1.2.3 Мыскадмийлі кектерді өңдеу кезінде кадмийдің қасиеті

Әртүрлі зауыттарда өндірілген мыскадмийлі кектердің құрамы, %: 2,5-12 Cd; 4-17 Cu; 35-60 Zn; 0,05-2,0 Fe; 0,05- 0,20 As [1].

Кектердің құрамындағы өзгешіліктер салдарынан әрбір кәсіпорындағы технологиялық схемалар кейбір ерекшеліктерімен және алынатын аралық өнімдердің әртүрлі құрамымен сипатталынады. Әдетте барлық схемалар, бөлшектерді қоспағанда, бір біріне ұқсас болып келеді, оларды 7-ші суретте келтірілген мыскадмийлі кекті өңдеудің түбегейлі схемасы түрінде көрсетуге болады [1].

Әдетте фильтрациядан кейінгі мыскадмийлі кекті бірден сілтісіздендіруге жібереді. Кейбір шет ел зауыттарында кекті сілтісіздендіруге жіберуден бұрын оның тотығуы үшін оны ауада ұстайды. Бір жағынан алдын-ала тотықтыру кектердің еруін жақсартады және кадмий мөлшерін бөліп алуды көбейтеді, ал екінші жағынан мыстың ерітіндіге көп мөлшерде өтуіне әсер етеді, соның салдарынан ерітіндіні кезекті тазартуын қиындатады. Шамасы, кекті алдын-ала тотықтыру қажеттілігі оның құрамынан тәуелді болады. Кек құрамындағы аз мөлшердегі мышьяк пен кобальт оның еру жылдамдығын арттырады. Құрамында аз мөлшерде қоспалар бар кек баяу ериді.

Мыскадмийлі кекті репульпацияға және с : қ = 4 : 1 қатынасы кезінде домалақ диірменде ылғалды ұнтақтауа жібереді, сонымен қатар 50-60 °С температура кезінде механикалық немесе ауамен аралстырылатын бактарда өңдірілген мырышты электролитпен сілтісіздендіреді. Сілтісіздендіруді қышқылдық 10-12 г/л-ге және ерітіндідегі мыстың мөлшері 2+2,5 г/л-ге жеткенге дейін жүргізеді. Еруді жылдамдату үшін электролиттік ванналардан марганецті шламды немесе марганец кенін (MnO₂) қосады. Сілтісіздендіру операциясы соңында пульпаға аздаған мөлшерде таза мыс-кадмийлі кекті қосады, бұл қышқылдық мөлшерінің бейтарап реакциясына дейін төмендеуіне және мыс концентрациясының 0,2-1,0 г/л-ге дейін азаюына әсер етеді. Сілтісіздендіруден кейін пульпаны қойылтқышқа жібереді, ол онда тұнады. Төменгі қабаттағы қоюланған пульпаны сумен репульпацияландырады және дөңгелекті немесе барабанды вакуум-сүзгіштерде сүзеді. Құрамында 0,3-1,0 % Cd, 10-15 % Zn, 30-50 % Cu бар алынған мысты кекті мыс қорыту зауыттарына жібереді немесе мырыш сульфаты ерітіндісін хлордан тазарту үшін мырышты өндірісте қолданады.

Қойылтқыштың жоғарғы құйылыс ағындысы – ашық түсті ерітінді, оның құрамы г/л: 100-120 Zn; 3-15 Сd; 0,05-1,0 Cu; 3-9 Fe; 60-100 Ni; 50-100 Сo және т.б. Бұл ерітіндіні кадмийді тұнбаға түсіру үшін механиклық араластырғышы бар бактарға жібереді. Кадмийді мырышты шаңмен тұндырады. Ерітіндінің құрамына байланысты кадмийлі сорғышты бір немесе екі рет қайта тұндыруды жүргізеді. Кадмийдің мөлшері (3-5 г/л) аз болған кезде және мыстың мөлшері (0,5-1,0 г/л) біршама жоғары болуы кезінде, әдеттегідей, кадмийлі сорғышты екі рет қайта тұндыруды жүргізеді. Алғашқы кадмийлі сорғыш бар жоғы 40-45 % Cd, 5-8 % Cu және артық мөлшерде мырышты құрайды. Оны ерітеді, құрамында мыс бар қалдықты мыскадмийлі кектің бастапқы сілтісіздендіруіне жібереді, ал ерітіндіден екінші кезектегі сорғышты тұндырады, ол 75 %-ға дейін кадмийді және 5-10 %-ға дейін мырышты құрайды. Кадмийдің бейтарап ерітінділерден цементациясы тұндырғыштың бетінде мырыштың негізгі тұздарының тұнуымен бірге жүруі мүмкін. Бұл мырышты шаңның белсенділігін едәуір төмендетеді. Осыны болдырмау үшін цементацияны ерітіндідегі қышқылдың мөлшері 1-2 г/л болған кезде жүргізеді. Аса бай мыс-кадмийлі кектерді өңдейтін кейбір шет ел зауыттарында ерітіндіні сілтісіздендіруден кейін мырышты шаң цементациясы арқылы мыстан тазартады және тазартылған ерітіндіден кадмийді тұндырады. Бұл құрамында аз мөлшерде қоспалар бар кадмийлі сорғышты алуға және электролиттер дайындау үшін оны қайта тұндырусыз қолдануға мүмкіндік береді.

