Электроосаждение цинка

После проведения всех этапов очистки цинковый раствор имеет следующий состав: цинк – 120-180 г/л; марганец – 2-10 г/л; кобальт – 2-4 г/л; никель – 0,01-05 мг/л; фториды – 20-50 мг/л; хлориды 20-150 мг/л; мышьяк – 0,05-0,2 мг/л; сурьма – 0,01-0,15 мг/л; кадмий – 0,1-2,0 мг/л; железо - 0,2-50 мг/л.

Электролиз ведется непрерывно. Используются железобетонные ванны, футерованные свинцом. Глубина ванн составляет 1500 мм. Процесс ведется при температуре 36-38^оС. Используются свинцовые аноды, легированные серебром и алюминиевые катоды. Катод представляет собой лист алюминия толщиной 4-7 мм. В процессе электролиза идут следующие реакции:

А: Zn²⁺ + 2e = Zn⁰

K: 2H₂O – 4e = O₂ + 4H⁺

Таким образом, электролит обедняется цинком и обогащается серной кислотой. В отработанном электролите концентрация цинка не должна превышать 50 г/л. Такой электролит возвращают на выщелачивание. Катоды вынимают через 24-72 часа и сдирают с них цинк. Сдирка – это наиболее трудоемкая операция. Ее проводят с обеих сторон катода вручную с помощью специального ножа. Если цинк плохо сдирается, то его растворяют в серной кислоте.

Плавка катодного цинка

Полученный при электролизе цинк переплавляют в чушки и блоки определенной формы (4-5 и 8-10 кг). Для этого катодный цинк переплавляют с добавкой хлорида аммония (для растворения пленки окислов) в электропечах.

Переработка отходящих газов цинкового производства

Отходящие газы, образующиеся во время обжига цинкового концентрата, пригодны для получения серной кислоты после очистки. Содержание пыли составляет 100 мг/м³, также содержатся мышьяк, фтор, селен, теллур.

Очистка газов проводится в скрубберах, которые орошаются слабым раствором серной кислоты. Соединения мышьяка, селена и теллура частично растворяются в серной кислоте и в сернокислотном тумане, который образуется при взаимодействии оксида серы (VI) с парами воды. Для очистки от сернокислотного тумана газ подают в мокрые электрофильтры, после чего газ направляют в сушильную башню, где он орошается 93-95% раствором серной кислоты. Затем очищенный оксид серы (IV) подается в сернокислотное производство.

Утилизация и обезвреживание металлургических газов

На предприятиях цветной металлургии образуется большое количество газов содержащих сернистый газ . Наиболее высокий процент утилизации сернистого газа на предприятиях цинковой промышленности. А наибольшее количество выбросов дает медная и никелево-кобальтовая промышленности. На этих предприятиях образуется большое количество газов с низким содержанием сернистого газа. Переработка этих газов на серную кислоту технически сложна и экономически нецелесообразна. 87 % от общего объема серусодержащих газов составляют слабые газы с концентрацией сернистого газа < 3,5%. В этих слабых газах содержится ~ 50% всей двуокиси серы.

Главная задача: использование и обезвреживание слабых газов. Методы решения этой задачи:

1) сокращение объемов газов и увеличение концентрации SO₂ в них за счет совершенствования технологии основного производства:

а) применение кислорода вместо воздуха.

б) использование методов со взвешенным слоем осадков, взвешенной плавки, обжига во взвешенном слое.

в) реконструкция газоотводящих систем.

2) строительство новых и реконструкция старых сернокислотных производств с применением метода двойного контактирования.

3) организация производства элементарной серы из газов с высоким содержанием сернистого газа в районах удаленных от мест потребления серной кислоты.

Получение серы можно осуществить восстановлением сернистого газа угольной пылью или метаном. Процесс ведут при повышенной температуре.

Разработан метод получения серы из газов с концентрацией сернистого газа менее 0,5 % .

Такой газ подают в скруббер, где при температуре 65 ⁰С он орошается раствором смеси сульфита и бисульфита натрия. Эффективность абсорбции составляет 90 % .

Насыщенный сернистым газом раствор подается в испаритель, где при повышенной температуре выделяется до 85 % сернистого газа, а раствор сульфита и бисульфита возвращается на орошение. Полученный газ направляют на восстановление.

4) разработка и внедрение методов обогащения слабых газов

- сжигание серы в слабых газах с целью последующего использования этого газа для получения серной кислоты.

5) разработка способов и строительство установок по санитарной очистке газов с очень низкой концентрацией сернистого газа.