны быть при нормальной работе сгустителей не менее 100 см. При уменьшении величины отстоев на одном или нескольких сгустителях необходимо уменьшить подачу в них пульпы или увеличить отбор илов. При перегрузке сгустителей илами автоматически включается звуковая сигнализация. В этом случае подача пульпы в сгуститель прекращается, усиливаются прокачки сгустителя, выясняются и устраняются причины перегруза.

Для улучшения отстаивания верхнего слива сгустителей в пульпу перед её распределением по сгустителям, вводится раствор флокулянта типа «Магнофлок» 10. Содержание твёрдого в верхнем сливе нейтральных сгустителей не должно превышать 1 г/л.