Nazariy qism - «Metallurgiya» kafedrasi «Og’ir rangli metallar metallurgiyasi»

|
«Metallurgiya» kafedrasi «Og’ir rangli metallar metallurgiyasi»
|
bet | 2/9 | Sana | 22.05.2024 | Hajmi | 0,61 Mb. | | #249640 |
Bog'liq G\'aniyev M og\'irdan kurs ishiNazariy qism
Turli zavodlarda qayta ishlangan mis-kadmiy keklari 2,5-12% Cd ni; 4-17% Cu; 35-60% Zn; 0,05-2,0% Fe; 0,05-0,20% As tashkil qiladi .
Kek tarkibidagi farq tufayli har bir korxonadagi texnologik sxemalar ba'zi xususiyatlar va olingan oraliq mahsulotlarning turli xil tarkibi bilan ajralib turadi. Shu bilan birga, barcha sxemalar, tafsilotlarni hisobga olmaganda, bir-biriga o'xshashdir, ularni 1-rasmda ko'rsatilgan mis-kadmiy kekini qayta ishlashning sxematik diagrammasi sifatida ko'rsatish mumkin.
Odatda mis-kadmiy keki filtrlashdan keyin darhol tanlab eritish uchun yuboriladi. Ba'zi xorijiy zavodlarda kek tanlab eritishdan oldin havoda kuydiriladi, shunda u oksidlanadi. Oldindan oksidlanish, bir tomondan, kekning erishini yaxshilaydi va kadmiyning ajralib chiqishini oshiradi, boshqa tomondan, misning eritmaga ko'proq o'tishiga hissa qo'shadi va shu bilan eritmaning keyingi tozalanishini qiyinlashtiradi. Ko'rinishidan, kekni dastlabki oksidlanishiga bo'lgan ehtiyoj uning tarkibiga bog'liq. Kek tarkibidagi oz miqdordagi mishyak va kobalt uning eritish tezligini oshiradi. Nisbatan oz miqdordagi aralashmalarni o'z ichiga olgan kek sekinroq eriydi.
Mis-kadmiy keki shar tegirmonida Q:S = 4: 1 nisbatida qaytariladi va namlanadi, 50-60 ° C haroratda mexanik yoki havo aralashtirilgan rezervuarlarda ishlatilgan rux qayta ishlangan elektroliti bilan tanlab eritiladi. Tanlab eritish kislotaligi 10-12 g / l va mis miqdori 2-2,5 g / l bo'lgunga qadar amalga oshiriladi. Eritishni tezlashtirish uchun elektrolitli vannalar yoki marganets rudalari (MnO2) dan marganetsli shlamlar kiritiladi. Tanlab eritish operatsiyasining oxirida, kislota tarkibini neytral reaksiyaga tushirish va mis konsentratsiyasini 0,2-1,0 g / l gacha kamaytirish uchun pulpa ichiga oz miqdordagi yangi mis-kadmiy keki qo'shiladi. Tanlab eritishdandan keyin pulpa quyuqlashtirgichga yuboriladi, u yerda u joylashadi. Pastki quyuqlashgan pulpa suv bilan to'ldiriladi va disk yoki baraban vakuum filtrlariga filtrlanadi. Olingan mis keki 0.3-1.0% Cd, 10-15% Zn, 30-50% Cu eritish zavodlariga yuboriladi yoki rux sulfatining eritmasini xlordan tozalash uchun rux sanoatida ishlatiladi.
Kitobda fabrikalarda ishlatiladigan, shuningdek laboratoriya va sanoat miqyosida o'rganilgan mis-kadmiy kekini tanlab eritmaga o'tkazishning turli xil variantlari I.I. Dzlieva "Kadmiy metallurgiyasi."kitobda keltirilgan.
