» » Извлечение таллия и кадмия из пыли, получаемой при плавке свинца в шахтных печах
07.02.2017

Пыль шахтных печей обычно содержит сульфиды и окислы свинца, цинка, кадмия, мышьяка, меди, сурьмы, таллия, железа.
Ф. Энслиным описан гидрометаллургический процесс извлечения таллия из пыли шахтной плавки, применяемый при переработке свинцовых и цинковых руд Гарца.
Пыль первоначально окисляют. Окисление проводят в больших бункерах, куда подается воздух. Обжиг протекает самопроизвольно, за счет теплоты реакции окисления.
Вследствие саморазогрева материал спекается. Спеченный материал подвергается измельчению и затем поступает на выщелачивание. Пыль после окисления имеет следующий состав: 36—45% Pb; 2—8% Cl; 0,3—1,0% Tl; 7—14% Cd; 4—9% S; 0,5% Cu; 10—20% Zn; 0,8—2,0% As; 0,2—0,8 Fe.
Пыль выщелачивают 20%-ной серной кислотой (на 2000—2200 кг пыли в выщелачиватель заливается 3—3,5 м3 разбавленной кислоты).
Выщелачивание ведут при перемешивании и нагревании раствора до 60—70°. Полученный раствор содержит, г/л:
Извлечение таллия и кадмия из пыли, получаемой при плавке свинца в шахтных печах

При выщелачивании пыли в раствор переходят 65—80% Cd; 75—90% Zn; 50% Tl и 60—70% As.
Горячий раствор после выщелачивания фильтруют на фильтрпрессе, применяя в качестве фильтровального материала шерсть или перхлорвиниловую ткань. Остаток после выщелачивания содержит 53—57% Pb; 2—5% Cd, 2 4% Zn; 0,3—0,5% As и 0,1—0,3% Tl. Он направляется на шахтную свинцовую плавку. Фильтрат сливают в сборники, где он охлаждаетея с помощью змеевика до температуры 15—20°.
Из охлажденного раствора таллий выделяется в виде кристаллического осадка двойного хлорида TICl*CdCl2. Ниже приведены данные о растворимости TICl и CdCl2 в системе TlCl—CdCl2—H2O при образовании двойной соли.
При 25° насыщенный раствор содержит в г/100 г воды:
Извлечение таллия и кадмия из пыли, получаемой при плавке свинца в шахтных печах

При концентрации 90 г/л CdCl2 и содержании таллия в среднем 2 г/л из раствора может быть выделено примерно до 90% таллия.
Раствор отделяют от таллиевого шлама декантацией. Затем из раствора выделяют кадмий и сульфат цинка. Попутно из этого раствора может быть выделен оставшийся в нем таллий, например, как описано выше, путем окисления одновалентного таллия перманганатом и выделения Tl(OH)3 при pH = 4—5.
Шлам TlCl*CdCl2 по мере накопления его в сборнике выгружают (примерно 1 раз в месяц) и направляют на извлечение из него таллия.
С этой целью шлам выщелачивают водой, нагревая раствор до кипения. При этом двойной хлорид разлагается: хлористый кадмий переходит в раствор, a TlCl после охлаждения раствора выпадает в виде кристаллического осадка. Реакция разложения обратима.
TlCl *CdCl2 ⇔ TlCl + CdCl3

Разложение ведут до тех пор, пока концентрация CdCl2 в растворе достигает 20 г/л Cd. Чтобы полностью разложить двойной хлорид, обработку водой повторяют 3—5 раз, причем после каждого разложения раствор охлаждают, с тем чтобы обеспечить осаждение хлорида таллия, растворимость которого сильно растет с повышением температуры.
Полученный хлорид перерабатывают, как описано выше.
Низкое извлечение таллия и кадмия в раствор при выщелачивании пыли является существенным недостатком этого процесса.
Из оборотных материалов (свинцового шлама после выщелачивания пыли, изгарины от переплавки кадмия) дополнительно может быть извлечено до 35% таллия.