Интеграция мировых научных процессов как основа общественного прогресса (Специальный выпуск, февраль 2014 г)

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 72

В кеке после автоклавного выщелачивания гидратного кека присутствуют: сульфаты группы [SO4]2- - 1151, 1105, 1022, 660, 624, 606 см-1, гидросульфаты: группа [НSO4]‾ - - 910, 870 см-1 [6], опал – SiO2 – 1090, 795, 471 см-1 [6]. Полоса поглощения с макси-

мумом при волновом числе 559 см-1 попадает в область проявления полиэдров Fe3+O4 [7].

Из таблицы 2 видно, что в полученных цинксодержащих сульфатных растворах автоклавного сернокислотного выщелачивания гидратного кека содержатся значительные количества, г/дм3: железа – 3,04; меди – 0,129; кадмия – 0,165; оксида кремния – 3,62 и марганца – 3,35; мг/дм3: свинца – 6,45; мышьяка – 105,3; сурьмы – 0,97, кобальта – 0,97 и никеля – 21,33, поэтому необходимо было провести очистки растворов от примесей.

Очистку растворов от железа, мышьяка, сурьмы и кремния провели методом гидролитической очистки. Очистку растворов от меди, кадмия, кобальта и никеля проводили методом цементации цинковой пылью в 3 стадии, для активации цементации кобальта и никеля во 2-ой стадии добавляли соль Шлиппе.

Эксперименты по получению металлического цинка из очищенных растворов проводились на лабораторной установке, состоящей из электролизера (объем рабочего раствора – 1 дм3), термостата (VТ-14-02), охладителей – змеевиков, вольтметра, амперметра, выпрямителя. Аноды – свинцово-серебряные (Ag – 1%), катоды – алюминиевые. Электролиз цинка из очищенных цинксодержащих сульфатных растворов был проведен при следующих технологических условиях: плотность тока 500 А/м2; продолжительность электролиза – 3 часа; расход солодкового экстракта – 0,09 г/кг цинка металлического и костного клея –0,05 г/кг цинка металлического; перемешивание растворов осуществлялось периодически. Катод с осажденным на нем цинком взвешивали на лабораторных весах. Зная вес катода, по разнице определяли массу осевшего на нем цинка и рассчитывали выход цинка по току.

Результаты и обсуждение

Результаты гидролитической очистки цинксодержащих сульфатных растворов от автоклавного выщелачивания гидратного кека приведены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты гидролитической очистки цинксодержащих сульфатных растворов от автоклавного выщелачивания гидратного кека

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 73

Продолжение таблицы 3

Продолжение таблицы 3

Результаты трехстадийной цементационной очистки приведены в таблице 4.

Таблица 4. Результаты трехстадийной очистки цинксодержащих сульфатных растворов от автоклавного выщелачивания гидратного кека цементацией цинковой пылью

Продолжение таблицы 4

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 74

Для получения высокого выхода по току степень очистки электролита должна быть высокой, содержание примесей в нем не должно превышать следующих показателей, мг/дм3: кадмия-0,8; никеля-0,6; кобальта-0,8; железо менее 25; мышьяка и сурьмы - 0,001, меди менее 0,05.

Врезультате проведенных экспериментов были получены очищенные от примесей цинксодержащие сульфатные растворы с содержанием цинка 93,59 г/дм3 и примесей, мг/дм3: Fe – 23; Cu <0,01; Cd <0,1; Co <0,1; Ni–0,3; Аs и Sb менее 0,1, удовлетворяющие требованиям процесса электролитического получения металлического цинка.

Втаблице 3 приведены результаты проведенного химического анализа полученного металлического цинка.

Таблица 3. Химический состав полученного металлического цинка

При соблюдении данных параметров выход цинка по току достигал 95,99 %. Электролизом из очищенных цинксодержащих сульфатных растворов от авто-

клавного выщелачивания гидратного кека получен металлический катодный цинк с высоким выходом цинка по току - 95,99 %;

Выводы

Полученные результаты показывают возможность получения товарной продукции – металлического цинка из цинксодержащих сульфатных растворов от автоклавного выщелачивания гидратного кека, техногенного отхода Риддерского металлургического комплекса ТОО «Казцинк».

Литература:

1.Снурников А.П. Гидрометаллургия цинка.–М.:Металлургия,1981. –384 с.

2.Валиев Х.Х., Романтеев Ю.П. Металлургия свинца, цинка и сопутствующих металлов. – Алматы, 2000. –441 с.

3.Патент №2233893, RU. Способ очистки сульфатных цинковых растворов от примесей / Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Колесников А.В. и др. – Опубл. 10.08.2004 г.

4.Патент №16100, KZ. Способ очистки цинковых сульфатных растворов от примесей / Романов Г.А., Сулейманова Г.А., Калдарбеков М.А., Василевская О.Ф.–Опубл. 15.08.2005 г.

5.Патент № 2312173 RU. Способ извлечения цинка из сернокислых растворов электролизом / Казанбаев Л.А., Козлов П.А., Затонский А.В. и др.; опубл. 10.12.2007.

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 75

6.V.C. Farmer «The Infrared Spectra of minerals», London, 1974, 539 p.

7.К. Накамото «Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений», М., 1966 г., 412 с.