Yuqori quyiltiruvchi sliv - 100-120 g /l Zn o'z ichiga olgan tiniq eritma; 3-15 g / l Cd; 0,05-1,0 g /l Cu; 3-9 g /l Fe; 60-100 mg /l Ni; 50-100 mg /l Co va boshqalar undan kadmiyni cho'ktirish uchun mexanik aralashtirish bilan baklarga o'tkaziladi. Kadmiy rux changlari bilan qoplangan. Eritmaning tarkibiga qarab, kadmiyli gupkani bir yoki ikkita qayta cho'ktirish amalga oshiriladi. Kadmiy tarkibidagi past eritma (3-5 g /l) va nisbatan yuqori mis miqdori (0,5-1,0 g / l) mis-kadmiy kekini suyultirgandan so'ng, kadmiy gupkasi odatda ikki marta cho'ktiriladi. Birlamchi kadmiyning gupkasi atiga 40-45% Cd, 5–8% Cu va ruxning katta miqdoridan iborat. U eritiladi, mis tarkibidagi qoldiq mis-kadmiy keki bilan birlamchi tanlab eritishga yuboriladi va eritmadan 75% gacha kadmiy va 5-10% Zn bo'lgan gupka solinadi. Kadmiyni neytral eritmalardan sementatsiyalash rux changining faolligini sezilarli darajada kamaytiradigan cho'kma yuzasida asosiy rux tuzlarining cho'kishi bilan birga bo'lishi mumkin. Bunga yo'l qo'ymaslik uchun sementatsiyalash eritmada 1-2 g /l kislota mavjud. Boy mis-kadmiy keklari qayta ishlanadigan ba'zi zavodlarda, tanlab eritishdan keyin eritma mis rux change bilan sementatsiyalash orqali tozalanadi va kadmiy tozalangan eritmadan cho'ktiriladi. Bu oz miqdordagi aralashmalarga ega bo'lgan kadmiy gupkani olish va uni elektrolitlar tayyorlash uchun qayta ishlatmasdan ishlatish imkonini beradi.
Birlamchi kadmiy gupkasining yog'inlari 40-50 ° C haroratda, rux changini kichik qismlarga quyish bilan amalga oshiriladi, rux changining sarfii nazariy jihatdan 110-130% ni tashkil qiladi. Kadmiy cho'kmasining to'liqligi eritmaning vodorod sulfidli suv bilan parchalanishi bilan tekshiriladi. Jarayonning umumiy davomiyligi 45-60 minut. Pulpa ramali filtr pressida filtrlanadi. 100-120 g /l Zn o'z ichiga olgan birlamchi kadmiyning gupkasini cho'ktirishdan keyin eritma; 50 mg /l Cd dan oshmasligi kerak; rux ishlab chiqarishga topshirilgan 50-100 mg /l Co. Ba'zi zavodlarda bu eritma rux ishlab chiqarish eritmalari bilan aralashtirishdan oldin kobaltdan tozalanadi. Chet el fabrikalarida (Greutz sharsharasi, Kellogg) ular CuSO4 va Al2O3 ishtirokida rux changidan tozalanadi; uy sharoitida - etil kaliy ksantagenat ishlatiladi.
Birlamchi kadmiyning gupka sulfat kislotasi qo'shilishi bilan kadmiy elektrolitida eritiladi. Eritishni tezlashtirish uchun 75-80 ° C gacha haroratni saqlanadi va marganets rudasini qo'shiladi. Eritishning oxirida misni eritmadan olib tashlash uchun yangi kadmiy gupkaning ozgina ortiqcha miqdori kiritiladi. Eritish jarayoni 48-72 soat davom etadi, pulpa filtrlanadi. Eritmadan ikkilamchi gupka cho'ktiriladi. Ikkilamchi kadmiy gupkani cho'ktirish rux changining ozgina nazariyasi bilan olib boriladi, bu kadmiyning to'liq to'ldirilmaganligi tufayli kadmiy gupkasida ortiqcha ruxga ega bo'lmaslik imkonini beradi. Ikkilamchi gupkada 60-75% Cd, 5–10% Zn, 1% Cu dan kam bo'ladi. 120-160 g /l Zn, 2-5 g /l Cd va 1 g /l Ni bo'lgan ikkilamchi kadmiy gupkani cho'ktirgandan so'ng, nikel to'planishining oldini olish uchun kadmiy-rux ishlab chiqarishdan chiqariladi. Qayta ishlash zavodlari uchun rux sulfat ishlab chiqarishda qo'llaniladi.
