ПАО «Челябинский цинковый завод», Челябинск, Россия:

В. В. Гераскин, ведущий инженер-технолог инженерного центра, эл. почта: vdg@zinc.ru
Д. В. Чемерязев, начальник цеха «Комплекс электролиза цинка»
Д. А. Нелюбин, заместитель начальника производственного отдела

Приведены результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний по определению влияния крупности цинкового порошка на параметры очистки промышленного раствора сульфата цинка от примеси кобальта. В технологическом процессе ПАО «Челябинский цинковый завод» цинковый порошок используют на операциях цементационной очистки сульфатных растворов от примесей (медь, кадмий, кобальт, никель, мышьяк, сурьма и др.). Согласно известным данным, отраженным в литературе по процессу цементации примесей, и результатам проведенных лабораторных исследований, оптимальный расход цинкового порошка при прочих неизменных условиях очистки определяется его удельной поверхностью, напрямую зависящей от крупности частиц. В промышленных условиях на операции очистки раствора сульфата цинка от примеси кобальта и никеля используют цинковый порошок со средним размером частиц ~30 мкм, полученный в результате распыления жидкого цинка непосредственно на предприятии. В качестве активирующих добавок для процесса цементации используют сурьму в виде Sb₂O₃ и ионы меди в составе раствора сульфата меди. В условиях ПАО «ЧЦЗ» проведены лабораторные исследования по цементационной очистке промышленного раствора сульфата цинка от примеси кобальта с использованием образцов цинкового порошка со средним размером частиц 10, 20 и 30 мкм. Результаты исследований показали, что активность цинкового порошка возрастает со снижением среднего размера его частиц. Высокая активность тонкого цинкового порошка позволяет при неизменной продолжительности процесса цементационной очистки снизить расход вспомогательных реагентов (сурьмы — в 2–3,5 раза, меди — в 2,5–10 раз в зависимости от крупности используемого цинкового порошка) и самого цементатора, а также уменьшить скорость обратного растворения цементного осадка. Результаты лабораторного исследования проверены в промышленных условиях при цементационной очистке сульфатного цинксодержащего раствора от примеси кобальта в потоковом режиме с использованием тонкодисперсного цинкового порошка (средний размер частиц 20 мкм). В условиях промышленной очистки, сопровождающейся постоянным изменением потока и химического состава раствора, получено снижение расхода цинкового порошка на 22 %, активирующих реагентов — на 43 % для Cu2+ и на 55 % для Sb₂O₃.

Авторы выражают благодарность представителям компании EverZinc Belgium SA и ее партнерам — техническим специалистам Jean-Christophe Salek, Rashid Ait Maamar, Izabela Bronikowska, Benoit Massart, Gaspard Devos, Rajiv Srinath, принявшим активное участие в подготовке и проведении указанных в настоящей публикации промышленных испытаний в ПАО «ЧЦЗ».

1. Чижиков Д. М. Металлургия тяжелых цветных металлов. — М. : Изд-во АН СССР, 1948. — 1056 с.
2. Масленицкий И. Н., Чугаев Л. В., Борбат В. Ф. и др. Металлургия благородных металлов. — М. : Металлургия, 1987. — 432 с.
3. Deva N., Rizaj M. Purification phases of zinc sulphate solution obtained from neutral leaching process of zinc calcine // Journal of Engineering Science and Technology. 2019. Vol. 7, No. 1. P. 22–29.
4. Goodwin F. E. The zinc industry: new developments // Proceedings of EMC. 2017. P. 1635–1650.
5. Паньшин А. М., Шакирзянов Р. М., Избрехт П. А., Затонский А. В. Основные направления совершенствования производства цинка на ОАО «Челябинский цинковый завод» // Цветные металлы. 2015. № 5. С. 19–26.
6. Дмитриева Д. В., Рыжкова Е. А., Колмачихина Э. Б. Влияние лингосульфонатов на скорость цементации меди цинком // Материалы конференции «VII информационная школа молодого ученого». — Екатеринбург, 23–27 сентября 2019.
7. Ling Yun Wang, Wei Hua Gui, Kok Lay Teo, Ryan Loxton, Chun Hua Yang. Optimal control problems arising in the zinc sulphate electrolyte purification process // Journal of Global Optimization. 2012. Vol. 54. P. 307–323.
8. Larsson A., Söderqvist F., Ljungberg D. et al. Cementation as a means for leachate liquor purification. — Gothenburg, Sweden : Сhalmers university of technology, 2015.
9. Boyanov B., Konareva V., Kolev N. Removal of cobalt and nickel from zinc sulphate solutions using activated cementation // Journal of Mining and Metallurgy. Section B. Metallurgy. 2004. Vol. 40, No. 1. P. 41–55.
10. Марченко Н. В. Металлургия тяжелых цветных металлов. — Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2009. — 394 с.
11. Казанбаев Л. А., Козлов П. А., Кубасов В. Л., Колесников А. В. Гидрометаллургия цинка (очистка растворов и электролиз). — М. : Издательский дом «Руда и Металлы», 2006. — 176 с.
12. Лисиенко В. Г., Щелоков Я. М., Ладыгичев М. Г. Оборудование промышленных предприятий. Т. 1. — М. : Теплотехник, 2008. — 720 с.
13. Зюзиков В. Е. Совершенствование технологии комплексной очистки цинковых растворов от примесей // Сборник научных трудов ВНИИЦВЕТМЕТ: Прогрессивные технологии добычи и переработки рудного и техногенного сырья при производстве цветных металлов. 2015. С. 58–62.
14. Гудима Н. В. Карасев Ю. А., Кистяковский Б. Б., Колкер П. Е., Равданис Б. И. Технологические расчеты в металлургии тяжелых цветных металлов. — М. : Металлургия, 1977. — 255 с.
15. Кляйн С. Э., Козлов П. А., Набойченко С. С. Извлечение цинка из рудного сырья. — Екатеринбург : УГТУ-УПИ, 2009. — 492 с.
16. Гудима Н. В., Шейн Я. П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. — М. : Металлургия, 1975. — 536 с.