[go: up one dir, main page]

RU2393249C1 - Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора - Google Patents

Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора Download PDF

Info

Publication number
RU2393249C1
RU2393249C1 RU2008141597/02A RU2008141597A RU2393249C1 RU 2393249 C1 RU2393249 C1 RU 2393249C1 RU 2008141597/02 A RU2008141597/02 A RU 2008141597/02A RU 2008141597 A RU2008141597 A RU 2008141597A RU 2393249 C1 RU2393249 C1 RU 2393249C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
precipitate
autoclave
temperature
sediment
Prior art date
Application number
RU2008141597/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008141597A (ru
Inventor
Лев Гургенович Баратов (RU)
Лев Гургенович Баратов
Лидия Алексеевна Воропанова (RU)
Лидия Алексеевна Воропанова
Original Assignee
Лидия Алексеевна Воропанова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лидия Алексеевна Воропанова filed Critical Лидия Алексеевна Воропанова
Priority to RU2008141597/02A priority Critical patent/RU2393249C1/ru
Publication of RU2008141597A publication Critical patent/RU2008141597A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2393249C1 publication Critical patent/RU2393249C1/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гидрометаллургии цинка и может быть использовано для переработки цинксодержащих сернокислых растворов для получения оксида цинка. Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора включает выделение из раствора цинксодержащего осадка осаждением гидроксидом аммония. Затем ведут обработку осадка раствором карбоната или бикарбоната аммония, сушку и прокалку. После выделения цинксодержащего осадка его помещают в автоклав при заполнении почти всего объема последнего, нагревают в автоклаве до температуры 130-170°С и выдерживают при этой температуре и равновесном давлении разложения гидроксида цинка, превышающем внешнее давление в автоклаве над осадком. Затем проводят фильтрование, промывку и сушку осадка. Прокалку осадка ведут при температуре от 300 до 700°С. Техническим результатом изобретения является снижение энергозатрат при фильтации, сушке и прокалке, уменьшение расхода реагентов и улучшение экологических характеристик процесса. 5 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к области гидрометаллургии цинка и может быть использовано для переработки цинксодержащих отходов для получения оксида цинка.
Известен способ получения оксида цинка из сернокислого раствора осаждением гидроксида цинка гидроксидом аммония с последующей прокалкой осадка при температуре 900°С [Евдокимова А.К. и др. О внедрении нового метода производства окиси цинка для нужд лакокрасочной и других отраслей промышленности. Цветные металлы. 1962. №4. С.41-46.]
Недостатками способа являются высокая влажность осадка даже после двух-, трехкратной отмывки (влажность 400-500%), наличие большого количества вводно-растворимых примесей, захваченных при осаждении гидроксида с маточником, высокая температура прокалки во вращающейся трубчатой печи (900-950°С).
Наиболее близким техническим решением является способ получения оксида цинка из сернокислого раствора [Абевова Т.А. и др. Способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов. Патент РФ 2019511, 1994, Бюл. №17], включающий выделение из раствора цинксодержащего осадка осаждением гидроксидом аммония, обработку осадка раствором карбоната или бикарбоната аммония, сушку и прокалку при 750°С.
Недостатком способа является то, что из слабоконцентрированных растворов наряду с основным сульфатом цинка образуется объемный гидрофильный, плохо фильтрующийся аморфный осадок гидроксида цинка, что вызывает затруднения при его дальнейшей обработке карбонатом или бикарбонатом аммония, большой расход этих реагентов, а сушка и прокалка при 750°С сопровождаются выделением большого количества углекислого газа и аммиака.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа получения оксида цинка.
Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективность процесса получения оксида цинка.
