34.8 Расчет баланса растворов и пульп при выщелачивании

Расчет баланса растворов и пульп при выщелачивании требуется для последующего расчета необходимого оборудования.

Классическая технология гидрометаллургической переработки обожженного цинкового концентрата предусматривает схему выщелачивания в две стадии с противотоком раствора и огарка.

Получение большого объема оборотных растворов (верхнего слива сгущения) кислого выщелачивания отрицательно влияет на скорость отстаивания и общую очистку растворов при нейтральном выщелачивании.

Поэтому уже длительное время в отечественной гидрометаллургии цинка стремятся строить технологию выщелачивания так, чтобы максимальное количество цинка извлечь в нейтральной стадии выщелачивания и предельно уменьшить объем оборотных плохоосветленных растворов из кислой стадии выщелачивания, приближаясь к одностадийному выщелачиванию. Указанное построение технологической схемы позволяет получить после выщелачивания более чистые по содержанию вредных примесей растворы, увеличить скорость отстаивания полученной пульпы и повысить ее температуру.

Такой процесс одностадийного выщелачивания обожженных цинковых концентратов с довыщелачиванием небольшого количества, остающегося в остатке от выщелачивания кислотно-растворимого цинка, был разработан и осуществлен Гинцветметом и заводом «Укрцинк» в 1951 г.

В 60-е годы за рубежом были разработаны гидрометаллургические способы переработки цинковых кеков взамен велъц-процесса, получившие наименование «ярозит-процесс» и «гетит-процесс» в зависимости от метода вывода железа из полученных растворов. Указанные способы получают свое развитие и в СССР.

С учетом гидрометаллургической переработки цинковых кеков схему гидрометаллургической переработки обожженного цинкового концентрата стремятся строить с максимальным приближением к одностадийному выщелачиванию.

Принимаем для расчета периодический способ выщелачивания в агитаторах с механическим перемешиванием пульпы. При этом предусматриваем схему одностадийного нейтрального выщелачивания обожженного цинкового концентрата с кислым довыщелачиванием сгущенных нейтральных илов.

По данным практики, содержание цинка в виде ZnO в сгущенных цинковых илах при одностадийном выщелачивании составляет 4–8%, принимаем для расчета 6%. Исходя из этого, с учетом расчетного выхода цинковых кеков (33,15% от поступающего обожженного концентрата) принимаем, что 95% серной кислоты отработанного электролита нейтрализуется на нейтральной стадии выщелачивания и 5% на кислой. Остаточная концентрация кислоты при кислом выщелачивании составляет 0,5–1 г/л H₂SO₄.

После отстаивания пульпы получают сгущенный нижний слив, кислотность которого в процессе сгущения снижается до рН=4,4÷4,8, и верхний слив.

В целях оптимизации процесса предусматривают фильтрацию максимального количества кислых илов с целью предельного уменьшения объема оборотного кислого слива. При этом конечная концентрация кислоты при кислом выщелачивании составляет около 0,5 г/л H₂SO₄, а кислый слив получается осветленным.

Всего на выщелачивание поступает отработанного электролита 3174 м³/сут. В нем H₂SO₄ 3174•130•0,001=412,62 т/сут. Количество отработанного электролита, поступающего на кислую стадию, 5%, или 3174•0,05=159 м³/сут. Количество отработанного электролита, поступающего на нейтральную стадию выщелачивания: 3174–159=3015 м³/сут.

Количество цинковых кеков составляет 182,31 т/сут. Количество твердого в сгущенных илах нейтральных сгустителей на 7–9% больше и составляет 182,31•1,08=196 т/сут. Соотношение т:ж=1:3. Количество раствора в сгущенных нейтральных илах составляет 196•3=588 т/сут или при плотности раствора 1,3 соответственно 588/1,3=452 м³/сут. Объем твердой фазы равен 196/4=49 м³/сут. Объем илов нейтральных сгустителей 452+49=501 м³/сут. Объем пульпы кислого выщелачивания 501+159=660 м³/сут.

В иле сгущения пульпы после кислого выщелачивания соотношение т:ж тоже равно 1:3. Количество раствора в этом составляет 182,31•3 550 т/сут или при плотности раствора 1,1 соответственно 550/1,3 423 м³/сут. Объем твердой фазы при плотности 4 составляет 182,31/4 46 м³. Объем илов кислого сгущения равен 423+46=469 м³/сут. Количество верхнего слива кислого сгущения составляет 660–469=191 м³/сут.

Объем огарка, поступающего на нейтральное выщелачивание, при плотности 5 составляет 549,95/5=110 м³/сут. Объем нейтрального цинкового раствора составляет 3756 м³/сут. Выдается: пульпы из нейтральной ветви 3756+501=4257 м³/сут.

Объем фильтратов и др. оборотных растворов с учетом потерь равен 4257–(110+3014+357+225+192)=355м³/сут.

На основании данных расчета составляем баланс нейтрального выщелачивания обожженного цинкового концентрата и кислого довыщелачивания сгущенных нейтральных илов.

Нейтральное выщелачивание

Поступает, м3/сут:
обожженный цинковый концентрат	110
отработанный цинковый электролит	3015
раствор от выщелачивания вельц-окислов	357
раствор от переработки медно-кадмиевого кека	225
верхний слив кислого сгущения	196
фильтраты и др. оборотные растворы учетом потерь	354
	4257
Выдается, м3/сут
нейтральный цинковый раствор	3756
илы нейтрального сгущения	501
	4257

Кислое выщелачивание

Поступает, м3/сут:
илы нейтрального сгущения	501
отработанный электролит	159
	660
Выдается, м3/сут
верхний слив кислого сгущения	196
илы кислого сгущения	464
	660