Lucrări de laborator № 7
purificarea hidrolitică a soluției de sulfat de zinc din fier
Scopul muncii
Pentru a studia influența principalilor parametri tehnologici asupra indicelui de ardere a concentratelor de zinc sulfurat.
Scurt informații teoretice
Curățarea temeinică și temeinică a soluției de sulfat de zinc din impurități este cheia funcționării cu succes a întregii întreprinderi.
Fiecare instalație de zinc hidrometalurgică acordă o atenție deosebită acestui loc de muncă responsabil.
Ca urmare a leșării cu acid a concentratului calcinat, soluția de drenaj acid al agentului de îngroșare este obținută prin impurități puternic contaminate, după cum se poate observa din următoarele date:
acid sulfuric liber, g / l - 1-2;
solid, g / l - 30-40;
zinc, g / l - 100-200;
cupru, mg / l - 1500-3000;
fier (total), mg / l - 700-2500;
fier (fero), mg / l - 200-600;
arsenic, mg / l - 20-80;
antimoniu, mg / l - 5-20;
acidul silicios, mg / l - 200-300, etc.
Toate impuritățile prezente în soluțiile de zinc pot fi divizate în mod condiționat în următoarele patru grupe:
1-grupare: Fe, Al, Nu, As, Sb, Ge, Jn, SiO2.
2-grupa: Nu, Nd, Ni, Ta.
Grupa 3: Nu, Nl, F.
Grupa 4: K, Na, Mg, Mn.
Această împărțire a impurităților în grupe se explică prin prezența unor proprietăți similare care permit o metodă de curățare pentru mai multe impurități.
De exemplu, din fier, aluminiu, arsen, antimoniu, siliciu și parțial din cupru, este posibilă purificarea soluției în stadiul de leșiere neutre, aducând pulpa la un anumit pH.
Cuprul și cadmiul se înlocuiesc prin adăugarea de praf de zinc metalic.
Pentru purificarea cobaltului, a clorului și a fluorului, este necesar să se introducă în soluție reactivii specifici care leagă compușii chimici slab solubili. Acest din urmă grup de impurități 4 nu poate fi cunoscută în hidrometalurgie metodelor de purificare de zinc și trebuie să reducă concentrația de potasiu, magneziu și mangan în actualizarea soluțiilor care circulă prin retragerea parțial ireversibilă a proceselor lor.
Toate impuritățile ar putea fi, de asemenea, împărțite condiționat în două grupe, în funcție de faptul dacă se acumulează în soluții sau nu. Printre impuritățile neacumulatoare se numără: fier, arsen, antimoniu, aluminiu, silice. Reprezentanții impurităților acumulate sunt cele mai tipice: cobalt, clor, potasiu, sodiu, magneziu, mangan.
solid, g / l - 1-2;
zinc, g / l - 105-125;
cupru, mg / l - 600-1500;
cadmiu, mg / l - 200-500;
fier (fero), mg / l - 30-100;
arsenic, mg / l - 0,8-2,0;
antimoniu, mg / l - 0,2-0,3;
Acidul silicic, mg / l - 200-300, etc.
Greutatea specifică a drenajului unei astfel de compoziții fluctuează în intervalul 1,3 - 1,37, iar pH-ul este mai des de 5,2 - 5,4.
Cu leșiere neutre, soluția este purificată hidrolitic dintr-un număr de impurități de mai sus. Purificarea hidrolitică se bazează pe hidroliză - procesul de descompunere cu apă a unei sări în soluție sau a procesului de interacțiune a ionilor de apă cu ioni de sare. Completitudinea curățării depinde de gradul de neutralizare a pulpei, care se caracterizează prin concentrația de ioni de hidrogen în soluție. Indicatorul concentrației ionilor de hidrogen este pH-ul.
Cu o creștere treptată a pH-ului soluțiilor, hidrații acestor sau acele metale formează și precipită. Creșterea pH-ului poate fi numai înainte de debutul precipitării hidroxidului de zinc. Deoarece în soluții industriale se găsește de obicei 100-120 g / l zinc, valoarea maximă a pH-ului poate fi tolerată cu o leșiere neutră a cojii, respectiv de la 5,6 până la 5,5.
Depunerea de hidroxizi în funcție de pH.
Fierul în soluție după leșierea acidă a cenușii poate fi prezent sub formă de Fe2 (SO4) 3 și FeSO4.
