PL186062B1 - Sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku powstających w procesie ługowania koncentratów cynku - Google Patents

Abstract

1. Sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku powstających w procesie ługowania koncentratów cynku, złożony z dwóch etapów, znamienny tym, że odpadowe szlamy poddaje się prażeniu utleniającemu w temperaturze do 1250°C, korzystnie w rurowym piecu obrotowym, a uzyskaną prażonkę miesza się z reduktorem korzystnie w postaci koksiku dodawanym w ilości 20-40% wagowych w stosunku do masy prażonki i wymieszany półprodukt z reduktorem podaje się do pieca obrotowego dogodnie przewałowego i poddaje się działaniu temperatury od 1150-1300°C.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku powstających w procesie ługowania koncentratów cynku.

Dotychczas odpady z ługowania tlenkowych koncentratów cynku, między innymi odpady z elektrolizy cynku w postaci szlamów zawierające między innymi 22% Zn, 9% Pb, 0,4% Cd przerabiane są w piecach obrotowych. Wsad w postaci szlamów z elektrolizy cynku oraz ewentualnie szlamy z galwanizerni i z produkcji soli cynku wraz z reduktorem na przykład w postaci koksiku podaje się w sposób ciągły do rurowego pieca obrotowego, w którym przemieszcza się on wskutek pochylenia pieca i jego ruchowi obrotowemu. Ruch wsadu i nadmuch powietrza odbywa się w przeciwprądzie, a w trakcie przesuwania wsadu wzdłuż pieca stopniowo podwyższa się jego temperatura i zachodzą kolejno procesy suszenia wsadu, dysocjacji i redukcji oraz utlenianie odparowanych metali takich jak cynk, ołów i kadm przy zetknięciu się z gazami zawierającymi tlen i dwutlenek węgla przemieszczającymi się nad warstwą wsadu. Uzyskany w tym procesie produkt w postaci pyłów z odpylni stanowiących mieszaninę związków cynku, ołowiu i kadmu poddaje się utleniającemu spiekaniu, w którym następuje oddzielenie większości zanieczyszczeń. W procesie utleniającego spiekania powstają dwa produkty, pierwszy tak zwany spiekany tlenek cynku zawierający około 50 - 60% Zn i około 8 - 15% Pb, który może być wykorzystany w procesach pirometalurgicznych lub hydrometalurgicznych oraz drugi produkt tak zwany tlenek ołowiu zawierający około 40 - 50% Pb, około 18% Zn i około 3% Cd wykorzystywany w procesach pirometalurgicznych do produkcji ołowiu i koncentratów kadmu.

Dotychczas znany sposób przerobu odpadów cynkonośnych powoduje niską przepustowość pieca obrotowego w procesie przewałowym, w którym znaczna część przestrzeni roboczej pieca przeznaczona jest na odparowanie wilgoci i dysocjację występujących związków chemicznych. Ponadto w atmosferze redukcyjnej pieca znajdujące się we wsadzie siarczany metali redukują się do siarczków, co powoduje znaczne straty cynku w postaci ZnS w żużlu odpadowym. Pyły stanowiące produkt procesu przewałowego zanieczyszczone są porywanym wsadem a także lotnymi w warunkach tego procesu związkami Pb, Cd, As, Cl i F, co uniemożliwia ich bezpośrednie wykorzystanie w procesach hydro- i pirometalurgicznych.

186 062

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 43 119 sposób prażenia surowego tlenku cynku przy wykorzystaniu siarki dodawanej w postaci blendy, polega na tym, że siarkę z blendy utlenia się do siarki siarczanowej i tworzy się z tlenkiem cynku - siarczan cynku. Proces prażenia przeprowadza się w znanych w hutnictwie piecach prażalniczych w temperaturze bliskiej temperatury spiekania od 600-800°C, przy dodatku 10-30% w stosunku wagowym blendy cynkowej. W tej operacji następuje rozkład związków chloru z odpędzaniem jonu chlorowego oraz utlenieniem dwuwartościowych związków żelaza do związków trójwartościowych. Proces ulega przyspieszeniu i przebiega z lepszym uzyskiem siarki przy dodatku pary wodnej do powietrza wchodzącego do pieca, lub wprowadzeniu samej pary wodnej lub też wprowadzeniu mieszaniny gazów zwrotnych poreakcyjnych, zawierających SO2 z powietrzem i parą wodną, przy czym woda zawarta w wilgotnym wsadzie zastępuje część pary wodnej, zwłaszcza gdy nad wsadem przepuszcza się gazy zawierające SO2.

Znany sposób prażenia surowego tlenku cynku umożliwia uzyskanie produktu, który nadaje się do przerobu na drodze hydrometalurgicznej. Niedogodnością znanego sposobu prażenia surowego tlenku cynku jest częste spiekanie prażonki, co wymaga jej mielenia oraz tworzenie się w czasie prażenia krzemianu cynku a także żelazianów cynku, które w procesie ługowania nie przechodzą do roztworu. Wielokrotne zawracanie szlamów z ługowania prażonki uzyskiwanej znanym sposobem, do procesu przewałowego i następnie prażenie z tego procesu surowego tlenku cynku powoduje zawyżenie w prażonce związków ołowiu, które utrudniają proces kwaśnego ługowania. Ponadto, utrudnione jest zagospodarowanie gazów z procesu prażenia z uwagi na niską stosunkowo zawartość tlenków siarki.

