автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Исследование и усовершенствование процесса электролитического получения цинка

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. Поведение кремнезёма при выщелачивании цинковых огарков.

2.1.1. Теоретические основы.

2.1.2. Данные исследований.

2.1.3. Практика выщелачивания цинковых огарков.

2.2. Разделение фаз цинковых пульп.

2.3. Использование поверхностно-активных веществ (ПАВ) при электролизе цинка.

2.4. Влияние ионов марганца на процесс электролиза цинка.

2.5. Переход примесей в катодный осадок цинка.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФЛОКУДЯНТА НА ПОВЕДЕНИЕ КРЕМНЕЗЁМА ПРИ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКЕ ЦИНКОВЫХ РАСТВОРОВ.

3.1. Поведение кремнезёма с точки зрения коагуляции.

3.2. Интенсификация процесса коагуляции кремниевой кислоты.

3.3. Осветление раствора с использованием добавок флокулянтов различных производителей.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ НА СГУ1ЦЕНИЕ И ФИЛЬТРАЦИЮ СУСПЕНЗИЙ.

4.1. Сгуститель «Супафло».

4.2. Фильтр-пресс «Ларокс».

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА ЦИНКА.

5.1. Поиск нового пенообразователя.

5.2. Уточнение механизма действия на электролиз ионов марганца и их оптимальной концентрации.

5.3. Изучение факторов определяющих содержание меди в катодном осадке цинка.

5.4. Изучение влияния индия и галлия на электролиз цинка.

6. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ.

6.1. Осветление и фильтрация раствора с использованием добавки флокулянта.

6.2. Электролиз цинка с использованием нового пенообразователя.

6.3. Внедрение биметаллических контактов.

7. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕННОЙ РАБОТЫ.

8. ВЫВОДЫ.

8. ВЫВОДЫ

1. Разработан режим отстаивания пульпы цинкового кека обеспечиваюшдй скорость отстаивания 4-5 см/мин. в интервале рН 4,5-5,2 с использованием фло-кулянта «Магнафлок 338».

2. Выполнены исследования по сравнению различных пенообразователей при электролизе цинка. Показано, что наибольшей эффективностью по подавлению аэрозоля серной кислоты, а также влиянию на качество катодного цика, обладает лигносульфонат.

3. Показано, что при добавлении к цинковому электролиту лигносульфо-ната в количестве 3 мг/дмА улучшается структура катодного осадка, что позволяет частично отказаться от использования костного клея. При этом выход цинка по току находится в диапазоне 91-92,5%.

4. Установлено, что в пенном слое, образованном с участием лигносуль-фоната, происходит накопление примесей из растворов. По-видимому, это связано с ионной экстракцией примесей.

5. Подтверждены результаты лабораторных исследований по влиянию флокулянтов на процессы отстаивания и фильтрации. Разработана и внедрена технология осветления цинковых растворов и фильтрации кеков в масштабе цинкового производства АООТ «ЧЭЦЗ». Разработанная технология включает приготовление и дозирование раствора флокулянта «Магнафлок 338» в количестве 50-90 г/т цинка в растворе.

6. Внедрена технология использования эффективного пенообразователя -лигногсульфоната для гфедотвращения образования аэрозоля серной кислоты при электролизе цинка.

7. Показано, что содержание меди в цинковом электролите, в основном, определяется переходом меди с медных контактов катода. Показано, что применение биметаллических контактов резко сокращает попадание меди с контактов в раствор цинкового электролита и существенно снижает содержание меди в катодном осадке.

Основные положения диссертации опубликованы в следуюпщх работах:

1. Гейхман В.В., Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Колесников A.B., Несмелов В.Ю. Интенсификация процессов обезвоживания пульпы цинкового кека на АООТ «ЧЭЦЗ»//Цветная металлургия. - 2000. - № 1. - С. 24-25.

2. Гейхман В.В., Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Несмелов В.Ю., Ефременко A.C., Головко Ф.П. Совершенствование процесса электролиза цинка на АООТ «ЧЭЦЗ»//Цветные металлы. - 2000. - № 5. - С. 23-27.