Mis-kadmiy kekini qayta ishlash uchun gidrometallurgik usulning yakuniy ishlashi kadmiyni eritmadan elektrolitik ajratib olish emas, balki sementatsiyalash, sementatsiyalash kadmiyni qayta ishlash va tozalash orqali amalga oshirilsa, ikkilamchi gupka Ц0 sinfidagi quyma rux metall plitalariga biriktiriladi. Sementatsiyalash 60-70 °C haroratda 2-4 g /l sulfat kislota o'z ichiga olgan eritmadan o'tkaziladi. Kadmiyning qoldiq miqdori 1-2 g /l ni tashkil qiladi. Olingan gupka vaqti-vaqti bilan dirchatli qoshiq bilan vannadan chiqariladi. Gupkani suv bilan yuvish kerak, avval kislotali, so'ngra SO42- ionlari to'liq chiqarilguncha tozalanadi. Yuvilgan gupka gidravlik pressda 840-880 kg /sm2 bosimda briket qilinadi. Briketlar 0,3-0,49 ° Zn ni tashkil qiladi, zichligi 6,8-7,1 ga teng, ular suv o'tkazmaguncha suv ostida saqlanadi.
So'nggi yillarda mahalliy zavodlardan biri mis-kadmiy kekini sentrafugali reaktor-separatorda (ЦРС) eritib bo'lgandan keyin tozalangan eritmadan kadmiyni sementatsiyalash usulini ishlab chiqdi. ЦРС apparati korpusdan iborat bo'lib, uning ichki qopqog'i ichi boshi ustiga o'rnatilgan rotor bilan o'tadi. Reaktor rotori yopiq turbinadan va yigirma diskdan iborat bo'lib, u elektr motoridan aylanadi (2-rasm).
Eritma va rux changi reaktorga kiritiladi. Yigiruv peaktori qattiq zarralarni atrofga olib boradigan markazdan qochiruvchi kuch hosil qiladi. Qattiq zarralar ajratuvchi moslama atrofidagi halqaga joylashtiriladi, disklar bilan birga aylanadi, ular eritmaning tarkibiy qismlari bilan reaksiyaga kirishadi. Eritma o'tadigan mayda zarralardan tashkil topgan qattiq fazaning tez aylanishi tufayli reaksiyalar juda tez, deyarli bir necha soniya ichida boshlanadi, bu esa apparatni juda samarali qiladi. Disklar turbinadan biroz kichikroq bo'lganligi sababli, yangi hosil bo'lgan moddaning eritmasi va nozik zarralari disklar orasidagi bo'shliqlarga kiritiladi, val teshiklari orqali ular valning ichi bo'sh qismiga kiradi, u yerdan ular apparatlar korpusidagi armatura orqali chiqariladi.
Bunday apparatni sinab ko'rish shuni ko'rsatdiki, uni ishlatish bir urinishda 99,5% Cd bo'lgan eritmadan kadmiy gupkasini olishga imkon beradi; 0,2% Zn, undan shartli metall kadmiyni eritish va tozalash orqali olish mumkin. Aralashtiruvchi baklarda kadmiyli gupkani ikki bosqichli cho'ktirish paytida, bu holda rux changining sarfi 1 kg kadmiy uchun 0,7 kg ni tashkil qiladi. Sentrafuga-reaktor-separatorning murakkabligi, valdagi teshiklarning tiqilib qolishi va kadmiyning to'liq to'ldirilmaganligi ushbu apparatlarning korxonalarda keng qo'llanilishiga yo'l qo'ymaydi.