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 76

Цементация меди и кадмия из неочищенных от примесей сульфатных растворов – рафината

экстракции рения

Жунусова Гулшат Жарасбаевна, Алтайбаев Багдат Толбасулы, Кальянова Ольга Алексеевна, Серкебаева Салтанат Карабаевна, Кадырбекова Назира Маратовна

Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, Алматы, Республика Казахстан

Секция: «Химия»

Введение

Повышенный спрос на мировом рынке металлов рениевой и осмиевой продукции предполагает вовлечение в производство многокомпонентных техногенных отходов с извлечением ценных компонентов: рения, осмия, свинца, меди кадмия, цинка, железа. В настоящее время в Казахстане имеются большие накопления данных техногенных отходов на территории Жезказганского медеплавильного завода ОАО «Казахмыс», которые загрязняют окружающую среду и/или реализуются за бесценок. Известные технологии переработки свинцовых пылей ЖМЗ не обеспечивают полное извлечение ценных компонентов. В этой связи была выбрана автоклавная технология переработки свинцовых пылей, которая выгодно отличается от известных технологий практически полным переводом ценных компонентов в растворы автоклавного выщелачивания.

По данной технологии были разработаны технологические режимы процесса автоклавного выщелачивания свинцовых пылей, экстракции рения и получения перрената аммония [1]. В результате исследований был получен экстракт, обогащенный рением, который идет в дальнейшем на переработку с получением перрената аммония и сульфатный раствор – рафинат экстракции рения. Рафинат экстракции рения, содержащий значительные представительные количества меди (26,31 г/дм3), кадмия (2,75 г/дм3), цинка (13,0 г/дм3), является промежуточным продуктом для получения продуктов меди, кадмия и цинка.

Из анализа мировой научно-технической и патентной информации выявлено, что при переработке сульфатных растворов с целью получения медных и кадмиевых продуктов используют различные способы извлечения меди и кадмия из растворов, но в основном применяют способ цементации цинковой пылью.

В данной статье приведены результаты технологических исследований промежуточного передела переработки свинцовых пылей – цементации меди и кадмия из рафината экстракции рения, позволившие получить богатые продукты меди и кадмия (медный и кадмиевый кеки).

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 77

Материалы и методы исследования (эксперименты)

Экспериментальные исследования проводились на растворах рафината экстракции рения, полученных после процессов автоклавного выщелачивания свинцовых пылей и экстракции рения. В таблице 1 приведен усредненный химический состав раствора рафината экстракции рения.

Таблица 1. Химический состав исходного продукта - рафината экстракции рения

Химизм процесса выделения меди и кадмия из сульфатных растворов рафината экстракции рения [2-5] описывается реакциями (1-2):

В процессе цементации происходит восстановление меди и кадмия в меднокадмиевый кек и растворение цинка.

Для извлечения меди и кадмия были проведены тестовые эксперименты по получению медно-кадмиевого кека из рафината экстракции рения цементацией цинковой пылью (99 % Zn), с дальнейшей отмывкой его раствором серной кислоты до медного кека и получением кадмиевого кека из полученных продуктивных растворов. При проведении экспериментов раствор нагревали на электрической плите, температуру раствора поддерживали равной 50–60 0С и контролировали лабораторным стеклянным термометром ТЛС – 2. Перемешивали раствор лабораторной мешалкой БП-8000 с регулируемой частотой вращения, при n=700-1. Продолжительность цементации составляла 180 мин. Расход цинковой пыли задавался с избытком 1:2 от количества меди и кадмия в рафинате экстракции рения.

Результаты атомно-абсорбционного и химического анализов полученных растворов и кеков приведены в таблице 2.

Далее полученный медно-кадмиевый кек отмывали раствором серной кислоты

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 79

Результаты и обсуждение

В результате первой цементации получен медно-кадмиевый кек (таблица 2-3), содержащий 42,29 % меди, 2,25 % кадмия, 52,74 % цинка и 1,68 % железа. Извлечение в кек меди составило 92,77 %, кадмия - 47,27 %, цинка - 43,5 % и железа - 70,37 %.

После отмывки кека серной кислотой из таблиц 2-3 видно, что получен богатый медный кек с содержанием меди – 84,53 %, содержащий небольшие примеси кадмия (0,21 %), цинка (4,24 %) и железа (0,10 %), и промывной раствор, в котором содержатся, г/дм3: Cu-10; Cd-2,81; Zn-64,49; Fe-2,07. Содержания меди, кадмия, цинка и железа в общем растворе составили, г/дм3: Cu-4,88, Cd-2,07, Zn-52,5, Fe- 1,02.

Таблица 2. Результаты атомно-абсорбционного анализа раствора и кека от цементации меди и кадмия из рафината экстракции рения с получением медного и кадмиевого кеков

ИНТЕГРАЦИЯ МИРОВЫХ НАУЧНЫХ ПРОЦЕССОВ КАК ОСНОВА ОБЩЕСТВЕННОГО ПРОГРЕССА

Стр. 80

Таблица 3. Результаты процесса цементации меди и кадмия из рафината экстракции рения с получением медного и кадмиевого кеков

В результате 2-ой цементации был получен кадмиевый кек (таблица 2-3) с содержанием кадмия 27,96 %, также в кек перешли медь на 50,54 %, цинк-14,52 % и железо 6,83 %. Полученный кадмиевый кек требует дополнительной очистки от примесей при получении кадмия.

Выводы

Как видно из полученных результатов данный метод получения медного и кадмиевого кеков можно проводить в растворах с незначительным содержанием железа.

По разработанной технологии переработке рафината экстракции рения полученные медный, медно-кадмиевые кеки являются богатым сырьем для получения меди и кадмия.

Литература:

1. Еденбаев С.С., Жунусова Г.Ж., Таймасова А.Н., Алтайбаев Б.Т., Серкебаева С.К. Получение перрената аммония из растворов автоклавного выщелачивания свинцовых пылей медеплавильного производства способом жидкостной экстракции / Вест-