1.1.2 Распределение кадмия между промпродуктами гидрометаллургического способа получения цинка

По гидрометаллургическому способу (рис. 3) цинк выщелачивают из пред­варительно обожженного концентрата раствором серной кислоты [1, стр. 31].

При выщелачивании цинк переходит в раствор в виде сульфата цинка по реакции:

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O. (4)

Помимо цинка, при выщелачивании частично растворяются и некоторые содержащиеся в концентрате примеси (медь, кадмий, кобальт и др.), поэтому раствор очищают от примесей.

В процессе выщелачивания обожженных цинковых концентратов растворами серной кислоты кадмий в значительной своей части переходит в раствор в виде сульфата. Некоторая часть кадмия, связанного в виде труднорастворимых в слабых растворах серной кислоты сульфидных, силикатных и ферритных соединениях, остается в кеках (рис. 3) [1]. Содержание кадмия в верхнем сливе нейтральных сгустителей цинкового производства достигает 0,2-0,3 г/л, меди – 0,4-0,8 г/л, мышьяка – 0,6- 3,0 мг/л [2,8].

Из раствора сернокислого цинка кадмий извлекают методом цементации с помощью цинка. При воздействии цинковой пыли на раствор, содержащий кадмий, последний вытесняется и осаждается в виде цементного металла. Одновременно с кадмием из раствора при агитации его цинковой пылью цементируется также медь. Получаемый таким образом осадок состоит из тонко диспергированных кадмия, меди и избытка цинковой пыли. На практике расход цинковой пыли берется 3-3,5-кратный, считая на медь.

В табл. 3 приведены примерные составы меднокадмиевых кеков цинкэлектролитных заводов, а в табл. 4 изменение состава цинкового раствора в процессе цементации [8].

Свинец в меднокадмиевый кек попадает вместе с цинковой пылью, если последняя получается из дистилляционного цинка. Содержание цинка в меднокадмиевых кеках зависит от количества избыточного металла, прибавляемого при цементации, от степени измельчения и способа его подачи. При двухстадийной цементации с промежуточной фильтрацией получались следующие составы меднокадмиевых кеков [2]:

Таблица 2

Состав меднокадмиевых кеков (%)

Металл	Cd	Zn	Cu
После первой фильтрации	30−36,7	18,7−22	−
После второй фильтрации	4,07−5,2	44−45	−
Средневзвешенный кек	6−10	35−40	2

Рис. 3. Схема распределения кадмия при гидрометаллургической переработке цинкового концентрата.

Чем более тонкая цинковая пыль подается на цементацию, тем лучше ее использование и меньше ее содержание в кеке. Цинковую пыль для лучшего использования следует подавать на цементацию в виде суспензии.

По содержанию кадмия меднокадмиевые кеки цинкэлектролитного производства являются наиболее богатыми продуктами [8].

Полученный при этом меднокадмиевый кек направляют на кадмиевое производство.

Водный раствор сульфата цинка, очищенный от примесей, поступает на электролиз, цинк осаждается на катоде, а у анода регенерируется серная кислота. Снятые катодные осадки цинка переплавляют и разливают по изложницам. Отработанный сернокислый электролит возвращают на выщелачивание обожженного цинкового концентрата [1].

Таблица 3

Состав меднокадмиевых кеков цинкэлектролитных заводов (%)

Завод	Cd	Cu	Zn	Pb	Co	As
I РФ	1,5-3,4	6,7-30,6	18-36	0,6-1,2	0,2	-
III РФ	1,3-2,7	18-30	30-40	-	-	0,05
Трейл	3,4	8,0	62,0	5,7	0,07	0,01
Грейт-Фоллс	8,4	3,3	41,4	3,8	0,02	-
Магдебург	6 - 10	2,0	35-40	-	-	-

Таблица 4

Примерное изменение состава раствора при цементации

Раствор	Zn, г/л	Mn, г/л	Cu, мг/л	Cd, мг/л	Co, мг/л	Ni, мг/л	As, мг/л	SiO2, мг/л	Fe, мг/л	Mg , г/л	CaO,г/л
До цеме­н­та­ции	170	3	500	350	2	2	1	150	Сл.	−	−
После це­мен­тации	170	2,5-3,5	0,1	~0,11	1-2	0,5	~0,5	100	0,1	17	0,4

Гидрометаллургический способ получения цинка – более совершенный технологический процесс, чем пирометаллургический способ переработки цинковых концентратов. Он обеспечивает высокое извлечение цинка, высокую чистоту получаемого металла, механизацию трудоемких про­цессов, комплексное использование ценных составляющих концентрата и т. д. [11].

В настоящее время гидрометаллургический способ является основным и дает 80 – 90% производимого цинка [1, 2].