75

3. Гейхман В.В., Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Решетников Ю.В., Несмелов В.Ю. Исследование по фильтрации цинкового кека под давлением//Цветные металлы. - 2000. - № 5. - С. 30-32.

4. Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Колесников А.В., Лукьянчиков В.А., Несмелов В.Ю. Экологические аспекты цинкового производства// Экологические проблемы и современные технологии водоснабжения и водоотведения: Сборник статей научно-практического семинара. - Челябинск, 2000.

5. Kazanbayev L. A., Kozlov Р.А., Nesmelov V. Y. Upgrade of zinc electrolysis process at JSC "CEZP"// Electrometallurgy 2001: International Symposimn on the Practice and Theory of Aqueous Electrometallurgy. - Toronto, Ontario, Canada, 2001.

6. Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Несмелов В.Ю. Совершенствование процесса электролиза цинка на АООТ «ЧЭЦЗ»//Сборник докладов 1-ой Международной научно-технической конференции. - Усть-Каменогорск, 2001.

7. Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Колесников А.В., Головко Ф.П., Несмелов В.Ю. Способ отделения раствора от твёрдого для продуктов цинкового производства. - Решение о выдаче патента от 18.03.2002 г.

1. Гольбрайх З.Е. Практикум по неорганической химии. Москва, 1979.

2. Пусько А.Г., Ушаков H.H., Хан O.A. Исследование химизма и лимитирующих стадий взаимодействия ортосиликата цинка с водными растворами серной кислоты/ТЖурнал прикладной химии. 1979. - т. 52. - С. 2173-2178.

3. Основы металлургии. М.: Металлургия, 1962, т. 2. - 792 с.

4. Чижиков Д.М. Металлургия тяжёлых цветных металлов. М.: АН СССР, 1948. - 1056 с.

5. Лоскутов Ф.М. Металлургия свинца и цинка. М.: Металлургия, 1956. -470 с.

6. Лакерник М.М., Пахомова Г.Н. Металлургия цинка и кадмия. М.: Металлургия, 1969. - 486 с, ил.

7. Снурников A.n. Гидрометаллургия цинка. М.: Металлургия, 1981. -383 с.

8. Агеенков В.Г., Мамсуров Х.М. Кремнезём в процессе выщелачивания огарка и фильтрации кислой пульпы на заводе «Электроцинк»//Цветные металлы. -193 4.-№ 10. С. 87-99.

9. Сериков З.И., Агеенков В.Г. Поведение кремнекислоты при выщелачивании цинковых огарков//Изв. ВУЗов Цветная металлургия. 1960. - № 5. С. 5866.

10. Маянц А.Д., Пресс Ю.С., Лакозвянская P.C. Поведение кремнекислоты и железа, извлекаемых в раствор при выщелачивании обожжённых цинковых концентратов. Поведение каждого компонента независимо друг от дру-га//Цветные металлы. -1951. № 6. - С. 33-38.

11. Куколев В.Г. Химия кремния и физическая химия силикатов. М.: Высшая школа, 1966. - 462 с, ил.

12. Гуляева Е.И., Пресс Ю.С. О наиболее рациональной схеме переработки кремнезёмистых цинковых концентратов/ЛДветные металлы. 1952. - № 5. -С. 34-36.

13. Маянц А.Д., Гуляева Е.И., Баротицкая Ф.И. Гидрометаллургическая переработка высококремнезёмистых цинковых концентратов/ЛДветные металлы. -1956.-№2.-С. 49-53.

14. Маянц А.Д., Баротицкая Ф.И. О гидрометаллургической переработке высококремнезёмистых цинковых концентратов//Цветные металлы. 1958. -№3.-С. 46-47.

15. Маргулис Е.В. О поведении кремнезёма при выщелачивании окисленных материалов в гидрометаллургии цинка//Цветные металлы. 1983. - № 1. -С. 24-28.

16. Лоскутов Ф.М., Подольская Р.Я. Выщелачивание цинка из его силика-та//Цветные металлы. 1949 - № 2 - С. 40-43.

17. Айлер Р.К. Коллоидная химия кремнезёма и силикатов. М.: Госстрой-издат, 1959. - 287 с.

