Технологічний процес отримання цинкового купоросу

із цинковмісних шламів

Атамась Г.М., Столяренко Г.С.

Черкаський державний технологічний університет

Існуючі потреби України у цинку та його сполуках задовольняються за рахунок імпорту, оскільки потужні родовища цинковмісних руд знаходяться за межами нашої країни. Вміст цинку в природній сировині становить 1 ‒ 3%, а у відходах, наприклад, виробництва віскозного волокна 6,5 ‒ 40%, залежно від асортименту продукції, що випускають та реагентів, які застосовують для очищення стічних вод.

Ґрунтуючись на вищевказаному, за результатами огляду існуючих технологій утилізації цинку та способів очищення готового продукту, ступінь вилучення Цинку може становити від 64 до 99,9%. Як вилуговуючий реагент можна застосовувати сульфатну кислоту, фосфатну кислоту, нітратну кислоту або амонію нітрат, хлоридну кислоту, лужні реагенти, такі як натрію гідроксид, амонію гідроксид, органічні розчинники, високотемпературне оброблення тощо. Аналіз і порівняння між собою методів утилізації Цинку із відходів показує, що на даний час розроблено багато ефективних технологій, але специфічність кожного цинковмісного шламу потребує індивідуального підходу. Для вибору методу переробки також потрібно врахувати потреби регіону в тому чи іншому цинковмісному продукті (металевому цинку, цинковому купоросі, цинку оксиді).

Встановлено, що відходи виробництва віскозного волокна ВАТ «Черкаське хімволокно» є специфічними, оскільки в технології в якості осаджувача відпрацьованих розчинів використовують вапняне молоко. Суттєвим недоліком використання є те, що утворений осад не підлягає переробці і складується в спеціально відведених місцях – шламонакопичувачах. Цинку сульфат після процесу практично весь переходить у відходи. Отже, перспективним напрямком є одержання з шламів сполук цинку саме у вигляді цинкового купоросу і повернення його назад у виробництво. Також доцільно обмежити використання природних корисних копалин, потреба в яких може бути задоволена в результаті використання таких відходів.

Другий чинник, який викликає занепокоєння – вплив шламонакопичувачів на оточуюче середовище. Значні площі шламонакопичувачів становлять небезпеку забруднення ґрунту і підземних вод. При цьому нераціонально використовуються орні землі. З часом шламонакопичувачі переповнюються, викликають необхідність побудови нових споруд. Впровадження технологій перероблення шламів дасть змогу звільнити площі, які займають шламонакопичувачі, виключити затрати на будівництво нових та отримати прибуток від вилучення цінних компонентів. Запаси шламу, що містить цинк на підприємствах середньої потужності, становлять величину 1000000 т, що дасть змогу переробляти цю кількість шламу з продуктивністю 10 т/год протягом 10 – 15 років.

У комплексній технології переробки пропонується поєднати лужне і кислотне вилуговування. На стадії кислотного вилуговування нерозчинних залишків одержують розчин кальцієвої селітри, збагаченої мікроелементами.

Процес вилучення цинку складається з шести послідовних стадій:

І ‒ Обробка шламу лужним розчином. Цинковмісний шлам 1 подається до блоку змішування 2 шламу з лугом, куди подається розчин лугу 3.

ІІ ‒ Отриманий розчин подається до блоку промивання 4, де відбувається поділ нерозчиненого осаду і освітленої рідини.

ІІІ ‒ Віджатий осад 5 надходить до блоку вилуговування розчинних домішок 6, що оснащений флотатором 7 і блоком знешкодження відхідних газів 8. До блоку вилуговування розчинних домішок 6 додається нітратна кислота 9. Відділяють нерозчинний осад 10 на захоронення і розчин кальцієвої селітри 11, збагаченої мікроелементами.

ІV ‒ Рідка фаза із блоку 2 та блоку 4 поєднується у ємності 12, звідки надходить до блоку осадження гідроксиду цинку 13, куди подається сульфатна кислота 14.

V ‒ Одержана суспензія направляється до блоку промивання 15, куди подається промивна вода 16.

VІ ‒ Осад гідроксиду цинку 17 направляють до блоку нейтралізації 18 сульфатною кислотою 19, далі до блоку перекристалізації сульфату цинку 20. Одержаний продукт надходить до блоку сушки 21.

2

За результатами проведених експериментів запропонована технологічна схема переробки цинковмісних шламів, зображена на рис.1.

Рис. 1 Принципова схема переробки цинковмісних шламів.

Кінцевим продуктом технології є цинковий купорос, який за своїми характеристиками відповідає вимогам ГОСТу 8723‒82. При переробленні шламу протягом 10 років орієнтовний прибуток за 1 рік складе 1,684 млн. евро.

Результати цієї роботи захищені трьома деклараційними патентами України.