СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИНКА ИЗ ЦИНКСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ Российский патент 1998 года по МПК C22B3/06 C22B19/00 

Изобретение относится к технологии переработки цинксодержащего сырья, в частности цинковой стружки - отхода производства цинкования проволоки.

Состав цинковой стружки по ГОСТ 1639-78 (сорт - 1,2,3).

Известен способ извлечения цинка из отработанных цинкооксидных катализаторов сероочистки (оксидоцинковых поглотителей сероводорода) путем растворения их в серной кислоте, фильтрации, нейтрализации фильтра до pH 2,5 - 3, последующего осаждения и отделения от маточного раствора пирофосфата цинка. Способ сложен в связи с многостадийностью процесса, наличием трудноутилизуемого отхода производства в виде сульфата натрия, а также характеризуется низкой степенью извлечения цинка.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения цинка из отработанных оксидоцинковых поглотителей сероводорода путем обработки его водным раствором смеси ортофосфорной, азотной и кремнефтористоводородной кислот при соотношении P₂O₅:NO-3

:SiF2-6:H₂O = 1 : (0,85 - 1,87) : (0,0168 - 0,0178) : (2,099 - 3,071). При этом поглотитель вводят в процесс в количестве 0,80 - 9,5 от стехиометрического значения суммы катионов, необходимых для образования однозамещенных солей кислот, со скоростью 152 - 178,6 кг ZnO/м³. Обработку ведут в течение 1 - 3 ч, при этом используют смесь кислот при 20 - 30^oC.

Недостатками способа являются:
недостаточно высокая степень извлечения цинка;
трудоемкость и дороговизна (использование в комплексе H₃PO₄, HNO₃ и H₂SiF₆);
вредные условия труда.

Задачей изобретения является создание такого способа извлечения цинка из цинкосодержащего отхода производства, при котором повышается степень извлечения цинка, расширяется сырьевая база цинксодержащего сырья, улучшаются условия труда, снижается трудоемкость процесса и уменьшаются затраты за счет замены смеси минеральных кислот на фосфорную кислоту.

Указанная задача достигается тем, что цинковая стружка без предварительного измельчения вводится в воду и в полученную смесь при постоянном перемешивании вводится фосфорная кислота при следующем соотношении Zn:P₂O₅:H₂O = (0,94 - 1) : (3,15 - 3,88) : (1,56 - 3,02) со скоростью 4000 л/ч. Температура рабочей смеси 20 - 45^oC. Дополнительного подвода тепла для наиболее полного извлечения цинка не требуется.

Степень извлечения цинка в товарном продукте 94,5 - 97%.

Монофосфат цинка, полученный в результате обработки, водной пульпы цинковой стружки фосфорной кислотой, используется в производстве фосфатирующих концентратов, что значительно снижает трудоемкость их производства, улучшает условия труда, снижает себестоимость фосфатирующих концентратов.

Пример 1. В реактор объемом 10 м³ подают 2420 л воды, включают перемешивание и засыпают 750 кг цинковой стружки. Далее в полученную смесь вводят 2988 л фосфорной кислоты со скоростью 4000 л/ч при соотношении компонентов Zn: P₂O₅: H₂O = 0,94 : 3,15 : 3,02. Температура рабочей смеси повышается до 20^oC.

Степень извлечения цинка составляет 96,5%.

Пример 2. В реактор объемом 10 м³ подают 1825 л воды, включают перемешивание и засыпают 780 кг цинковой стружки. Далее в полученную смесь вводят 3340 л фосфорной кислоты со скоростью 4000 л/ч при соотношении компонентов Zn:P₂O₅:H₂O = 0,97 : 3,52 : 2,28. Температура рабочей смеси увеличивается до 40^oC.

Степень извлечения цинка в раствор из цинковой стружки составляет 97%.

Пример 3. В реактор объемом 10 м³ подают 1250 л воды, включают перемешивание и загружают 800 кг цинковой стружки. Далее в полученную смесь вводят 3670 л фосфорной кислоты со скоростью 4000 л/ч при соотношении компонентов Zn: P₂O₅: H₂O = 1 : 3,88 : 1,56. Температура рабочей смеси увеличивается до 45^oC.

Степень извлечения цинка составляет 96%.

Пример 4 (по прототипу). В реактор емкостью 10 м³ в смесь фосфорной, азотной, кремнефтористоводородной кислот и воды, содержащую 2450 кг 75,94%-ной H₃PO₄, 2070 кг 53,78%-ной HNO₃, 121 кг 21%-ной H₂SiF₆ и 2831 кг H₂O при соотношении P₂O₅ : NO₃ : SiF₆ : H₂O = 8:0,85:0,0168:2,099 при 20^oC и механическом перемешивании добавляют отработанный оксидоцинковый поглотитель сероводорода в количестве 0,80 от стехиометрического значения суммы катионов до образования нитратов, кремнефторидов однозамещенных фосфатов со скоростью 152 кг ZnO /ч.м³. Температура смеси кислот и воды после ввода поглотителя 30^oC. Продолжительность процесса разложения поглотителя 1 ч. Степень извлечения цинка в раствор из поглотителя 90%.

Реализация предложенного способа позволит эффективно извлекать цинк из цинкосодержащих отходов производства цинкования проволоки - - цинковой стружки, отказаться от дорогостоящего сырья - цинковых белил в производстве фосконцентратов, снизить расход электроэнергии, материальных и трудовых затрат при производстве фосфатирующих концентратов, улучшить условия труда.

Литература
1. Мертцин Н., Симс Х., Конердинг К. Об использовании цепных компонентов катализаторов для получения фосфатов специального назначения. - Chemie-Technik 1986, т.38, N 6, с. 244 - 245.

2. Патент РФ N 1712434 (прототип).

Использование: технология переработки цинксодержащего сырья, в частности цинковой стружки. Сущность изобретения: цинковую стружку без предварительного измельчения вводят в воду и затем в полученную смесь при постоянном перемешивании подают фосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов Zn: P₂O₅: H₂O = (0.94-1) : (3.15-3.88) : (1.56-3.02), при этом извлечение цинка осуществляют при температуре 20 - 45^oC. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ извлечения цинка из цинксодержащих отходов, включающий обработку водной пульпы цинксодержащих отходов реагентом, содержащим фосфорную кислоту, отличающийся тем, что пульпу отходов обрабатывают фосфорной кислотой при скорости введения ее в пульпу 4000 л/ч и следующем соотношении компонентов:
Zn P₂O₅ H₂O (0,94 1) (3,15 3,88) (1,56 3,02). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве цинксодержащего сырья используют цинковую стружку. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что извлечение цинка осуществляют при температуре 20 45^oС.