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie ulepszonego sposobu przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku umożliwiającego otrzymywanie w sposób ciągły tlenkowego koncentratu cynku nadającego się do bezpośredniego wykorzystania w procesie hydroelektrometalurgicznego otrzymywania cynku.

Sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku powstających w procesie ługowania koncentratów cynku według wynalazku, złożony z dwóch etapów, charakteryzuje się tym, że odpadowe szlamy poddaje się prażeniu utleniającemu w temperaturze do 1250°C korzystnie w rurowym piecu obrotowym a uzyskaną prażonkę miesza się z reduktorem korzystnie w postaci koksiku dodawanym w ilości 20-40% wagowych w stosunku do masy prażonki i wymieszany półprodukt z reduktorem podaje się do pieca obrotowego dogodnie przewałowego i poddaje się działaniu temperatury od 1150-1300°C. W procesie prażenia utleniającego przeprowadza się dysocjację siarczanów oraz utlenia siarczki metali a powstające tlenki ołowiu oraz kadmu odparowuje się i przeprowadza się do gazów przepływających w przeciwprądzie do wsadu, z których oddziela się powstałe pyły w urządzeniach odpylających w postaci pylistego koncentratu ołowiowo-kadmowego.

Sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku powstających w procesie ługowania konpentratów cynku według wynalazku umożliwia wcześniejsze odparowanie wody i rozkład siarczanów w pierwszym etapie procesu - prażenia utleniającego a w drugim etapie w procesie odcynkowania wydłużenie strefy roboczej procesu redukcji co powoduje zwiększenie wydajności pieca obrotowego i uzyskanie mniej zanieczyszczonego tlenkucynku o wyższej zawartości cynku, niewielkiej zawartości ołowiu oraz braku zanieczyszczeń w postaci chlorków i fluorków.

Sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku polega na tym, że szlam zawierający licząc wagowo 14,7% Zn, 8,48% Pb, 0,18% Cd, 19,10°% Fe<,g, 8,27% Sog, 7,88% S_v„₄, 0,26% As, 0,053% Cl, poniżej 0,001% F oraz 8,47% CaO, 1,61% MgO, 0,59% A1₂0₃, 2,29% CaO i o wilgotności około 25% wagowych kieruje się do rurowego pieca obrotowego. W rurowym piecu obrotowym pod działaniem temperatury następuje odparowanie wilgoci ze szlamów a następnie zachodzi dysocjacja siarczanów wchodzących w skład szlamów. Siarczki metali w atmosferze utleniającej ulegają w znacznym stopniu utlenianiu do tlenków. Ponadto, w piecu rurowym w temperaturze do 1250°C następuje znaczne odparowanie związków ołowiu, kadmu, chloru fluoru, talu, arsenu i antymonu, przy niewielkim ubytku cynku, którego związki jak tlenek cynku nie jest lotny w temperaturze do 1250°C. Znaczne ilości

186 062 związków ołowiu i kadmu ulatniających się jest wychwytywana w urządzeniach odpylających w postaci koncentratu ołowiowo-kadmowego, który nadaje się do przerobu na drodze pirometalurgicznej na ołów i koncentrat kadmu.

Prażonkę z rurowego pieca obrotowego po jej ostudzeniu miesza się z koksikiem w ilości 20 do 40% wagowych w stosunku do masy prażonki i poddaje się procesowi odcynkowania w temperaturze od 1150-1300°C w piecu przewałowym, przy czym proces redukcji tlenku cynku zawartego w praźonce jest przyspieszony, bo wyprażony szlam nie zawiera wilgoci. Powstające pary cynku w wyniku procesu redukcji wypływają ze wsadu i w atmosferze pieca utleniają się do tlenku cynku. Tlenek cynku wraz z innymi pyłami wychwytywany jest w odpylni.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przerobu odpadowych szlamów z elektrolizy cynku powstających w procesie ługowania koncentratów cynku, złożony z dwóch etapów, znamienny tym, że odpadowe szlamy poddaje się prażeniu utleniającemu w temperaturze do 1250°C, korzystnie w rurowym piecu obrotowym, a uzyskaną prażonkę miesza się z reduktorem korzystnie w postaci koksiku dodawanym w ilości 20-40% wagowych w stosunku do masy prażonki i wymieszany półprodukt z reduktorem podaje się do pieca obrotowego dogodnie przewałowego i poddaje się działaniu temperatury od 1150-1300°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w procesie prażenia utleniającego przeprowadza się dysocjację siarczanów oraz utlenia siarczki metali, a powstające tlenki ołowiu oraz kadmu odparowuje się i przeprowadza się do gazów przepływających w przeciwprądzie do wsadu, z których oddziela się powstałe pyły w urządzeniach odpylających w postaci pylistego koncentratu ołowiowo-kadmowego.