CC BY
23ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
И
и
621.58:
Д.Э. Чиркст, (ХВ* Черемиеииа, А.А. Чистяков, ПА* Втпн
(Саню-Петербургский государственный горный институт (техническим университет
Е~тай: сЬет.-ттт§@ушёех,т
?ры, коп
оптимальные условия процесса cm и скорости процесса от основных т ехпологи чес них центрации реагентов* соотношения ж:т фаз* Получены процесса выщелачивания: константы скорости реакции при различных температурах, значение кажущейся энергии активации процесса.
В настоящее время все большее внимание
У ¡-'А
свинцово-медного производства
е вторичного металлургиче- став шлака, полученный рентг
ского сырья. По сравнению с добычей, обогаще нием и металлургической переработке! сырья производство цветных металлов т лома и отходов имеет целый ряд преимуществ, основными из которых являются; низкие удельные капитальные вложения, высокая технологичность переработки, значительно меньший расход энергии, уменьшение загрязнения окружающей среды и т.д.
В процессе переработки металлургическо-
методом с использованием энергодисперсионного
рудного спектрометра
в
го сыр
ишаки» шламы "электролитные, пыли различных печей, отработанные электролиты и т.д. Все выше
проведен по методу фундаментальных параметров с относительной погрешностью 10-15 мае, %. Содержание основных компонентов в шлаке: Ре 24-25 мае. %, 25-26 мае. %, СаО 18-19 мае, ценными компонентами материала являются 10-11 мае %, Се 0,025-0,027 мае %, СЗа 0,022-0,021 мае %. По данным литературы [3] в качестве ос новного растворителя для выщелачивания цинк содержащих материалов» в частности, для перера ботки сульфидных цинковых коллективных кон
количества ценных составляющих. В связи с этим представляет интерес разработка технологий их переработки с целью повышения извлечения металлов в товарные продукты и комплексного использования сырья.
Одним из основных спосо -\дных руд и отходов метал!
ТЕ
щих полупродуктов (шламов, кеков, возгонов, пылен), используют сернокислые растворы. В работе [4] впервые сформулированы технологические возможности использования сернокислотного автоклавного выщелачивания в классической схеме
юв переработки производства цинка
параметры, обес
ских процессов, обеспечивающих избирательное извлечение металлов [2]. Широкое применение получили новые эффективные ионообменные и экстракционные методы извлечения и разделения металлов, а также автоклавные процессы выщелачивания металлов из рудного сырья.
В работе исследована кинетика автоклавного щелочного выщелачивания цинка из шлака
печивающие извлечение в раствор за менее 96-97 мае % 2м.
При выщелачивании низкосортно! с повышенным содержанием железа кислотном выщелачивании получают
о сырья
и серно->ы, в
>ших
ми способами con с ж
3]
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том 49 вып. 10
Table 1. A chemical structure of sim* 1 ppm-liT' %
........................................................................и
В связи с истощением запасов руд в передел вовлекается все полиметаллическое сырьё» для новые схемы переработки
аммиачных и щелочных
более низко-
с ие~
, в
ние
проводили аммиачными растворами. При 410-
МПа, за 4-6 ч количественно окис-сульфиды, при этом в раствор извлекали до мае % Си, 2п, Сё, Данная технология высокую комплексность использо-сырья. однако ее реализация связана с жест-условиями операции выщелачивания и предполагает сооружение самостоятельного производ-
данной работе исследовали щелочное вание шлака. Г качестве
¡ость к извлекаемому элементу, минимум
разделения фаз на фильтре. При кислотном выщелачивании образуется труд ноф и л ьтру е мы и крем-негель, который сорбирует германий из раствора. Механизм еоосаждения объясняется образованием твердого раствора 0е02 в SiQ2 - aq [7]. Скорость
выщелачивания изучали в статических условиях, используя шлак с размерами гранул менее 71 мкм. В автоклавы объемом 75 мл помещали навеску шлака массой 8 г и заполняли раствором щелочи концентрацией 20 мае %. Соотношение объема жидкой фазы V (мл) и массы твердого образца m (г) менялось в диапазоне 3+5. Выщелачивание цинка проводилось при температурах: 90, 150, 180. 200, 220, 250°С. Перемешивание происходило за счет «взбалтывания» раствора. Через определенные промежутки времени вынимали автоклавы,
>азу от жидкои на фильтре «синяя лента». Содержание цинка определяли рентгенофлуоресцентным методом, используя кр и стал л - д и фрак ци о н н ы й сканирующий спектрометр «SPECTROSCAN-U». Концентрацию
цинка в анализируемом
образце определяли по его рентге нос пек-
трал ь ной линии извлечения от времени температур на рис
435 мА. Зависимости степени
приведены для различных
« * *
fC WC
т:
Ш^ЩЩы.мшиу
50 100
у-1-Г7ШИ
25й Ш Ш 400
х L Эшгсримегггшшнме зависимости степейи извлечения
цинка а от вршеии с (мин), , 1 м The degree of Ztt extraction as a function time t (rnins).
Из рис. 1 видно, что оптимальный температурный диапазон процесса, при котором достигается - 80 мае % извлечения цинка в раствор, составляет 20СН-22(ГС Дальнейшее увеличение температуры до 250РС ведет к уменьшению выхода цинка в раствор, по-видимому за счет протекания вторичных процессов, например, извлечения
Определение констант скорости реакции до проведено с помощью методики [8], основанной на использовании интегральных зависимо-
вещества с параметрами процесса и временем его
в
Г]
роцесее выщелачивания подчиняется уравнению
к
Ж - скорость изменения степени извлече
/ах
ния;
чения компонента.