Этот технический результат достигается тем, что в известном способе получения оксида цинка из сернокислого раствора, включающем выделение из раствора цинксодержащего осадка осаждением гидроксидом аммония, обработку осадка раствором карбоната или бикарбоната аммония, сушку и прокалку, после выделения цинксодержащего осадка его помещают в автоклав при заполнении почти всего объема последнего, нагревают в автоклаве до температуры 130-170°С и выдерживают при этой температуре и равновесном давлении разложения гидроксида цинка, превышающем внешнее давление в автоклаве над осадком, с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой осадка, прокалку осадка ведут при температуре от 300 до 700°С.
Сущность способа поясняется табл.1-3.
В табл.1 даны температуры разложения ряда соединений цинка и аммония, находящихся в цинксодержащих осадках по реакциям:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Использованы данные следующих источников:
1. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий хмический справочник. М.: Химия, Ленинградское отделение. 1977.
2. Рипан Р., Читяну И. Неорганическая химия, ч.2. М.: Мир. 1972. С.793.
Таблица 1
Температуры разложения ряда солей цинка и аммония, содержащихся в цинксодержащих осадках
Соли Температура, °С
(NH4)2SO4 >350
(NH4)2СО3 58
Zn(OH)2 125
ZnCO3 300
ZnSO4 740
По прототипу из достаточно концентрированных растворов сульфата цинка, содержащих 100 г/дм3 Zn (II), гидроксидом аммония с концентрацией 25% осаждаются гидроксосульфаты основных солей цинка, например, по реакции:
Figure 00000006
Даже двухкратная промывка основного сульфата цинка 3Zn(OH)2·ZnSO4 водой сохраняет высокое содержание иона SO42- (до 20%), что приводит к увеличению температуры прокалки до 900-950°С. Чтобы избежать такой сложности процесса, выделившийся осадок основных солей сульфата цинка обрабатывают раствором карбоната или бикарбоната аммония с концентрацией 40-100 г/дм3. При этом в результате обменной реакции
Figure 00000007
содержание сульфат-иона в осадке снижается с 20 до 3% в основном карбонате цинка.
Исходя из данных табл.1 замена сульфат-ионов на карбонат-ионы снижает температуру прокалки. Согласно прототипу при содержании в осадке иона SO42- до 3,0% осадок сушили и прокаливали при 750°С.
По предлагаемому способу при осаждении цинка гидроксидом аммония из слабоконцентрированных растворов сульфатов цинка образуется аморфный, гидрофильный, плохо фильтрующийся осадок гидроксида цинка, содержащий за счет захвата маточника (NH4)2SO4, ZnSO4, их двойные соли и т.п.
Согласно табл.1 выдержка такого осадка при температуре ≥ 125°С приводит к образованию оксида ZnO по реакции (3), при этом в газовую фазу уходят пары воды и, возможно, в небольших количествах аммиак при разложении захваченного из маточника гидроксида аммония. Образующийся после нагрева в автоклаве оксид цинка ZnO содержит сульфаты аммония и цинка, имеющие более высокую температуру разложения. Количество последних зависит от исходной концентрации сульфата цинка, числа циклов промывки, времени и температуры сушки и других условий.
Нагрев аморфного гидрофильного влагоемкого осадка гидроксида цинка приводит к тому, что в газовую фазу переходят значительные массы воды, что увеличивает энергозатраты.
Эти энергозатраты можно существенно сократить, если учесть, что нет необходимости испарять всю имеющуюся в осадке воду, достаточно, чтобы при температуре разложения выполнялось условие: равновесное давление водяных паров по реакции (3) Рравн было бы больше внешнего давления Р в автоклаве над осадком (давления насыщенных паров воды, содержащихся в системе, и давления высоты столба пульпы).
Нагрев при 125-300°С приводит к разложению гидроксида цинка. После такой обработки осадок фильтруют, промывают водой, а затем при необходимости растворами карбоната или бикарбоната аммония, расход которых резко снижается по сравнению с прототипом. Кроме того, если учесть, что согласно данным (Абевова Т.А. и др. Цветные металлы. №5, 1993. С.20-22), чем меньше содержание сульфат-ионов в прокаливаемом продукте, тем ниже температура прокалки, ниже содержание вводно-растворимых примесей в конечном продукте, выше содержание основного вещества и выше белизна продукта.
Пример конкретного выполнения способа
Стадия 1
Раствор, содержащий 100 мг/дм3 иона Zn (II), нейтрализуют раствором гидроксида аммония до рН 8-9. Осадок гидроксида цинка отделяют от раствора фильтрацией.
Рентгенофазовый анализ проводили на установке АРС-5 (Дрон-1); Cu - анод, Θ - углы скольжения, d/n, Å - межплоскостные расстояния, I/Iо, % - относительная интенсивность.