Precipitarea hidratului de hidroxid de fier poate avea loc sau la un pH foarte ridicat (de ordinul a 8,5) sau cu o concentrație nesemnificativă de zinc în soluție și o concentrație ridicată de fier feros.
În soluțiile industriale, FeSO4 nu este hidrolizat.
Pentru a efectua o purificare mai completă a soluției din fier, forma sa de oxid este transformată într-o formă de oxid. Acest lucru se realizează prin oxidarea fierului cu un fel de oxidant: aer, permanganat de potasiu sau minereu de mangan. Oxidarea se desfășoară de preferință într-o ramură acidă, astfel încât fierul este preparat pentru etapa de leșiere neutră, preparată pentru hidroliză, i. E. sub formă de oxid.
Cel mai bun oxidant într-un mediu acid a fost pirolusitul sau peroxidul de mangan, găsit în minereul de mangan. Când acidul sulfuric acționează asupra peroxidului de mangan, se produce o reacție:
Conform căruia manganul sub formă de sulfat trece în soluție, oxidantul activ de oxigen al fierului este eliberat.
Reacția de oxidare a sulfatului feros în prezența peroxidului de mangan și a acidului sulfuric liber este după cum urmează:
Viteza și gradul de completare a reacției depind de concentrația acidului sulfuric și de temperatura. S-a stabilit prin practică că se obțin rezultate satisfăcătoare de oxidare cu o aciditate de 5-8 g / l acid sulfuric și o temperatură de 40-60 ° C
Oxidul de acid sulfuric rezultat din fier este hidrolizat prin reacție:
Acidul sulfuric eliberat de reacție este neutralizat de oxidul de zinc prezent în concentrat. Reacția totală de precipitare hidrolitică este dată mai jos:
Simultan cu precipitarea fierului, arsenicul, antimonul și acidul silicic intră în sediment:
În prezența hidroxidului de fier, acesta din urmă poate reacționa cu acidul arsenic prin reacție:
Sarea dublă rezultată a fierului și precipitatul de arsenic.
arsen pur și antimoniu poate fi îndepărtat din soluție sub formă de săruri bazice slab solubile în apă (AS2 O3 2SO3 și Sb2 O3 2SO3), precum și din cauza adsorbției de arsenic și antimoniu dezvoltă puternic oxid feric de suprafață.
Datele practice arată că, pentru o curățare satisfăcătoare a soluțiilor din arsen, este necesar ca în ele să existe fier de 10 ori mai mare decât arsenicul. Pentru a purifica fierul din antimoniu, este necesar sa avem inca o solutie: 20-40 unitati de fier pe unitate de antimoniu. Uneori, cu o lipsă de fier în soluție, se adaugă resturi de fier pentru o purificare mai profundă din arsen și antimoniu.
În soluția de ramură acidă de leșiere, pot fi prezente până la 2-3 g / l acid silicic. În timpul neutralizării soluțiilor în ramura neutră a acidului silicic, are loc coagularea, adică particulele sale sunt lărgite și, datorită creșterii greutății lor, se așează în straturile de îngroșare până la fund împreună cu hidrații de metal.
Precipitarea hidraților de fier, arsenic, antimoniu, cupru și acid silicic în ramura neutră nu înseamnă încă eliminarea completă a acestor impurități din ciclul de leșiere. Produsul inferior al agenți de îngroșare neutri, în care impuritățile se concentrează în timpul purificării hidrolitice, sunt leșate în ramura acidă. Aici, toate impuritățile precipitate mai devreme într-o măsură mai mare sau mai mică merg din nou în soluție sub influența acidului sulfuric.
Datorită proprietății selective a acidului sulfuric, este preferabil să se dizolve în principal oxidul de zinc în stadiul de leșiere acid, nu există o dizolvare inversă completă a impurităților. Acest lucru asigură îndepărtarea impurităților din proces cu prăjituri de zinc (prăjituri acide).
Dizolvarea inversă a impurităților depinde de regimul acid, de durata scurgerii și, în special, de aciditatea finală a pastei care intră în îngroșare. Cele mai ușor se dizolvă sunt hidrații de cupru, apoi compușii de arsen, hidrații de fier și acidul silicic.
Prin urmare, pentru a preveni acumularea acestor impurități în proces și pentru a se asigura retragerea cea mai completă de la leșierea zincului, este necesar să existe o aciditate minimă în ramura acidă. Această aciditate ar trebui să fie suficientă pentru a extrage zinc solubil în soluție.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: