Дәрістік сабақ конспектілері 6 страница
3) еріткіш қауіпсіз және қолдануға ыңғайлы болуы керек;
4) еріткіш арзан болуы керек және жабдыққа коррозия әсерін тигізбеу керек.
Қазіргі уақытта барлық гидрометаллургиялық мырыш зауыттарында қолданылатын күкірт қышқылдың әлсіз ерітіндісі басқаларға қарағанда бұл талаптарға сай келеді.
Сонымен, сілтілеудің мақсаты – күйінді құрамындағы мырышты қосылыстарды еріту:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O
Zn2SiO4+2H2SO4=2ZnSO4+H4SiO4
PbSiO3+H2SO4=PbSO4+H2SiO3
MeO+H2SO4=MeSO4+H2O,
мұнда Me – Cd, Cu, Co, Ni, Fe, As және сирек металдар. Әдетте мырыштың күйіндідегі бастапқы мөлшерінен 85-90 %-і ерітіндіге өтеді. Еківалентті Fe, Cu, Cd, As, Sb, Co тотықтары толығымен ерітіндіге өтеді. Бұл қоспалар электролизді қиындатады, сондықтан алынған ерітіндіні тазарту қажет.
Ерітіндіні темірден тазартуды сілтілеумен бірмезгілде жүргізуге болады. Fe2+ иондарын марганецтің тотығымен тотықтырады. Тотығудың және кейінгі гидролиз нәтижесінде тұнбаға темірдің негізгі сульфаты шөгеді:
2FeSO4+MnO2+2H2SO4→Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O
Fe2(SO4)3+2H2O→2FeOHSO4+H2SO4
Бірінші реакция қышқыл ортада жұреді, сондықтан темірді сілтілеу процестің басында тотықтыру қажет. Екінші реакция сілтілеу процесі аяқталуға жақын болғанда ғана жүруі мүмкін, бұл кезде қышқыл толығымен шығындалып ерітінді бейтараптандырылды. Темірмен біруақытта ерітінді As, Sb қоспаларынан, жартылай кремний қышқылынан тазартылады.
Мырышты толығымен ерітіндіге өткізу үшін күкірт қышқылдың артық мөлшері қажет, бірақ темірден тазарту үшін ерітінді сілтілеу соңында бейтарап болуы керек. Сондықтан сілтілеуді екі сатыда жүргізеді. Алдымен күйіндіні құрамында 100-130 г/дм3 Zn және 1-5 г/дм3 бос H2SO4 бар ертеректе алынған мырыш сульфатының әлсіз ерітіндісімен өңдейді. Бұндай қышқылдық барлық мырышты толығымен ерітіндіге өткізуге жеткіліксіз, сондықтан мырыштың біраз бөлігі ғана ерітіндіге өтіп оны бейтараптандырады, демек темірден тазартады. Бейтарап сілтілеуден кейін ерімейтін қалдықта мырыштың көп мөлшері қалады, сондықтан оны екінші рет құрамында 150-170 г/дм3 H2SO4 бар қолданған электролитпен сілтілейді. Қышқыл сілтілеудің соңында ерітіндідегі күкірт қышқылының концентрациясы 1-5 г/дм3 дейін төмендейді, ерітіндіні тұнбадан бөлгеннен кейін, бейтарап сілтілеуге бағыттайды. Процестің басында пульпаның температурасы 40-50 ºС, қышқыл сілтілеудің соңында H2SO4 қышқылымен тотықтардың арасындағы экзотермиялық реакциялары есебінен бұл температура 50-60 ºС-қа дейін жоғарылайды.
Өндірістің ірі масштабтарында және шикізаттың тұрақты құрамында екісатылы сілтілеу тиімді, ол үздіксіз әдіспен жүргізіледі.
