ів є найбільш повне розчинення сполук цинку, що містяться в огарки, і отримання чистих розчинів для електролізу. Як розчинник використовується розчин сірчаної кислоти. Практично всі сполуки цинку, присутні в обпаленому концентраті, здатні в тій чи іншій мірі реагувати з сірчаною кислотою з утворенням добре розчинної сульфату цинку. Оксид і сульфат цинку добре розчинні у слабких розчинах сірчаної кислоти. Основний реакцією процесу вилуговування є реакція взаємодії оксиду цинку з сірчаною кислотою:
ZnO + H2SO4=ZnSO4 + H2O (23)
Утворені в процесі випалу в невеликих кількостях силікати, ферити і алюмінати цинку мало розчиняються в слабких розчинах сірчаної кислоти. Їх розчинність зростає в міру підвищення концентрації кислоти і температури.
Силікат цинку розкладається сірої кислотою сообразованіем колоїдної кремнієвої кислоти:
ZnSiO3 + H2SO4=ZnSO4 + H2SiO3 (24)
Сульфід цинку, який НЕ окислиться в процесі випалу, практично не розчиняється в розчинах сірчаної кислоти і переходить в твердий залишок (піски).
Залізо в огарки, в основному знаходиться у вигляді феритів цинку і міді, які мало розчиняються в слабких розчинах сірчаної кислоти і переходять в твердий залишок. Частина заліза знаходиться у вигляді оксидів Fe3O4 і Fe2O3 і в незначній кількості у вигляді FeO. Оксид заліза FeO добре розчиняється в розчинах сірчаної кислоти по реакції:
FeO + H2SO4=FeSO4 + H2O (24)
Інші оксиди заліза розчиняються частково, і значна їх частина залишається в нерозчинному залишку. Зазвичай в розчин переходить 3-4% початкової кількості заліза в огарки.
Мідь, що міститься в огарки у вигляді оксидів, феритів і силікатів частково розчиняється і переходить в розчин:
Cu2O + H2SO4=CuSO4 + Cu + H2O (25) + H2SO4=CuSO4 + H2O (26)
Приблизно половину міді переходить в розчин, а інша частина залишається в твердому залишку.
Нікель, кобальт, кадмій і марганець у вигляді сульфатів переходять в розчин:
MeO + H2SO4=MeSO4 + H2O (27)
де Ме - Ni, Cd, Co і Mn.
Оксиди свинцю, кальцію, барію в сірчанокислих розчинах утворюють важкорозчинні сульфати відповідних металів і залишаються в твердому залишку.
З'єднання хлору, фтору, натрію і магнію легко вилуговуються і накопичуються в розчині.
У промислових умовах для вищелачіванія цинкових огірків використовують різні технологічні схеми: одно-, дво- і трёхстадійние. Найбільшого поширення набула схема двухстадийного безперервного противоточного вилуговування (Малюнок 1).
Малюнок 1 Принципова технологічна схема двухстадийного безперервного противоточного вилуговування цинкових огірків.
Згідно з цією схемою вилуговування проводять у дві стадії, Спочатку обпалений цинковий концентрат обробляють слабкокислим розчином, що містить 1-5 г/л вільної сірчаної кислоти. Такий кислоти недостатньо для повного вилуговування цинку. Тільки частина цинку переходить у розчин, який стає нейтральним. Після нейтрального вилуговування в нерозчинному залишку залишається ще багато цинку, тому його вдруге витравлюють відпрацьованим електролітом, що містить 150-170 г/л H2SO4. До кінця кислого вилуговування концентрація сірчаної кислоти в розчині зменшується до 1-5 г/л. Розчин відділяють від осаду і направляють на нейтральне вилуговування.
Нейтральне вилуговування здійснюють у Пачукою з повітряним перемішуванням (Малюнок 2)
- повітряне сопло; 2-Аероліфт; Корпус; 4-завантажувальний жолоб; 6-вентиляційний люк; 7-кришка;- 8,12- деталі кріплення Аероліфт; 9-соівнгой жолоб; 10- випускний жолоб; 11-змійовик; 13-кріплення сопла; 14- розвантажувальний патрубок.
Малюнок 2 Чан з повітряним перемішуванням для вилуговування цинкових огірків
6 Очищення сульфатних цинкових розчинів
Розчин, отриманий після нейтрального вилуговування, містить різні домішки. Тому перед процесом електролізу сульфатні цинкові розчини піддають очищенню.
Очищення від заліза виробляють одночасно з вилуговуванням. У розчин додають МnO2, який окисляє іони Fe2 + до Fe3 + з реакції:
MnO2 + 2FeSO4 + H2SO4=Fe2 (SO4) + MnSO4 + 2H2O (28)
Утвориться сіль тривалентного заліза піддається гідролізу і у вигляді основної солі випадає в осад:
Fe2 (SO4) + 2H2O=2FeOHSO4 + H2SO4 (29)