Рентгенофазовый анализ высушенного осадка свидетельствует об аморфном состоянии большей части фаз, из которых состоит данный образец. Однозначное решение качественного и количественного анализа рентгеновского спектра практически невозможно. Тем не менее, по наличию отдельных кристаллических рефлексов спектра обнаружен Zn(OH)2 - основа и примеси ZnO, ZnSO4, (NH4)2SO4, 3Zn(OH)2·ZnSO4·4H2O, 6Zn(OH)2·ZnSO4·4H2O и др.
Влажность осадка 85%.
Под микроскопом видна шаровидная форма частиц.
Стадия 2
Осадок после фильтации и промывки нагревают в автоклаве до 130-170°С и выдерживают при этих температурах не менее 30 мин.
Осадок заполняет значительный объем автоклава, чтобы избежать энергозатрат на испарение большого количества влаги влагоемкого осадка, вместе с тем при испарении части воды устанавливается давление насыщенных паров, соответствующих температурам 130-170°С.
После нагревания в автоклаве и охлаждения пульпы осадок легко фильтруется и промывается.
В табл.2 дана зависимость влажности осадка после фильтрования от температуры нагрева в автоклаве.
Таблица 2
Температура нагрева в автоклаве, °С 100 120 130 140 150 170 190
Влажность осадка после фильтрации, % мас. 86 83 69 65 62 64 65
Таким образом, после нагрева в автоклаве при 150°С осадок за счет перехода от коагуляционной к кристаллизационной структуре легко фильтруется и промывается.
В табл.3 дан количественный фазовый состав высушенного садка, полученного после нагревания.
Таблица 3
Характеристика фаз осадка, полученного на стадии 2 по данным рентгенофазового анализа
Фазы Содержание фаз в осадке, объемный % Межплоскостные расстояния d/n, Å Интенсивность I/I0
ZnO 71,56 2,48; 2,82; 2,60 100,71,56
α - ZnSO4 3,98 3,44; 2,67; 2,79 100,80, 50
β - ZnSO4 2,99 3,54; 4,17; 2,65 100,80,75
ZnO·2ZnSO4 2,97 2,97; 2,47; 3,67 100, 100,80
2ZnO·3ZnSO4 2,95 2,99; 3,71; 3,38 100,95,95
3Zn(OH)2·ZnSO4·4H2O 2,88 10,0; 2,75; 1,58 100,90,50
(NH4)2Zn(SO4)2 2,55 4,27; 4,17; 7,51 100,90,85
(NH4)2SO4 2,33 4,33; 4,39; 3,06 100,65,55
(NH4)2Zn(SO4)2·6H2O 2,29 4,15; 3,76; 4,30 100,65,60
ZnSO4·6H2O 2,25 4,40; 4,05; 2,92 100,53,27
CaSO4 1,75 3,50; 2,85; 2,33 100,30,20
Zn(OH)2 1,50 6,97; 3,09; 2,97 100,30,30
Под микроскопом видны кристаллы игольчатой формы, характерной для оксида цинка.
После нагрева в автоклаве, охлаждения и фильтрации осадка оставшуюся в осадке влагу удаляют сушкой для получения конечного продукта, пригодного для переработки на цинковых заводах.
Стадия 3
Для замены сульфат-ионов на карбонат-ионы полученный после нагрева в автоклаве осадок промывают растворами карбоната или бикарбоната аммония.
Из данных табл.1 видно, что карбонаты имеют более низкую температуру разложения, чем соответствующие сульфаты.
Из данных табл.3 количество сульфатов невелико, поэтому расход карбонатов незначителен, к тому же последующая после сушки прокалка имеет температуру меньше 700°С. В газовую фазу переходят незначительные количества углекислого газа и аммиака.
По мере снижения количества гидроксида цинка и увеличения основных сульфатов цинка и двойных солей сульфатов аммония и цинка осуществляется плавный переход от предлагаемого способа к прототипу.
Аналогичным образом можно осущестлять обезвоживание и других гидроксидов, как, например, Pb(ОН)2 (tразложения 145°С), Fe(OH)2 (tразложения 150-200°С), Вi(ОН)3 (tразложения 100°С), In(ОН)3 (tразложения 150°С), Cu(ОН)2 (при нагревании разлагается), Ni(OH)2 (tразложения 230°С) и др.
В качестве нейтрализаторов, помимо гидроксида аммония, можно использовать и другие щелочные реагенты, как, например NaOH, Ca(OH)2 и т.п.
По сравнению с прототипом снижаются энергозатраты при фильтрации, сушке и нагреве в автоклаве, уменьшается расход реагентов и улучшаются экологические характеристики процесса, так как газовая фаза содержит меньшие количества аммиака и углекислого газа.
Для получения конечного продукта по известному способу из осадка, содержащего 85% влаги и 15% сухого необходимо испарить 85:15=5,7 единиц влаги на единицу продукта, а по предлагаемому способу при влажности 60% (40% сухого) необходимо испарить 60:40=1,5 единиц влаги, т.е. в 5,7:1,5=3,8 раза меньше. Количество энергии, затрачиваемое на сушку продукта, снижается в такое же количество раз соответственно.