Сілтілеу кезінде қатты бөлшектерді өлшенген күйде ұстап тұру үшін пульпаны араластыру қажет. Бұл үшін екі типтегі жабдықтар қолданылады: пневматикалық және механикалық. Біріншісінде пульпаның төменнен жоғарыға айналуы орта құбырдың төменгі жағынан ауа беру арқылы жүзеге асырылады; екіншісінде – пульпаның жоғарыдан төменге қозғалысын орта құбырдағы пропеллер қамтамасыздандырады (4.2-4.3 суреттері).
Пневматикалық жабдықтардың кемшілігі – үрленген ауа нәтижесінде қарқынды бу түзіліп, пульпаның суытылуы. Пневматикалық араластырғыштармен салыстырғанда механикалық жабдықтарда араластыруды жүргізген ынғайлы, ал пульпаны қорғасынды ирек түтіктен жіберіліп тұратын будың көмегімен жылытуға болады. Бірақ осымен қатар механикалық араластырғыштар энергияның көп шығынын талап етеді. Үздіксіз араластыру кезінде пневматикалық, ал мерзімді араластыру кезінде механикалық араластырғыштарды қолданған тиімді.
Үздіксіз сілтілеуді үш-төрт бір ізді жалғасқан пневматикалық араластырғыштарда жүргізеді: осындай бір батареяда бейтарап, екіншісінде – қышқыл сілтілеу жүреді.
Мырыштың сульфатты ерітінділерін қоспалардан тазарту. Мырыштың электролиз процесінің жақсы жүруін қамтамасыздандыру үшін күйіндіні сілтілеу нәтижесінде алынған ерітінділерді қоспалардан тазарту қажет. Электролиз процесінің жүруіне қоспалардың әсері әртүрлі. Кейбір қоспалар тоқтың шығынын төмендетеді (Cu, Ni, Co, Sb, As, Ge), басқалары электролиттің кедергісін жоғарылатады (Na, K, Mg, Al), ал үшіншілері анодтардың коррозиясын тұғызады (Cl). Cd, In және Ga сияқты элементтерді асыл металдар ретінде бөліп алады. Сонымен қатар барлық электрлі оң қоспалар катодты мырыштың тұнбасын ластайды. Фтор мырыштың тұнбасымен алюминий катодының бір-біріне жабысуын тұдырады.
Тазарту әдісіне қарай барлық қоспаларды келесідей топтарға бөлуге болады: 1) Fe, Al, Cu, As, Sb, SiO2, Ge, In, Ga; 2) Cu, Cd, Co, Ni, Tl; 3) Cl, F, Co, Ni; 4) K, Na, Mg, Mn.
Бірінші топта көрсетілген қоспалар ерітіндіден бейтарап сілтілеу сатысында гидролиз, адсорбция, немесе коагуляция әдістерімен шығарылуы мүмкін. Мыс гидролиз әдісімен жартылай ғана тұндырылады. Екінші топтағы қоспаларды электрлі терісірек металдармен электрхимиялық ығыстыру нәтижесінде бөліп алады (мырыш шаңымен цементациялау). Осы жолмен мышьяк қосылыстары бар болғанда кобальт пен никельді тұндыруға болады. Үшінші топтағы қоспаларды химиялық тазарту әдістерін қолдану нәтижесінде сулы ерітінділерде ерімейтін қосылыстар түрінде шығарады, ал төртінші топтағы қоспаларды бөліп алу үшін айналу циклынан ерітіндінің бір бөлігін шығарып отырады. Ерітіндінің бұл бөлігін қайнау қабатта буландырып тауарлы мырыш купоросын алуға болады.
Ұсынылған әдебиет:
1 нег. (58-69), 4 нег. (39-56), 1 қос. (35-45)
3 нег. (85-99), 4 нег. (87-95), 2 қос. (59-76)
Бақылау сұрақтары
1. Агломерация дегеніміз не?
2. Іріктеу дегеніміз не?
3. Сүзу дегеніміз не?
4. Сүзгіштердің қанша түрлері болады?
5. Іріктеу машиналар неше түрлі болады?