Способ удаления таллия из цинксодержащего раствора

007859 Настоящее изобретение относится к способу удаления таллия из цинксодержащего раствора. В частности, способ относится к очистке раствора, поступающего на электролитическое получение цинка,при помощи порошка металлического цинка. В соответствии с этим способом таллий удаляют посредством образования его соединения со свинцом во время проведения операции очистки раствора, которая представляет собой либо операцию окончательной очистки, либо операцию очистки, во время которой осаждают кадмий. Кальцинированный материал, содержащий цинк (zinc calcine), получаемый при обжиге концентратов сульфида цинка, обычно применяют в качестве исходного материала для электролитического получения цинка. Основным компонентом кальцинированного материала является оксид цинка ZnO, но некоторое количество цинка в кальцинированном материале также связано с железом и находится в виде феррита цинка ZnOFe2O3. Оксид цинка легко растворим даже при высоких значениях рН, в то время как феррит нужно выщелачивать при более высоких концентрациях кислоты. В промышленности первую операцию выщелачивания оксида цинка, т.е. нейтрального выщелачивания, обычно выполняют при рН 2-5 при помощи оборотной кислоты электролиза (electrolysis return acid). При нейтральном выщелачивании получают раствор сульфата цинка, который направляют на очистку раствора, и осадок, который все еще содержит соединения цинка и железо, находившиеся в кальцинированном материале. Осадок направляют для выполнения следующей операции выщелачивания. Большое количество примесей, находящихся в кальцинированном материале, содержащем цинк, например, медь, кобальт, никель, кадмий и таллий, с высокими выходами переходят в раствор в виде сульфатов при выполнении первой операции выщелачивания и, таким образом, попадают непосредственно на операцию очистки раствора. Таллий представляет собой примесь, которая при попадании в раствор для электролиза ухудшает количество цинка. При электролитическом осаждении цинка таллий, находящийся в растворе, осаждается вместе с ним и не может быть удален во время рафинирования расплава (melt refining) при плавлении. В патенте США 4096233 описан способ, в котором таллий удаляют из раствора сульфата цинка окислением при помощи перокси- или пероксосерной кислоты или пероксида водорода. В соответствии со способом, представленным в патентной заявке США 4715393, одновалентные ионы, такие как, например, таллий, удаляют из раствора сульфата цинка при помощи электролиза. Способ, описанный в патентной заявке США 5419882, также относится к способу удаления таллия из раствора сульфата цинка. В соответствии с указанным патентом, окончательное удаление таллия ранее производили, используя перманганат калия, бихромат калия или хромат калия. При осуществлении способа, описанного в указанной заявке, удаление таллия производят при помощи осадка диоксида марганца, получаемого при электролизе цинка. В способах, основанных на окислении, удаление таллия базируется на окислении одновалентного таллия до трехвалентного таллия, который образует труднорастворимый гидроксид в рассматриваемом диапазоне рН. При осуществлении указанных способов возникают трудности с удалением Mn2+, содержащегося в растворе, большая часть которого окисляется до MnO2, повышая расход окислителя и образуя твердое, плохо извлекаемое фильтрованием вещество. При помощи вышеуказанных способов можно получить раствор сульфата цинка, не содержащий таллий, но часто для этого необходимо добавлять отдельную операцию очистки, что увеличивает стоимость производства цинка. В настоящее время в соответствии с настоящим изобретением разработан способ удаления таллия из цинксодержащего раствора во время очистки указанного раствора при помощи порошка цинка, не выполняя отдельной операции очистки. В соответствии со способом, при выполнении операции очистки кадмия количество свинца регулируют так, что оно, по меньшей мере, эквивалентно количеству таллия. Для регулирования количества свинца, предпочтительно, используют растворимые соединения свинца. Основные особенности настоящего изобретения указаны в прилагаемой формуле изобретения. Раствор сульфата цинка, полученный при выполнении первой операции выщелачивания кальцинированного материала, содержащего цинк, т.