18. Hez R.K. Surface and colloid Science. New York, 1973.-100 p.

19. Я.И.Ланкин, С.И.Конторович, Е.Д.Щукин. Влияние рН на процесс срастания частиц в золях кремнезёма//Коллоидный журнал. 1980. - т. 42. - № 4. -С. 653-655.

20. С.И.Конторович, Я.И.Ланкин, Алешинский и др. О срастании частиц в золях кремнезёмаУ/Коллоидный журнал. 1980. - т. 42. - № 4. - С. 639-642.

21. Милонич С.К., Разин В.Л., Фролов Ю.Г. Коагуляция коллоидного кремнезёма электролитами/ТКоллоидный журнал. 1980. - т. 42. - № 1. - С. 147151.

22. Кольцов СИ., Алесковский В.Б. Силикагель, его строение и свойства. -Д.: Госхимиздат, 1965. 217 с.

23. Белоцерковский Г.Н., Колесенцев С.Д. Получение силикагеля. Д.: ПТИ им. Ленсовета, 1975. - 105 с.

24. Ласкорин Б.Н. Сорбенты на основе силикагеля в радиохимии. М.: Атомиздат, 1977. - 316 с, ил.

25. Ю.Г.Фролов. Теоретические основы синтеза гидрозолей кремнезёма. -В кн.: Труды МХТП им. Д.И.Менделеева, М., 1979, вып. 107, с. 3-20.

26. Стрелко В.В. Механизм полимеризации кремниевых ки-слот//Коллоидный журнал. 1970. - т. 32. - № 3. - С. 430-435.

27. Неймарк И.Е., Семняков И.Б. Влияние катионов и рН гидрогеля кремниевой кислоты на структуру сухого силикагеля//Коллоидный журнал. 1956. -т. 18.-№2.-С. 219-226.

28. Н.А.Танаев. Правила рядов//Успехи химии. 1941. - т. 10, вып. 5. -С. 621-636.

29. Пат. 224195 Австралия. Гидрометаллургический способ извлечения цинка из цинковых руд, содержащих растворимые силикаты/РаДино Х.Ц. -Фонды ВНИИцветмета.

30. Репу Wem. Извлечение цинка из силикатных руд с использованием специальной технологии выщелачивания/УСЬет. Engng. 1966, V. 73. - № 21. -Р. 182-184.

31. Э.И.Зеленков. Переработка цинковых силикатных руд//Цветная металлургия. Бюлл. ЦНИИ ЦМ. - 1967. - № 12. - С. 52-53.

32. Mattew L. G., Eisner D. The processing of Zinc Silicate ores a review//Met. Trans. - 1977, В 8. - № 1. - P. 85-91.

33. Barling B. The Evolution of Lead Smelting Practice At Zambia Broken Hill Development Company. In: ALME World Symposium on Mining Metallurgy of Lead Zinc. - New York, 1970, V. - 2. - P. 649-699.

34. Кузькин С.Ф., Небера В.П. Синтетические флокулянты в процессах обезвоживания. М.: Госгортехиздат, 1963. - 244 с.

35. Пат. 2436825 ФРГ. Способ получения цинка из материала, содержащего силикат цинка. - Опубл. Изобретения за рубежом. № 23,1978.

36. Пат. 3656941 США. Гидрометаллургический способ переработки кремнецинковых руд/Л.Ж.Маттчев, Д.Эльспер. - Опубл. Изобретения за рубежом. № 10,1972.

37. Krupkova D., Udrycki А. New Electrolitic Zinc plante/ZChemical age of India. 1975, V. 26. - № 8. - P. 597-614.

38. Лоскутов Ф.М., Подольская Р.Я. Изучение условий выщелачивания цинковых концентратов/Щветные металлы. 1948. - № 1. - С. 36-43.

39. Сапрыгин А.Ф., Абрамовская Л.А., Козлов П.А. и др. Опыт переработки николаевских коллективных концентратов на Алмалыкском цинковом заво-де//Цветные металлы. 1983. - № 11. - С. 6-8.

40. Гудима Н.В., Шейн Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М.: Металлургия, 1975. - 536 с.

