34.4 Расчет выхода и состава медно-кадмиевого кека

Для очистки цинковых растворов от меди и кадмия используют, цинковую пыль. Значительная часть цинка из цинковой пыли в гидрометаллургическом переделе перейдет в раствор, и это необходимо учесть при расчете количества получаемых растворов.

Расход цинковой пыли определяется главным образом содержанием меди и кадмия в растворе, поступающем на медно-кадмиевую очистку, и обычно превышает в 2,5–3 раза теоретически необходимое количество для осаждения меди и кадмия. Однако в последние годы в связи с повсеместным распространением метода комплексной очистки цинковых растворов, при котором одновременно с медью и кадмием осаждают из растворов кобальт и никель в присутствии активирующих добавок, цинковую пыль расходуют с учетом требований указанной очистки. На практике суммарный расход цинка в цинковой пыли (в цинковом и кадмиевом производстве) колеблется в пределах 4,0–6,0% от количества выдаваемого чушкового цинка.

Принимаем для расчета расход цинковой пыли на очистку растворов от меди и кадмия равным 55 кг на 1 т чушкового цинка. По данным заводской практики, суммарное извлечение цинка, из цинкового раствора в чушковый металл составляет 97–97,2%. Принимаем для расчета 97,2%. С учетом этого расход цинка в цинковой пыли в расчете на 1 т цинка в растворе составит 55•0,972=53,46 кг.

Количество цинка в растворе, которое будет получено за счет выщелачивания обожженного цинкового концентрата и вельц-окислов, составляет 270,95+30,35=301,3 т/сут.

Расход цинка в цинковой пыли на очистку цинковых растворов от меди и кадмия составит 301,3•53,46/1000=16,11 т/сут.

Теоретически потребное количество цинка в цинковой пыли на медно-кадмиевую очистку.

Для цементации меди. Количество меди в растворах 3,09+0,36=3,45 т/сут; отсюда расход цинка составит 65,4•3,45/63,6=3,55 т.

Для цементации кадмия. Количество кадмия в растворах 2,048+0,455=2,503 т. Отсюда расход цинка составит 65,4•2,503/112,4=1,46т. Весь расход Zn составляет 3,55+1,46=5,1 т/сут. Кратность избытка цинка в цинковой пыли против теоретически необходимого для цементации меди и кадмия равна 16,11/5,1=3,2.

Из цинковой пыли будет израсходовано на цементацию меди и кадмия и перейдет в раствор 5,1 т цинка. Избыточное количество цинковой пыли остается в медно-кадмиевом кеке. Это составит 16,11–5,10=11,01 т/сут.

В заводских медно-кадмиевых кеках содержится 38-45% Zn, в том числе около 7–10% Zn в форме ZnSO₄. Принимаем для расчета содержание цинка общего 40%, в том числе 9,5% в виде ZnSO₄ и др. Тогда содержание металлического цинка в медно-кадмиевом кеке составляет 30,5%. Выход кеков равен 11,01/0,305=36,1 т/сут.

В медно-кадмиевых кеках содержится кадмия (2,503/36,10)•100=6,9%, меди (3,45/36,10)•100=9,6%.

Состав медно-кадмиевого кека: 40% Zn, 9,6% Сu, 6,9% Cd, 43,5% прочие.

34.5 Расчет объема оборотных растворов кадмиевого производства и количества цинка в них

Чтобы знать суммарное количество цинка в растворе, необходимо еще определить количество цинка, которое будет получено с оборотными растворами после переработки медно-кадмиевого кека в кадмиевом производстве.

По данным заводской практики, расход цинка в цинковой пыли (металлического цинка) в кадмиевом производстве составляет 2,2–2,7 кг на 1 кг металлического кадмия. Принимаем расход 2,5 кг/кг.

По данным практики, извлечение кадмия из медно-кадмиевого кека в металл составляет около 95%. С учетом этого расход цинка металлического в кадмиевом производстве на I кг кадмия в нейтральном цинковом растворе (в медно-кадмиевом кеке) составит 2,5•0,95=2,375 кг/кг.

