Рис 2 – Сгуститель: 1-железобетонный чан с футеровкой, гидроизоляцией и кислотоупорной керамикой; 2-укрытие; 3-привод; 4-приёмник пульпы; 5-перегребающий механизм; 6-сливной желоб; 7-узел выпуска сгущенного продукта

Сгуститель (рис.2) представляет собой чан диаметром 10-18 м и высотой 4-5 м с подвешенным на ферме перегребающим устройством. Чан изготавливают из железобетона или листовой стали и футеруют кислотоупорным кирпичом по рубероиду или полиизобутилену. Днище сгустителя выполняют с небольшим уклоном (8-15°), что помогает оседающему твердому материалу передвигаться к центральному разгрузочному отверстию. Этому же способствует перегребающий механизм, состоящий из привода и вертикального вала с прикрепленной к нему крестовиной с гребками. Перегребающий механизм выполняют из кислотостойкой стали, либо гуммируют. Пульпу, содержащую 50-100 г/дм³ твердого, подают в приемник с решеткой для улавливания из пульпы случайных предметов (тряпок, щепок и др.). В сгустителе твердые частицы пульпы оседают на дно, собираются перегребающим механизмом к центру аппарата и выгружаются, а жидкая фаза пульпы вытесняется вновь поступающей более тяжелой пульпой вверх и переливается в кольцевой желоб. Для интенсификации процесса отстаивания в пульпу добавляют полиакриламид (ПАА), способствующий агрегации мелких частиц в более крупные и тяжелые флокулы. Слив сгустителя, почти не содержащий твердого, направляют на очистку, а сгущенную пульпу с отношением Ж:Т=2:3 подвергают фильтрации. Производительность сгустителя нейтрального цикла составляет 2,5-4,0 м³ осветленного раствора на 1 м² в сутки, кислого цикла 6-7 м³ на 1 м² В сутки. В сгущенной пульпе содержится твердого от 20 до 50%, в нейтральном сливе 1-2 г/дм³, в кислом 30-50 г/дм³.

1. Расчет процесса выщелачивания цинкового огарка

На выщелачивание поступает обожженный материал следующего состава, %: цинка 58,8 (в т.ч. сульфидного 1,1; сульфатного 4,5; оксидного 53,2); свинца 2,0; меди 0,5; кадмия 0,1; железа 6,7; серы общей 3,4 ( в т.ч. сульфидной 0,5; сульфатной 2,9); оксида кальция 1,2; оксида кремния 1,6; оксида магния 0,5; прочих 25,2.

1. Расчет состава и выхода остатков от выщелачивания

Расчет ведем на 100 кг огарка.

Растворимость отдельных составных частей огарка должна определяться путем предварительного проведения опытов.

За неимением таких данных на основании практики работы заводов принимаем:

а) из всего количества железа переходит в раствор и в дальнейшем осаждается в виде Fe(OH), 10%. Остальное количество железа остается в виде нерастворившихся ферритов. Тогда в раствор переходит 6,7 ∙ 0,1 = 0,67 кг железа. Остается нерастворимым 6,7 – 0,76 = 6,03 кг железа;

б) медь переходит в раствор на 50%: 0,5 ∙ 0,5 = 0,25 кг;

в) кадмий растворяется почти полностью;

г) окись магния растворяется полностью;

д) свинец, присутствующий в огарке в виде сульфата, остается без изменения, а находящийся в виде оксида также перейдет в сульфатное соединение. Следовательно, все 2,0 кг свинца будут присутствовать в остатках от выщелачивания в виде PbSO₄;

е) цинк, присутствующий в огарке в виде сульфида, в количестве 1,1 кг остается нерастворимым. Не растворяется также ферритный цинк, количество его в виде ZnO ∙ Fe₂O₃ находим из пропорции:

65,37 кг 111,7 кг

х 6,03 кг

х = 3,53 кг.

Всего нерастворимого цинка 1,1 + 3,53, = 4,63 кг, что составляет в процентах от общего содержания цинка в огарке

Растворимого цинка 58,8 – 4,63 = 54,17 кг или 92,13 %.

Полученные данные сводим в таблицу 1.

Таблица 1

Состав и выход остатков от выщелачивания, %

Таким образом, в результате выщелачивания 100 кг огарка получается 24,22 кг нерастворимого остатка, который кроме того, захватывает раствор, содержащий цинк. Примем, что в результате отмывки количество сульфатного цинка в остатках снижается до 2 % от веса влажного осадка, а влажность его равна 35%.

Обозначим вес влаги, смачивающей остаток, через х, вес сульфатного цинка а, вес воды в. Тогда:

x = a + в.

Учитывая процентное содержание сульфатного цинка в кеках, составляем пропорцию

Аналогично записываем пропорциональную зависимость между количеством и весом влажного кека

Решая систему из трех полученных уравнений, находим

а = 0,77 кг, в = 13,45 кг, х = 14,22 кг

Следовательно, всего остатков от выщелачивания будет:

В том числе сухого кека

24,22 + 0,77 = 24,99 кг.

Состав сухого кека приведен в таблице 2.

1. Таблица 2

2. Выход и состав сухого кека

Сульфатная сера слагается из серы сульфатного цинка, свинца и кальция в количестве

Для компенсации потерь серной кислоты в процессах выщелачивания и электролиза в обожженном концентрате оставляют некоторое количество сульфатной серы. В данном расчете принято 3 % , то при расходе ее 1,15кг с кеками добавлять серную кислоту не потребуется.

1. Определение выхода цинка в чушковый металл

Исходное содержание цинка в обожженном материале составляет 58,8 кг, с остатками от выщелачивания теряется 4,94 цинка. Остаток от выщелачивания перерабатывают, дополнительное извлечение цинка в раствор составляет примерно 80 %, т.е. окончательные потери будут 4,94 ∙ 0,2 =0,99

Следовательно, извлечение в процессе выщелачивания с учетом переработки остатков от выщелачивания составит , т.е потери составляют 1,68 %.

Прочие потери цинка в производстве укладываются в следующие пределы, %;