СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТОДНОГО ЦИНКА Российский патент 1997 года по МПК C25C1/16 

Изобретение относится к гидрометаллургическому способу получения цинка и может быть использовано на цинкэлектролитных заводах, при кучном и подземном выщелачивании, а также в переработке рудничных вод.

При переработке подземных вод после естественного выщелачивания руд возникают трудности с получением товарной продукции, в частности катодного цинка.

Известен способ оптимизации технологического режима электроосаждения цинка путем изменения соотношения исходного и отработанного электролита (а. с. N 605862, кл. C 25C 1/16, 1978).

Однако в данном способе не учитывается доля многих факторов, влияющих на электролитическое осаждение цинка, что снижает выход по току основного металла.

По технической сущности к изобретению наиболее близок способ регулирования содержания примесей в установке электролитического выделения цинка путем разделения растворов на 2 вида: для получения сульфата цинка и раствора с уменьшенным содержанием цинка, который корректируют, отделяют осадок и замещают твердую фракцию содержащим сульфат цинка раствором (заявка N 62-25759, Япония, кл. C 25C 1/16, опубл. 1987 г.).

Недостатки указанного способа недостаточная эффективность процесса, значительный расход реагентов, при этом недостаточная концентрация цинка в растворе по сравнению с концентрацией серной кислоты не позволяет получить качественных катодных осадков цинка и высокий выход по току металла (лишь ≈60%).

Заявляемое решение обеспечивает получение технического результата, выраженного в повышении выхода цинка по току и улучшении катодного осадка.

Это достигается тем, что в способе получения катодного цинка из рудничных вод, включающем определение содержания кислоты и цинка в исходном растворе и электролиз с получением катодного цинка, электролиз ведут согласно выражению Y(η %) = 3,55+0,11X1-0,24×2+1,25X3 (1);
где Y(η %) выход по току катодного цинка;
X1 концентрация цинка, г/л в растворе;
X2 концентрация H₂SO₄, г/л;
X3 плотность тока, А/м².

При этом необходимо отметить, что лишь поддержка определенных соотношений цинка, серной кислоты и плотностей тока по предлагаемому способу позволяет управлять процессом получения катодных осадков цинка с высоким выходом по току, что исключено при использовании прототипа.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Очищенный от примесей электролит рудничных вод подается на электролиз.

Варьируя концентрацию цинка, серной кислоты и плотность тока в определенных соотношениях (табл. 2), регистрируя начальные и конечные их содержания, определяют выход по току, оценивают качество катодного осадка, рассчитывают уравнение (1).

Полученная информация приведена в табл. 1, 2.

Как следует из экспериментальных данных, в большинстве случаев осаждаются плотные ровные осадки, хорошо удаляемые с основы.

Пользуясь полученным выражением (1), уменьшая концентрацию серной кислоты и увеличивая концентрацию цинка и плотность тока, получаем высокие выходы по току (табл. 2) и хорошее качество осадка.

Предлагаемый способ получения катодного цинка позволяет сократить расход реагентов, в частности кислоты, в 2 3 раза и электроэнергии в 1,5-2 раза, интенсифицировать процесс электроосаждения цинка (повысить выход по току на 20 30%) и тем самым повысить экономичность процесса электролитического получения цинка и добиться комплексности извлечения ряда металлов из рудничных вод. Возврат отработанного электролита после электролиза на десорбцию или выщелачивание позволяет решить экологические проблемы.

Ниже приводим примеры и таблицы, подтверждающие достижение эффекта.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет рационально вести процесс электролиза, учитывая эффект взаимного влияния параметров процесса, т.е. имеет большое научное и прикладное значение: повышается комплектность использования как минерального сырья, так и отходов производства (ранее сбрасываемых шахтных вод), ухудшающих экологию.

Использование: гидрометаллургические способы получения цинка, может быть использовано на цинкэлектролитных заводах, при кучном и подземном выщелачивании, а также в переработке рудничных вод. Сущность: способ получения катодного цинка включает определение содержания кислоты и цинка в исходном растворе и электролиз с получением катодного цинка, причем при электролизе поддерживают соотношение цинка к серной кислоте 1:(1-3) и плотность тока 450 - 875 А/м². 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ получения катодного цинка, включающий определение содержания серной кислоты и цинка в исходном растворе и электролиз с получением катодного цинка, отличающийся тем, что при электролизе поддерживают соотношение цинка и серной кислоты 1 1 3 соответственно и плотность тока 450 875 А/м². 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выход цинка при электролизе определяют согласно выражению
Y(η %) = 3,55+0,11X₁-0,24X₂+1,25X₃,
где Y(η %) выход катодного цинка;
X₁ концентрация цинка, г/л;
X₂ концентрация серной кислоты, г/л;
X₃ плотность тока, А/м².