Расход цинка в цинковой пыли на производство кадмия составит 2,375•2,503/1000=5,94 т/сут.

Всего поступит цинка в кадмиевое производство 14,44+5,94=20,38 т/сут.

Извлечение цинка в кадмиевом производстве в оборотный цинковый раствор на практике составляет 96,0–97,5%, а при наличии ксантогенатной очистки указанных растворов от кобальта оно ниже на 1,2–1,3% за счет потерь цинка с кобальтовым кеком. Принимаем для расчета это извлечение равным 95,8%.

Будет получено цинка в оборотном растворе кадмиевого производства 20,38•0,958=19,52 т/сут.

Количество, оборотных растворов кадмиевого производства определяем no расходу кислоты, который составляет 98•19,52/65,4=29,25 т/сут.

Образуется оборотных растворов 29,25•1000/130=225 м³/сут.

Всего будет получено нейтральных растворов 3174+357+225=3756 м³/сут.

Содержание меди и кадмия в растворах перед медно-кадмиевой очисткой составит, г/л: Сu (3,45•1000•1000)/(3756•1000)=0,919; Cd (2,503•1000•1000)/(3756•1000)=0,666.

Определяем количество готового цинкового электролита. Для нейтрализации-кислоты на 1 м³ отработанного электролита требуется цинка 65,4•130/98=86,76 кг.

Принимаем потери цинка при переработке растворов, полученных от выщелачивания вельц-окислов и медно-кадмиевых кеков, равными 0,3%. Количество полученного цинка в готовом растворе составит 270,95+0,997•(30,35+19,52)=325,67 т/сут.

Количество цинкового электролита 325,67•1000/86,76=3754 м³/сут.

На основании полученных данных составляем таблицу 84 материального баланса-выщелачивания обожженного цинкового концентрата с использованием растворов от гидрометаллургической переработки вельц-окислов и медно-кадмиевых кеков.

ТАБЛИЦА 84 Материальный баланс выщелачивания обожженного цинкового концентрата, т

Статьи баланса	Всего	В том числе
		Zn	Pb	Cd	Cu
Загружено:
Обожженного цинкового концентрата	549,95	311,44	9,18	2,695	4,29
Раствора от выщелачивания вельц-окислов	350	30,35	–	0,455	0,36
Оборотного раствора кадмиевого производства	225	19,52	–	–	–
Цинковой пыли	-	16,11	-	-	-
Итого	-	377,42	9,18	3,15	4,65
Получено:
Нейтрального цинкового раствора	3754	325,67	–	–	–
Цинкового кека	175,02	33,53	8,82	0,578	1,10
Медно-кадмиевого кека	36,1	14,44	0,11	2,503	3,44
потерь	–	3,78	0,25	0,069	0,11
Итого	–	377,42	9,18	3,15	4,65

В соответствии с расходной частью таблицы 84 получено следующее распределение, %:

	Zn	Pb	Сd	Cu
Нейтральный цинковый раствор	86,3	–	–	–
Цинковый кек	8,9	96,1	18,3	23,6
Медно-кадмиевый кек	3,8	1,2	79,5	74,0
Потери	1,0	2,7	2,2	2,4

При составлении материального баланса выщелачивания на производстве в загруженной части учитывается отработанный цинковый электролит, а в растворах указывается фактическое содержание цинка.

При подсчете извлечения (распределения) цинка относят количество его в полученных продуктах к количеству его в загруженных материалах, за вычетом, цинка, содержащегося в отработанном электролите. Для определения количества полученного цинка в растворе от выщелачивания также вычитают из общего содержания его в растворе содержание цинка в израсходованном отработанном электролите. Поэтому для упрощения в таблице 84 в загруженной части не указано количество отработанного электролита, пошедшего на выщелачивание, и в растворах приведено количество Zn за вычетом содержания его в отработанном электролите.