Алғашқы кадмийлі сорғышты тұндыруды 40-50 ^оС температура кезінде аз мөлшерде мырышты шаңды қоса отырып жүргізеді, мырышты шаңның шығыны қажетті шығынның 110-130^оС құрайды. Операцияның жалпы ұзақтығы 45-60 минутты құрайды. Пульпаны жақтаулы сүзгіш-прессте сүзеді. Құрамында 100-120 г/л Zn, 50 мг/л-ден көп емес Сd, 50-100 мг/л Co бар алғашқы кадмийлі сорғышты тұндырудан кейінгі алынған ерітіндіні мырыш өндірісіне жібереді.

Алғашқы кадмийлі сорғышты күкірт қышқылын қоса отырып кадмийлі электролитте ерітеді. Ерітуді жылдамдату үшін температураны 75-80 ^оС-да ұстап тұрады жән марганец кенін қосады. Ерітіндіден мысты шығару үшін еріту опреациясының соңында аздап таза кадмийлі сорғышты қосады. Еру операциясы 48-72 сағат жүреді. Пульпаны сүзеді. Ерітіндіден екінші деңгейдегі сорғышты тұндырады. Екінші деңгейдегі сорғышты тұндыруды қажеттен аз мөлшердегі мырышты шаңмен жүргізеді, бұл кадмийдің толық тұнбауы салдарынан кадмийлі сорғышта мырыштың көп мөлшерде болмауына мүмкіндік береді. Екінші деңгейдегі сорғыштың құрамында 60-75 % Cd, 5-10 % Zn, 1 %-дан аз Cu болады. Құрамында 120-160 г/л Zn, 2-5 г/л Cd және 1 г/л-ге дейін Ni бар екінші деңгейдегі сорғышты тұндырудан кейінгі ерітіндіні никельдің пайда болуын болдырмау үшін кадмий-мырышты өндірістен шығарады. Бұл ерітіндіні байыту фабрикалары үшін тотияйын өндірісінде қолданады.

Кадмийлі электролитті дайындау үшін екінші деңгейдегі сорғышты ерітеді. Алғашқы сорғыш сияқты екінші деңгейдегі сорғышты да 75-80 ^оС температура кезінде ерітеді. Еріту процесі кезінде қышқылдықты және ерітіндідегі мыстың мөлшерін мұқият қадағалап отырады. Процестің аяқталуының белгісі ерітіндіде бос күкірт қышқылының болмауы және қатты тұнбаның аз мөлшері кезінде мыстың болмауы болып табылады. Алынған пульпаны сүзгіш-пресстерде сүзеді. Кекті сүзгіште сумен шайғаннан кейін алғашқы кадмийлі сорғышпен қоса сілтісіздендіруге жібереді. Кадмийлі электролиттің құрамында 200-250 г/л Cd, 30-40 г/л Zn, мыстың белгілері болады.

Кадмийдің электролиттік тұндыруын ерімейтін қорғасынды анодтар мен алюминийлі катодттары бар ванналарда жүргізеді. Электролизді соңына дейін үзбей жүргізеді. Кадмий өндірісінде электролиттің тұрақты жұмыс істейтін құрамы және мырыш электролизі тәріздес ерітіндімен ваннаны үздіксіз толтыру сирек қолданылады. Процесті соңына дейін жүргізген кезде электролиттегі кадмийдің концентрациясы 80-200 г/л-ден 10-70 г/л-ге дейін төмендейді, күкірт қышқылының мөлшері 10 г/л-ден 150-200 г/л-ге дейін көтеріледі.

7-сурет – Кадмийді мыскадмийлі кектерден алудың схемасы

Электролиттің температурасы 25-30 ^оС (салқындатусыз). Беттік белсенді қоспа ретінде ағаш желімдейтін желім қолданылады. Оның тұтыну мөлшері 2-3 кг/т. Кадмийдің электрлік тұндыруын тік жазықтықта қозғалмайтын жылжығыш катодтармен немесе айналатын катодтармен жүргізеді. Көбінесе қозғалмайтын катодтары бар ванналар қолданылады.

Осындай ванналарда электрлі тұндыру процесін тоқтың тығыздығы 40-50 а/м², кадмийді өсіру ұзақтығы 24 сағат болған кезде жүргізеді. Тоқтың тығыздығы едәуір жоғары және катодты тұнбаларды өсіру ұзақтығы көбірек болған кезде ұдайы дендрит түзілу байқалынады, егер ластану пайда болса тоқ бойынша өнімнің шығуы төмендейді.

Электролиздің 24 сағаты аралығында кадмийлі катодты тұнбаның қалыңдығы 0,2-0,3 мм құрайды. Катодты тұнбалар иілгіш, түтікке оңай шиыршықталатын пластиналар түрінде алынады. Тоқ бойынша өнімнің шығуы 70-90 %.

Электролиз аяқталғаннан кейін кадмийлі тұнба ванна түбінің тесіктері арқылы пайдаланылған электролитпен бірге жалпы астаушаға ауыстырылады және сол арқылы тұнбаны пайдаланылған электролиттен тазарту үшін жинағышқа ағады, соңында тұнба жуылады. Одан кейін тұнба брикеттелінеді және брикеттерді балқытады. Катодты кадмийдің немесе кадмийлі сорғыш брикеттерінің қайта балқытуын күйдіргіш сілті арқылы электрлі жылытқыш қазандарда жүргізеді. Балқыту алдында қазандарға күйдіргіш сілтіні салады және оны 400-450 ⁰С температураға дейін қыздырады. Қалыптамалардан шешіліп алынған катодты кадмийдің табақтарын сумен шаяды, бумаларға орап ерітілген сілтіге жібереді. Берілген мөлшердегі металлды қазанға толтырғаннан кейін бұлғауышты қосып мезгілмен дроссты шығара отырып ерітілген металлды араластырады. Брикеттерден металл құймасына дейін бөліп алу 94-96 %-дан аспайды [1].