41. Громов Б.В. Осаждение гидроокисей в гидрометаллургии цин-ка//Цветные металлы. 1948. - № 3. - С. 29-36.

42. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. ГНТИ Химической литературы, 1959. - 608 с.

43. Маянц А.Д., Баротицкая Ф.И. Применение флокулянтов при отстаивании пульп в цинковом производстве/ЛДветные металлы. 1958. - № 1. - Стр. 4447.

44. Запольский А.К., Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Свойства. Получение. Применение. Л.: Химия, 1987. - 208 с.

45. Бутова С.А. Флокулянты. Свойства. Получение. Применение: Справ. пособие/Под ред. Кротова А.П. М.: Стройиздат. - 1997. - 199 с.

46. И.Г.Гринман, Л.П.Ни, А.А.Бажанов, А.Е.Вдовина. Контроль и регулирование процессов сгущения, фильтрования и сушки в цветной металлургии. -Алма-Ата.: Наука, КазССР, 1981.-246 с.

47. Жужиков В.А. Фильтрование. М.: Химия. 1971. - 440 с.

48. Скобеев И.К. Фильтруюпще материалы. М.: Недра, 1971. - 200 с.

49. Gonzalez-Dominguez J. A., Lew R.W./ZEvaluating additives and impmities in zinc electro winning//JOM: J.Miner., Metals, and Mater.Soc. 1995. - 47, № l. - P . 34-37.

50. Karavasteva M. The electrodeposition of metal impurities during the zinc electrowinning at high current density in the presece of some surfac-tants/ZHydrometallurgy. 1994. - 35 № 3 - P. 391-396.

51. McKinnon D.J. The effects of foaming agents and their interaction with antimony, manganese and magnesium, on zinc electrowinning from synthetic acid sulphate electrolyte/ZHydrometallurgy. 1994. - 35. № 1. - P. 11-26.

52. Равич Б.М., Окладников В.П., Лыгач В.Н. и др. Комплексное использование сырья и отходов. М.: Химия, 1988. - 288 с.

53. Goring D.A. The physical chemistry of lignin/Л'иге Appl. Chem. 1962, vol. 5.-№ l.-P. 233-254.

54. Gardon J.L., Mason S.G. Phisicochemical studies of hgninsulpho-nates/ZCanad. J. Chem. 1953, vol. 33. - P. 1491-1501.

55. Салин А. А., Сыроежкин М.Е. Электролиз сернокислого цинка. М.: Металлургия, 1959. 184 с.

56. Кирьяков Г.З. Электродные процессы в сернокислых растворах цинка. Алма-Ата: Наука, 1964. 188 с.

57. Шиврин Г.Н. Металлургия свинца и цинка. М.: Металлургия, 1982, 352 с.

58. Кирьяков Г.З., Бундже В.Г. Электролиз сернокислых растворов цинка. Алма-Ата: Наука, 1977,144 с.

59. Хан О.А., Фульман Н.И. Новое в электроосаждении цинка. М: Металлургия, 1979. 79 с.

60. Ефимов А.И. и др. Свойства неорганичесьсих соединений: Справочник. -Л.: Химия, 1983.-392 с.

61. Гейхман В.В., Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Колесников А.В., Несмелов В.Ю. Интенсификация процессов обезвоживания пульпы цинкового ке-ка//Цветная металлургия. 2000. - № 1. - С. 24-25.

62. Гейхман В.В., Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Решетников Ю.В., Несмелов В.Ю. Исследования по фильтрации цинкового кека под давлением/Щветные металлы. 2000. - № 5. - С. 30-32.

63. Гейхман В.В., Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Несмелов В.Ю., Ефременко А.С., Головко Ф.Н. Совершенствование процесса электролиза цинка на АООТ «ЧЭЦЗ»//Цветные металлы. 2000. - № 5. С. 23-27.

64. Казанбаев Л. А., Козлов П. А., Несмелов В.Ю. Совершенствование процесса электролиза цинка на АООТ «ЧЭЦЗ»//Сборник докладов 1-ой Международной научно-технической конференции. Усть-Каменогорск, 2001.