е. операции нейтрального выщелачивания, направляют на многоступенчатую очистку раствора. В так называемой мышьяковой очистке (arsenic purification) первая операция обычно представляет собой удаление меди; затем проводят операции удаления кобальта, никеля, германия и сурьмы. При выполнении указанных операций таллий осадить невозможно. Последней операцией очистки является удаление кадмия, при котором также осаждают таллий, а также свинец, если он присутствует в растворе. Обычно свинец осаждают на более ранних стадиях очистки. Операции очистки раствора сульфата цинка выполняют при помощи мелкого порошка цинка, используя также более благородные, чем цинк, при этом они (металлы) могут быть связаны при помощи порошка цинка из раствора в соответствии со следующим уравнением реакции: В настоящее время обнаружено, что таллий может быть осажден из раствора сульфата цинка во время операции удаления кадмия, которое производят при помощи порошка цинка. При добавлении количество свинца регулируют таким образом, что оно составляет, по меньшей мере, эквивалентное количество по отношению к количеству таллия, содержащемуся в растворе. Для регулирования количества-1 007859 свинца, предпочтительно, используют растворимое соединение свинца. Одним из возможно используемых растворимых соединений свинца является, например, ацетат свинца Pb(C2H3O2)2H2O. Для загрузки необходимого количества свинца лучше всего определить количества таллия и свинца, поступающие в операцию удаления кадмия, и отрегулировать количество свинца таким образом, чтобы оно, по меньшей мере, соответствовало количеству таллия. При анализе остатка, полученного на операции осаждения кадмия, было обнаружено, что таллий осаждается под действием свинца в гранулы осадка на поверхности металлического цинка; указанные гранулы образуются в тот момент, когда кадмий начинает осаждаться на поверхности частицы порошка цинка. В то же самое время сама частица цинка растворяется и образует сульфат цинка. В той части гранулы осадка, где содержится кадмий, таллий практически не появляется. На конечную концентрацию таллия также влияет температура, значения которой находятся в диапазоне 50-100 С, предпочтительно примерно 60-70 С. При более высокой температуре скорость осаждения высока, но и конечное содержание таллия оказывается выше. При низких температурах осаждение происходит медленно, но конечное содержание таллия оказывается низким. После операции очистки от кадмия получают чистый раствор сульфата цинка, который может быть направлен на электролиз цинка, и осадок кадмия, который содержит таллий, удаленный из раствора цинка. Если необходимо получить чистый кадмий, то все примеси, присутствующие в осадке, такие как цинк, свинец, таллий и другие, удаляют традиционным способом во время производства кадмия. Способ, предлагаемый в соответствии с настоящим изобретением, далее описан при помощи следующего примера. Пример. После обычного осаждения кадмия содержание таллия в растворе сульфата цинка составляет от 1,5 до 2,5 мг/л, что соответствует содержанию приблизительно 10 г/т, т.е. 10 частей на миллион (ppm) в цинке. Был проведен пробный эксперимент, где загружали раствор ацетата свинца с концентрацией свинца,приблизительно равной 200 г/л, и температурой 67 С. При проведении эксперимента количество свинца,поступающего в операцию удаления кадмия, по существу, было утроено. Количество осажденного таллия было удвоено, несмотря на то, что количество таллия, поступающего для выполнения операции, оставалось одинаковым. Конечное содержание таллия снижали до уровня 0,5-0,9 мг/л, что соответствовало содержанию таллия в чистом цинке приблизительно 3 г/т, т.е. 3 части на миллион. Таким образом, содержание таллия в чистом цинке было достаточно низким для коммерческого применения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ удаления таллия из цинксодержащего раствора, предназначенного для электролитического получения цинка, отличающийся тем, что таллий удаляют при проведении операций очистки раствора цинка во время осаждения кадмия посредством добавления порошка цинка путем прибавления растворимого соединения свинца, причем количество свинца регулируют так, что оно, по меньшей мере, эквивалентно количеству таллия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворимое соединение свинца представляет собой ацетат свинца. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что растворимое соединение свинца загружают непрерывно. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что цинксодержащий раствор представляет собой раствор сульфата цинка. 5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что удаление таллия проводят при температуре в диапазоне 50-100 С. 6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что удаление таллия проводят при температуре в диапазоне 60-70 С.