К вопросу цементационной очистки цинковых растворов
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2024-4-11-21
Аннотация
Статья посвящена исследованиям технологии цементационной очистки сульфатных цинковых растворов от примесей, отрицательно влияющих на электролиз цинка. Цель работы – поиск новых вариантов глубокой цементационной очистки растворов, позволяющих сократить расходы цинковой пыли и активирующих добавок (соединений сурьмы и меди) в технологическом процессе и улучшить качество очищенного раствора (снижением в нем содержаний кобальта, никеля, кадмия), подаваемого на электролиз цинка. Разработана новая технология цементационной очистки промышленных растворов, включающая следующие три стадии цементации примесей цинковой пылью: предварительная – очистка растворов от меди до концентрации 90–110 мг/л; первая – совместное осаждение меди, кадмия, кобальта, никеля с добавкой триоксида сурьмы; вторая – глубокая очистка растворов от всех оставшихся после 1-й стадии примесей. Эти стадии осуществлялись при следующих режимах: предварительное осаждение протекало при температуре t = 50 °С, продолжительности τ = 30 мин и расходе цинковой пыли m = 0,2÷0,4 г/л; 1-я стадия очистки – t = 80 °С, τ = 1 ч, m = 2÷3 г/л, дозировка по сурьме – 3–6 мг/л; 2-я стадия очистки – t = 75÷80 °С, τ = 1 ч, m = 2÷3 г/л, дозировка медного купороса по меди – 50 мг/л, по сурьме – 2–3 мг/л. Разработанный метод позволяет снизить содержание примесей в исходном растворе до необходимых пределов для электролиза высококачественного цинка марки SHG. При этом расход цинковой пыли на первую и вторую стадии цементации должен уменьшиться до 35 кг/т цинка.
Ключевые слова
цементация,
кобальт,
кадмий,
никель,
медь,
цинковая пыль,
триоксид сурьмы,
температура,
очищенный для электролиза раствор
Об авторах
А. В. Колесников
Челябинский государственный университет
Россия
Россия
Александр Васильевич Колесников – д.т.н., заведующий кафедрой аналитической и физической химии
454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129
Е. И. Агеенко
Челябинский государственный университет
Россия
Россия
Егор Игоревич Агеенко – ст. преподаватель кафедры аналитической и физической химии
454001, г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, 129
Список литературы
1. Kolesnikov A.V. Research and development of processes for producing high-quality zinc from raw materials with a high content of cobalt and nickel: Diss. ... Dr. Sci. (Eng.). Ekaterinburg: UGTU–UPI, 2007. (In Russ.).
2. Alkatsev M.I. Cementation processes in non-ferrous metallurgy. Moskow: Metallurgiya, 1981. 113 p. (In Russ.).
3. Rotinyan A.L., Tikhonov K.I., Shoshina I.A. Theoretical electrochemistry. Leningrad: Khimiya, 1981. 424 p. (In Russ.).
4. Voldman G.M., Zelikman A.N. Theory of hydrometallurgical processes. Moskow: Intermet Inzhiniring, 2003. 462 p. (In Russ.).
5. Ageenko E.I., Kolesnikov A.V., Pavlovsky D.A. Study of the kinetics of cadmium cementation in the presence of a flocculant. Journal of the Siberian Federal University. Chemistry. 2023;16(2):287—299. (In Russ.).
6. Danuta K. Cementation purification of industrial solutions of zinc sulfate. Rud Imetaleniezel.1979;24(2):65—75.
7. Quathers R. The method of purification of the electrolyte in hydrometallurgy of zinc. Metallurgie. 1976;16(3): 164—166.
8. Abrasheva B., Karoleva V. The influence of lead oxide on the deposition of cobalt and nickel from zinc sulfate solutions by zinc dust. Study of the conditions for using oxides of the first stage according to Harris as an activating additive. Godishn. Institute of Nonferrous Metallurgy. 1977;15:19—39.
9. Alkatsev V.M., Alkatseva M.I. The influence of PAA glue on the processes of cementation of copper, cadmium and cobalt. Izvestiya. Non-Ferrous Мetallurgy. 1991;(2):119—120. (In Russ.).
10. Ageenko E.I., Kolesnikov A.V., Pavlovsky D.A. Investigation of cadmium cementation kinetics in the presence of surfactants. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Chemistry. 2023;15(2):107—115. (In Russ.). https://doi.org/10.14529/chem230210
11. Kolesnikov A.V. On the issue of cleaning solutions from cobalt with zinc dust. Non-Ferrous Metallurgy. 2012;(1):42—47. (In Russ.).
12. Polyakov M.L., Polyakova E.M., Polyakova O.M. Method for purifying zinc sulfate solutions from nickel and cobalt. Author’s certificate 358271 (USSR). 1985. (In Russ.).
13. Kolesnikov A.V. Reduction of copper by metallic zinc in aqueous solutions in the presence of high molecular weight surfactants. Condensed Matter and Interphases. 2016;18(1):46—55. (In Russ.).