Claims (1)

  1. Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора, включающий выделение из раствора цинксодержащего осадка осаждением гидроксидом аммония, обработку осадка раствором карбоната или бикарбоната аммония, сушку и прокалку, отличающийся тем, что после выделения цинксодержащего осадка его помещают в автоклав при заполнении почти всего объема последнего, нагревают в автоклаве до температуры 130-170°С и выдерживают при этой температуре и равновесном давлении разложения гидроксида цинка, превышающем внешнее давление в автоклаве над осадком, с последующим фильтрованием, промывкой и сушкой осадка, прокалку осадка ведут при температуре от 300 до 700°С.
RU2008141597/02A 2008-10-20 2008-10-20 Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора RU2393249C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141597/02A RU2393249C1 (ru) 2008-10-20 2008-10-20 Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141597/02A RU2393249C1 (ru) 2008-10-20 2008-10-20 Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008141597A RU2008141597A (ru) 2010-04-27
RU2393249C1 true RU2393249C1 (ru) 2010-06-27

Family

ID=42672075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141597/02A RU2393249C1 (ru) 2008-10-20 2008-10-20 Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2393249C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2285465A1 (fr) * 1974-09-19 1976-04-16 Int Nickel Canada Recuperation de metaux non ferreux contenus dans des solutions de sulfates
RU2019511C1 (ru) * 1991-07-17 1994-09-15 Институт металлургии и обогащения АН Республики Казахстан Способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов
WO1995030626A1 (en) * 1994-05-04 1995-11-16 Metals Recycling Technologies Corp. Recovery of chemical values from industrial wastes
US6132621A (en) * 1995-01-12 2000-10-17 Bammens Groep B.V. Method of selectively removing zinc from acid effluents
CA2415732A1 (en) * 2000-07-14 2002-01-24 Noranda Inc. Production of zinc oxide from acid soluble ore using precipitation method
RU2294316C1 (ru) * 2005-06-07 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Способ очистки кислых сточных вод от цинка

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2285465A1 (fr) * 1974-09-19 1976-04-16 Int Nickel Canada Recuperation de metaux non ferreux contenus dans des solutions de sulfates
RU2019511C1 (ru) * 1991-07-17 1994-09-15 Институт металлургии и обогащения АН Республики Казахстан Способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов
WO1995030626A1 (en) * 1994-05-04 1995-11-16 Metals Recycling Technologies Corp. Recovery of chemical values from industrial wastes
US6132621A (en) * 1995-01-12 2000-10-17 Bammens Groep B.V. Method of selectively removing zinc from acid effluents
CA2415732A1 (en) * 2000-07-14 2002-01-24 Noranda Inc. Production of zinc oxide from acid soluble ore using precipitation method
RU2294316C1 (ru) * 2005-06-07 2007-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) Способ очистки кислых сточных вод от цинка

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008141597A (ru) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2564806C2 (ru) Способ получения ультрачистого карбоната лития из технического карбоната лития и установка для его осуществления
DE112012006180T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Lithiumhydroxid und Verwendung davon zur Herstellung von Lithiumcarbonat
SU1165238A3 (ru) Способ гидрометаллургической переработки сырь ,содержащего цветные металлы и железо
CN110002476A (zh) 一种氢氧化锂的制备方法
RU2749598C1 (ru) Способ переработки слюдяного концентрата
CN101774643A (zh) 一种从钨酸钠溶液制备氧化钨水合物的工艺
CN113677813A (zh) 锂回收和纯化
SU867319A3 (ru) Способ переработки материалов содержащих мышь к и металл
RU2519692C1 (ru) Способ извлечения редкоземельных элементов из твердых материалов, содержащих редкоземельные элементы
WO2019143264A1 (ru) Способ получения оксида скандия из скандий-содержащих концентратов
RU2660864C2 (ru) Способ получения карбоната лития из литийсодержащих природных рассолов
DE102010019554A1 (de) Verfahren zur Abreicherung von Magnesium und Anreicherung von Lithium in chloridisch geprägten Salzlösungen
RU2393249C1 (ru) Способ получения оксида цинка из сернокислого раствора
CN102328947A (zh) 一种回收锶渣的方法
KR101843598B1 (ko) 액체 배출물을 처리하고 금속을 회수하기 위한 방법
RU2561117C1 (ru) Способ получения сорбента для очистки растворов от ионов тяжелых металлов
CN110002475A (zh) 氢氧化锂的制备方法
RU2389810C1 (ru) Способ получения оксида цинка из слабоконцентрированных растворов
RU2608117C1 (ru) Способ переработки растворов после карбонатного вскрытия вольфрамовых руд
CN102688665B (zh) 一种克劳斯尾气综合治理联产硫酸锰的方法
RU2433951C2 (ru) Способ обезвоживания осадка гидроксидов металлов при получении их оксидов
RU2287597C2 (ru) Способ переработки окисленной никелькобальтовой руды
RU2019511C1 (ru) Способ получения оксида цинка из цинксодержащих продуктов
US11746021B2 (en) High purity aluminum oxide via electrodialysis
JPS61286220A (ja) 吸着剤によるガリウム成分の回収方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101021