» » Интенсификация производства цинка
06.05.2015

За 25 лет существования гидрометаллургии цинка на цинковых заводах и в научно-исследовательских институтах бывш. СССР накоплен значительный опыт, позволяющий интенсифицировать ряд стадий производства цинка и увеличить мощность действующих предприятий.
В настоящее время закончена реконструкция многоподовых печей с переводом их на обжиг в кипящем слое. Внедрение обжига цинковых концентратов в кипящем слое позволило увеличить производительность действующих обжиговых цехов в 3 раза и создать предпосылки для интенсификации процесса на последующих стадиях выщелачивания и электролиза.
Работами Гинцветмета и Вниицветмета показана возможность увеличения производительности цехов выщелачивания. Гинцветмет рекомендует повысить содержание цинка в нейтральном растворе до 160 г/л с одновременным увеличением при электролизе плотности тока до 500—700 а/м2 и кислотности отработанного электролита до 150 г/л H2SO4. Такой режим позволит повысить мощность цехов выщелачивания примерно на 40%. К такому режиму процесса выщелачивания и электролиза уже вплотную подошли ка Усть-Каменогорском комбинате.
Исследования Вниицветмета были направлены по пути улучшения качества огарка, внедрения воздушной сепарации, применения одностадийной схемы выщелачивания, замены малопроизводительного процесса отстаивания фильтрацией пульпы на фильтрах сгустителях и освоения непрерывной очистки растворов от примесей. Метод непрерывной двухстадийной очистки с автоматической подачей цинковой пыли и фильтрацией на фильтрах сгустителях уже внедрен в промышленную практику также на Усть-Каменогорском комбинате.
Схема интенсифицированного выщелачивания содержит производственных операций и обеспечивает получение растворов высокого качества (рис. 55).
Интенсификация производства цинка

Некоторое увеличение производительности электролизных цехов может быть достигнуто за счет повышен m выхода по току Однако наиболее значительным резервом в этом отношении является резкое повышение плотности тока —вплоть до 1000 а/м2 и увеличение рабочей поверхности установленных в ванне электродов путем дополнительного их сближения и удаления из ванн змеевиков.
Для осуществления этого необходимо разработать и внедрить методы глубокой очистки растворов от примесей. Приведенная выше схема интенсифицированного выщелачивания создает благоприятные условия для улучшения качества растворов.
Интенсификация электролиза цинка тесно связана с внедрением усиленной циркуляции и централизованным охлаждением электролита. Отвод тепла при плотности тока 1000 а/м2 и силе тока на ванну 25000—30000 а невозможен обычными способами охлаждения с помощью змеевиковых холодильников.
Комплексное внедрение всех интенсифицированных операций обжига, выщелачивания и электролиза дает возможность поднять производство цинка на действующих заводах примерно на 50%.
Возможности автоматизации гидрометаллургического процесса

Гидрометаллургические процессы сравнительно легко поддаются автоматизации. Известно, что в основе автоматизированного технологического процесса лежат механизация и непрерывность производственных операций. В настоящее время в гидрометаллургии цинка все технологические операции могут быть механизированы и осуществляться непрерывно.
Операции подготовки концентратов к обжигу в кипящем слое путем сушки с последующим измельчением в дезинтеграторе или репульпированием водой с целью приготовления пульпы для питания печей поддаются автоматическому регулированию.
Возможность автоматизации обжига в кипящем слое не вызывает сомнений. При хорошей подготовке концентрата и безотказно действующих питателях процесс обжига может быть полностью переведен на автоматическое регулирование. В отечественной цинковой промышленности уже накоплен значительный опыт по автоматизации печей с кипящим слоем.
Необходимым условием автоматизации процесса выщелачивания является предварительная подготовка обожженного концентрата. Направляя на выщелачивание тонкие фракции огарка (крупностью менее 0,15 мм), можно резко сократить число производственных операций и ускорить процесс выщелачивания. Получение тонких фракций обеспечивается воздушной классификацией огарка. Имея в качестве исходных материалов отработанный электролит постоянного состава и огарок с зернами менее 0,15 мм, нетрудно осуществить эффективную схему непрерывного одностадийного выщелачивания с автоматическим регулированием кислотного режима.
Отделение жидкого от твердого в нейтральной или кислой пульпе можно осуществлять в высокопроизводительных фильтрах-сгустителях с автоматической регулировкой плотности сгущенной пульпы, либо на автоматических фильтр-прессах (типа ФПАК) института «Ниихиммаш». Фильтрация пульпы гарантирует от случайных нарушений процесса из-за плохого отстаивания пульпы, так как число работающих агрегатов при необходимости легко может быть удвоено. Промышленная эксплуатация фильтров-сгустителей на Усть-Каменогорском комбинате показала их высокую эффективность при фильтрации пульпы от медно-кадмиевой очистки.
Испытания автоматических фильтр-прессов на фильтрации сгущенной пульпы кислой ветви выщелачивания огарка и разбавленных пульп от очистки растворов также дали весьма обнадеживающие результаты.
Непрерывные процессы очистки растворов и фильтрации сгущенных пульп с использованием фильтров сгустителей и новых автоматических фильтр-прессов полностью поддаются автоматизации.
Вполне осуществимо автоматическое регулирование кислотного и температурного режимов электролиза при условии организации централизованного охлаждения электролита. Испытание, проведенное в Усть-Каменогорске на блоке промышленных электролитных ванн, дало положительные результаты.
Значительно труднее механизировать и автоматизировать процесс сдирки катодного цинка. До настоящего времени еще не создано промышленного агрегата, обеспечивающего механизированный съем цинка, хотя в этом направлении и проводятся настойчивые исследования.
Технологическая схема гидрометаллургического процесса может быть завершена электроплавкой катодного цинка с автоматическим регулированием температуры ванны, воздушного режима охлаждения печных трансформаторов и автоматизированными операциями загрузки катодного цинка, разлива цинка и штабелирования чушкового металла.
Дополнительные исследования по автоматизации процесса дадут возможность приступить к проектированию комплексно автоматизированных цинковых заводов.