Введение к работе
з
Актуальность темы. Металлургия цветных металлов является одной из важнейших отраслей промышленности и определяет развитие стратегически важных отраслей промышленного производства Цветные металлы занимают значительное место в структуре экспорта Российской Федерации Современное состояние обеспечения сырьем металлургии цветных металлов характеризуется вовлечением в переработку в увеличивающихся объемах техногенных месторождений и отходов различных производств
Анализ современного состояния переработки пылей и промпродуктов производства цветных металлов показывает, что в основном для этого применяют гидрометаллургические процессы Пирометаллургические процессы, такие как вельцевание или фьюминг, не могут обеспечить комплексности извлечения ценных компонентов и их высокой чистоты Поэтому, зачастую, пирометаллургические технологии используют в качестве предварительной обработки пылей и промпродуктов перед гидрометаллургической переработкой Головной операцией в гидрометаллургии обычно является выщелачивание, которое проводят в растворах кислот, щелочей, солей или органических растворителях В промышленности наибольшее распространение имеют технологические схемы с использованием сернокислотного выщелачивания. Наиболее проблемной операцией при очистке сульфатных цинковых растворов от примеси железа является окисление Fe2+ Современные методы окисления (воздухом, кислородом, озоном, перекисью водорода) малоэффективны, дороги, требуют реагентов, либо вносят посторонние ионы (МпОг, БгОз2"), что требует дополнительной очистки
Актуальность данной проблемы подтверждается анализом научно- технических литературных источников и практики работы предприятий
Из всего многообразия представляет интерес технология электроокисления примесей в цинксодержащих сульфатных растворах по причинам
не вносятся дополнительные элементы и соединения в очищаемый раствор, что подразумевает также отсутствие необходимости их приобретения или приготовления, доставки и хранения,
имеется возможность осуществления электроокисления на аноде попутно с катодным процессом очистки растворов от меди и кадмия
Цель работы:
на основании аналитического обзора научно-технической литературы и результатов лабораторных исследований изучить и уточнить данные по термодинамике и кинетике процессов электроокисления примесей ионов железа и хлора в цинксодержащих сульфатных растворах,
установить параметры процесса анодного окисления железа (II) и хлора на лабораторном и опытно-промышленном электролизере,
определить закономерности процесса гидратообразования на фоне высокого содержания сульфата цинка в присутствии примесей,
получить данные для расчета основных конструктивных размеров полупромышленного электролизера, оценки экономической эффективности его применения
Актуальность данной проблемы подтверждается анализом научно- технических литературных источников и практики работы предприятий
Объект исследования - технология очистки сульфатных цинковых растворов Предмет исследования - процесс электроокисления примесей ионов жслсза(П) и хлора в цинксодержащих сульфатных растворах
Научная новизна.
впервые исследованы термодинамические закономерности окисления Fe2+ в кислых концентрированных сульфатных цинковых растворах в присутствии электроположительных примесей (Си2+),
предложена модель анодного окисления Fe2+ на фоне высоких концентраций ионов Zn2+, SO42, учитывающая влияние на скорость окисления Fe2+ начальной концентрации Fe2+ и других параметров;
- установлены кинетические особенности окисления Fe2+ в системе
«Fe-Cu-сульфатный цинковый раствор» и влияние исходной концентрации
Fe2+ на скорость процесса окисления;
получены новые данные по кинетике гидролитического осаждения ионов Fe3+ в присутствии ионов Си2+ на фоне ZnSCU
впервые изучен процесс совместного анодного окисления Fe2+H СГ в сульфатном цинковом электролите.
Практическая ценность. Результаты лабораторных и полупромышленных исследований показали возможность очистки сульфатных цинковых растворов от примесей методом анодного окисления
Опробована конструкция опытно-промышленного и предложена конструкция полупромышленного электролизера для окисления примесей
Оценена экономическая эффективность электрохимического окисления Fe +, применимого в производстве цинковых солей, переработке цинковых промпродуктов
Методика исследований. При выполнения исследований применяли различные методы, наиболее отвечающие достижению целей работы потен-циометрическое титрование, обработка потенциодинамических поляризационных кривых, полученных на ВДЭ, исследования на лабораторном и опытно-промышленном электролизере Использованы современные физико-химические методы анализа рентгенофлуоресцентный, фотометрический, амперометрический
Экспериментальные данные обработаны с помощью компьютерных программ, разработанных на кафедре тяжелых цветных металлов ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ»
На защиту выносятся:
результаты исследований по термодинамике и кинетике электрохимического окисления Fe2+ в присутствии ионов меди,
результаты изучения кинетики гидролитического осаждения железа в сульфатных цинксодержащих растворах в присутствии примесей;
результаты лабораторных исследований по сопутствующему анодному окислению хлорид-иона,
результаты опытно-промышленных испытаний электрохимического окисления Fe2+ и хлорид-иона в действующем производстве сульфата цинка
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на
Российско-индийском симпозиуме «Металлургия цветных и редких металлов», Москва, 2002
Международной конференции «Экология и рациональное природопользование», Санкт-Петербургский горный институт им. Г В Плеханова, 2002
Международных выставках и НТК «Экологические проблемы промышленных регионов», Екатеринбург, 2003-2008
II Международной конференции «Металлургия цветных и редких металлов», Красноярск, 2003
Международной НПК «Научное наследие Е.А Букетова», Республика Казахстан, г Петропавловск, 2005.
IV Международной НІЖ «Инновационные разработки в области добычи и призводства цветных и благородных металлов», Республика Казахстан, Усть-Каменогорск, 2007
Публикации. По результатам работы опубликовано 9 статей, 15 тезисов докладов на всероссийских и международных конференциях
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературных источников и 7 приложений Материал изложен на 130 страницах основного текста, содержит 12 таблиц, 18 рисунков; список литературы включает 105 наименований отечественных и зарубежных авторов