<
'■■■■lib'
ШЯЯШ0 ш
f♦ +♦
Рис. 2. Экспериментальные зависимости логарифма степени тттчепт 1п[1/(Ьа}| от времени t (мин) при 90, 150, !ШХ
200, З^О* 350 С, Fig. 2. fog of a degree of In extraction as a function of time [1/(1 -a)] t (nuns) at 90, 150, 180, 200, 220, 250eC.
Интегральная зависимость имеет полулогарифмический вид; in ----- = к г. По опытным дан-
ным
кф/(1 ™а)] = /(г)> приведенную на рис,
нейный характер которой подтверждает правильность сделанного предположения. Обработка кинетических прямых методом наименьших квадратов позволила получить следующие аппроксимирующие уравнения:
для 363К: 1п[ 1/( 1 -а)] = 0,00091 4- 0,0051, К2 - 0,975; для 423К: 1п[ 1/( 1-а)] = 0,0081 { + 0,0204, К2 = 0,999; для 453К: 1п[1/(1-а)] - 0,01021 - 0,024?, Я2 = 0,997; для 473К: 1п[1/(1-а)] = 0,01241 - 0,0114, К2 = 0. для 493К; 1п[1/(1-а)] = 0,024! - 0,045» К2 = 0, для 523К: 1п[1/(1-а)] - 0,02161 - 0,0388, К2 = 0»?
По тангенсу угла наклона прямых определили константы скорости реакции, приведенные в
табл. 2: * =
чение кажущейся энергии активации определяли как функцию одной неременной -температуры ори постоянстве остальных параметров процесса (начальных концентраций реагентов, количества, крупности, и формы частиц выщелачиваемого материала, интенсивности перемеши-шя и др.). Графическая зависимость логарифма
константы
НОИ
нейнои 4- 5,6736, R Е
скорости реакции от величины о< п к - /(Г '' и имеет 0,975. По угловому коэ
значение энергии
которое значительно
га =3;
Цж/ /моль
выше значений Еи в диффузионных процессах,
ч ори выщелачивании марганца и цвет-металлов из полиметаллических
водном растворе $€>2 значение Еи =
[9], но ниже, чем в химической реакции. Это позволяет предположить, что протекание процесса
Тйб/шца 2.
Консганты скорости выщелачивания катионов цинка из шлака евницово-медиого производствам Table 2, Speed constants of deviation of En-cations out of the slag of €u~f b production*«
Г Константа с корост {Температура, реакции А% мин 0,024 0,0214 0,0102
о,
........ »
^Срсттш относительная погрешность при определен констант скоростей реакции составляет 3J
-4.00 *
-im ■
II у) II
(02 СШЙ2 0.
irr
Рис. 3. Зависимость логарифма константы скорости чнтпт цинка от обратной температуры, Fig. 3,Relations of a rate constant log of a of Zn lixivsation vs.
inversion temperature.
т определения оптимальных процесса выщелачивания изучена степень чения цинка в зависимости от концентр-лочи н соотношения фаз ж:т=3 при постояв температуре 200%\ Кинетические зависимое процесса выщелачивания при заданных о рах представлены на рис. 4, 5, 6.
ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 том
о
'^'Áíi
извлечения цинка от тттщгл-
ции NaOH при 2QÍ)ÜC и за время 4 часа.
~gree 01 ex
NaOH M 2ÜCPC with and hh-5 m turn 4 hours.
250 11
Рис. 5. Кинетические зависнмскгги шытсмтптпп^ при кои-
тнграттк щелочи 20; 30 мае %>
" Cri1"4
(
г
Соотношение фаз ж:т сильно влияет на ха> ра&тер кинетических зависимостей, представлен
пых на рис.
ж:т^5
i At- •
з.
P;ie, 6, Кинетические зависимости выщелачивания при соотношении ж:т^3;5, температура 2СЮ°€\ шшюнтрация щелочи
20 мае %.
6. Kinetic relations of iixmahon at a ralio l:h=3; 5, temperature 20Ü*Ct concentra!ion alkalis 20 mas of %.
Л И "ГЕРА T УРА
Худяков И.Ф, Дартпкттч A.ÏL, Карелов С,В. //М,
Металлургии, 1987, С, 6, 528 с.
Зелнк*шн А Л,, Волышгш Í\M., Беляевскаи Л,В» //М.
Металлургия. 1983, С. 6-7, 424 с,
Набвйченко ОС» п др, Я Екатеринбург: ГОУ УГТУ УПИ 2002. С 539. 940с Forward V el t ma и H // Metals. S 959. NIL Нелень Ю1*. Соболь СЛ.// M,: Mw^íívi
Как видно из рис. -фации щелочи свыше 20 мае, % не приводит к $< увеличению выхода цинка в раствор
Соболь СИ., Спиридонова lî.lt. /7 Цветные металл 1955. №3. С 26-29,
Нжтряпка В, А Л Анашшчсскай химия германии. М;
Наука- 1973. 264 с.
Bemtuemnux А,А Л Инженерные методу составлений
оптимальная концентрация щелочи при вы- К}
II.: Химия« 1973, С. 131-143. 256 с. Партенов Д. Б*, Сгефамовэ В>С, Абрамов А.ЕЛ Металлургия пшетых металлов. 2004, As К С. 15-19.
Кафедра общей и физической химии
38 ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2006 теш 49 вшт 10
