37.1 Расчет выщелачивания цинковых кеков

Требуется рассчитать выщелачивание цинкового кека, состав и суточное количество которого определены ранее (§32.2).

Принимаем, что в результате выщелачивания из цинковых кеков в раствор будет извлечено 92% Zn, 90% Сu, 90% Cd н 91% Fe. В переработку поступит цинковых кеков 175,02 т/сут. При этом количество металла, извлекаемого в раствор (А), и расход H₂SO₄ (Б) составят, т/сут:

А	Б
Zn – 175,02•0,1916•0,92=30,85	30,85•98/65,4=46,23
Сu – 175,02•0,0063•0,90=0,99	0,99•98/63,6=1,53
Cd – 175,02•0,0033•0,90=0,52	0,52•98/112,4=0,45
Fe2+ – 0,30•175,02•0,2229•0,91=10,65	10,65•98/55,8=18,70
Fe3+ – 0,70•175•0,2229•0,91=24,85	24,85•3•98/(2•55,8)=65,47

Количество сульфатной серы, связанной с указанными металлами, составляет 175,02•0,01•(2,2+0,03)=3,9 т.

Суммарный расход кислоты составляет, таким образом, 46,23+1,53+0,45+18,70+65,47–3,9/32•98=120,44 т/сут. Начальная концентрация H₂SO₄ в отработанном электролите равна 135 г/л, с учетом ввода в процесс технической серной кислоты принимаем 150 г/л. Конечную концентрацию принимаем равной 60 г/л H₂SO₄.

Необходимое количество отработанного электролита для выщелачивания кеков составит (120,44•1000)/(150–60) 1338 м³/сут. (без учета объема технической серной кислоты).

После выщелачивания в растворе будет содержаться, г/л: Zn 48,24+30,85•1000/1338=61,31; Сu 0,99•1000/1338=0,74; Cd 0,52•1000/1338=0,389; Fe²⁺ 10,65•1000/1338=7,96; Fe³⁺=24,85•1000/1338=18,57.

При выходе свинцового кека около 1/3 от исходного (этот выход получается и по расчету) количество его составит 175,02•0,33=58,34 т/сут. Соответственно выходу кека содержание свинца в нем составит 5,04•3=15,12%.

2. Расчет осаждения ярозита

Требуется выполнить расчет осаждения железа в виде ярозита из растворов (после окисления), состав которых рассчитан в предыдущем задании. Определить надо необходимое количество осадителя, выход ярозитного осадка, содержание в нем железа, количество H₂SO₄, которое необходимо нейтрализовать, и количество H₂SO₄, теряемой с ярозитом. Для осаждения применяем 25%-ный водный раствор NH₄OH.

Осаждение ярозита протекает по реакции

2NH₄OH + 3Fe₂(SO₄)₃ + 10Н₂О = 2[NH₄Fe₃(OH)₆(SO₄)₂] + 5H₂SO₄.

Расход NH₄(OH) на осаждение 10,65+24,85=35,5 т железа составит 2•35•35,5/(6•55,8)=7,42 т/сут.

Определяем количество ярозитного осадка. После осаждения ярозита в растворе остается железа 2–3 г/л. Принимаем степень осаждения железа 90%.

Тогда количество ярозитного осадка (его мольная масса 489,4) составит 2•489,4•0,9•35,5/(6•55,8)=93,41 т/сут.

Практический выход железистых кеков будет примерно на 20% выше за счет нерастворимого остатка от задаваемого в процесс нейтрализатора и неотмытых сульфатов и составит около 93,41•1,20112 т, или 64% от количества поступивших на выщелачивание цинковых кеков.

Содержание железа в железистом кеке составляет 35,5•0,9/112•100=28%.

Определяем количество кислоты, которое необходимо нейтрализовать в процессе образования ярозита: 5•98•0,9•35,5/(6•55,8)=46,76 т/сут.

Количество H₂SO₄, которое выводится из процесса вследствие образования ярозита, составляет 4•98•35,5•0,9/(6•55,8)=37,41 т/сут.