14. Bockman O., Ostvold T. The effect of tartaric acid salts on the cementation of cobalt from a solution of zinc sulfate on a rotating zinc disk. Hydrometallurgy. 2000;55(1):107—112. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(99)00079-1
15. Palant A.A., Bryukvin V.A. Purification of hydrometallurgical solutions from organic impurities. Non-Ferrous Metals. 2001;(1):87—89 (In Russ.).
16. Karavasteva M. The effect of certain surfactants on the cementation of cobalt from zinc sulphate solutions by suspended zinc particles in the presence of copper or antimony. Canadian Metallurgical Quarterly. 2001;40(2):179—184. https://doi.org/10.1179/000844301794388416
17. Karavasteva M. Effect of surfactants on the cementation of nickel with zinc powder from zinc sulfate solutions in the presence of copper. Canadian Metallurgical Quarterly. 1999;38(3):207—209. https://doi.org/10.1179/cmq.1999.38.3.207
18. Karavasteva M. The influence of copper on the effect of certain surfactants during the cementation of cadmium by suspended zinc particles. Hydrometallurgy. 1998;48(3):361—366. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(98)00009-7
19. Wang T., Lin G., Gu L., Hu T., Xie T., Qu H., Wang S., Zhang L., Cheng S., Liu J. Role of organics on the purification process of zinc sulfate solution and inhibition mechanism. Materials Research Express. 2019;6(10):106588. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab3dc5
20. Dai J., Wang D., Q. Jiang L., Jin M. Removal of cobalt from zinc sulfate solutions using the addition of antimony trioxide. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2002;12(6):1172—1175.
21. Ragyavan R., Mohanan P.K., Verma S.K. Modified zinc sulphate solution purification technique to obtain low levels of cobalt for the zinc electrowinning process. Hydrometallurgy. 1999;51(2):187—206. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(98)00076-0
22. Jiang L., Wang D., Dai J., Jin M., Wei X. Zinc powder consumption decrease in cobalt removal from zinc leaching solution with arsenic oxide. Nonferrous Metals (China). 2003;55(1):90—95.
23. Dreher T.M., Nelson A., Demopoulos G.P., Filippou D. The kinetics of cobalt removal by cementation from an industrial zinc electrolyte in the presence of Cu, Cd, Pb, Sb and Sn additives. Hydrometallurgy. 2001;60(2):105—116. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(00)00152-3
24. Guo Zhang-cheng, Yan Jiang-fend, Yang Xian-wan. Mechanism of Sb2O3 in removal of cobalt in zinc sulfate solutions. The Chinese Journal of Nonferrous Metals. 2000;10(5):697—700.
25. Liu Z., Tang C., Zhang D., Guo X., Chen H. Study on the purifying processes for zinc leach solutions with antimony trioxides. Journal of Central South University of Technology (China). 2000;31(3):225—227.
26. Boyanov B.S., Konareva V.V., Kolev N.K. Purification of zinc sulfate solutions from cobalt and nickel through activated cementation. Hydrometallurgy. 2004;73(1-2):163—168. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2003.09.002
27. Tozawa K., Nishimura T., Akahori M., Malaga M.A. Comparison between purification processes for zinc leach solutions with arsenic and antimony trioxides. Hydrometallurgy. 1992;30(1-3):445—461. https://doi.org/10.1016/0304-386X(92)90099-L
28. Bøckman O., Østvold T., Voyiatzis G.A., Papatheodorou G.N. Raman spectroscopy of cemented cobalt on zinc substrates. Hydrometallurgy. 2000;55(1):93—105. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(99)00080-8
29. Bagaev A.S. Optimal content of copper ions and the degree of cobalt extraction during cementation cleaning of zinc solutions. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 1981;(4):57—58. (In Russ.).
30. Kolesnikov A.V., Tsyganova I.V. Investigation of flocculant influence on the kinetic parameters of copper recovery in aqueous solution with metal zinc. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2019;(3):4—11. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0021-3438-2019-3-4-11
31. Zahmati F., Shayesteh K., Vahidfard V. Removal of cadmium in process of nickel production out of cold purification waste of zinc factories. Journal of The Institution of Engineers (India): Series D. 2024:1—10. https://doi.org/10.1007/s40033-023-00617-0
32. Abbasi P., Shayesteh K., Vahidfard V., Jangara H. Removal of cadmium in the cold purification step by semibatch process. Chemical Review and Letters. 2023;6(4): 449—460. https://doi.org/10.22034/crl.2023.408052.1234
33. Granata G., Tsendorj U., Liu W., Tokoro C. Direct recovery of copper nanoparticles from leach pad drainage by surfactant-assisted cementation with iron powder. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2019;580:123719. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.123719
34. Kolesnikov A.V., Pratskova S.E. Theory and practice of cleaning solutions with zinc dust in hydrometallurgy. Experimental and theoretical data. Riga: Palmarium Academic Publishing, 2017. 130 p. (In Russ.).
Рецензия
Для цитирования:
Колесников А.В., Агеенко Е.И. К вопросу цементационной очистки цинковых растворов. Известия вузов. Цветная металлургия. 2024;(4):11-21. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2024-4-11-21
For citation:
Kolesnikov A.V., Ageenko E.I. On the cementation purification of zinc solutions. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2024;(4):11-21. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2024-4-11-21
Просмотров:
166
Послать статью по эл. почте 