Kadmiy elektrolitini tayyorlash uchun ikkilamchi gupka eritiladi. Birlamchi gupka singari, ikkinchi darajali gupka 75-80 °C haroratda eriydi. Eritish jarayonida eritmaning kislotaligi va mis tarkibi diqqat bilan kuzatiladi. Jarayonning yakunlanishining belgisi eritma tarkibida kam miqdordagi qattiq cho'kma bo'lgan erkin sulfat kislota va misning yo'qligi. Olingan pulpa filtr presslarida filtrlanadi. Filtr matosidan o'tadigan yupqa suspension elektrolitga kirmasligi uchun, filtratning birinchi qismlari eritma rezervuariga qaytariladi va faqat filtr mato yuzasida yetarli miqdordagi changlari hosil bo'lganda, filtr kadmiy elektrolitlari kollektoriga yuboriladi. Filtrni suv bilan yuvib bo'lgandan keyin kek kadmiyning birlamchi gupkasi bilan birga tanlab eritish uchun yuboriladi. Elektrolitda talliyning ko'payishi bilan u tozalanadi, talliyni kaliy dixromat yoki kaliy permanganat bilan to'ldiradi. Kadmiy elektrolitida 200-250 g /l Cd, 30-40 g /l Zn, mis mavjud.
Kadmiy sexlarida eritmalarni tanlab eritish va tozalash uchun ishlatiladigan asboblar, shuningdek filtrlash pulpalari rux ishlab chiqarishda ishlatiladigan uskunalardan farq qilmaydi: bu mexanik va havo aralashmasi, diskdagi vakuum filtrlari va ramkali filtr presslari bilan bir xil baklar. Mis-kadmiy kekini qayta ishlash sxemasining deyarli barcha bosqichlarida (kekni suyultirish, kadmiyni kislotali eritmalardan cho'ktirish, kadmiyning gupkasini eritib yuborish), mishyakli vodorod, kuchli zahar chiqarishi mumkin, aralashtirgichli (yoki havo aralashtiradigan) barcha idishlar qattiq qopqoqlarga ega va ularning ostidan chiqadigan gazlar ventilyatorlarlar tomonidan so'rib olinadi.
Kadmiyni elektrolitik cho'ktirish erimaydigan qo'rg'oshin anodlari va alyuminiy katodlari bo'lgan vannalarda amalga oshiriladi. Elektroliz ko'pincha charchoq paytida amalga oshiriladi. Elektrolitning doimiy ishlaydigan tarkibi va vannani rux elektrolizga o'xshash eritma bilan doimiy oziqlantirish kadmiy ishlab chiqarishda kam qo'llaniladi. Eritilganda kadmiyning elektrolitdagi konsentratsiyasi 80-200 dan 10-70 g/l gacha pasayadi, oltingugurt kislotasi miqdori 10 dan 150-200 g /l gacha ko'tariladi. Elektrolitlar harorati 25-30 ° C (sovutishsiz). Sirt faol qo'shimchalar sifatida yog'ochdan yasalgan yelim ishlatiladi. Uning sarfi 2-3 kg/t. Kadmiy elektrokuchlanishi vertikal tekislikda yoki aylanadigan harakatsiz katodlar bilan amalga oshiriladi. Ruxsat etilgan katodli vannalar eng ko'p ishlatiladi. Bunday tok kuchi elektrokuchlanish jarayoni 40-50 A/m2 oqim zichligida, 24 soat ichida kadmiyning hosil bo'lish vaqti bilan amalga oshiriladi. Shuning yuqori tok kuchi va katod konlarining uzoq vaqt yig'ilishi natijasida kuchli dendritlar shakllanish kuzatiladi, ayniqsa, ifloslanish bo'lsa, oqim samaradorligi pasayadi.
24 soat elektroliz uchun kadmiy katod quymaning qalinligi 0,2-0,3 mm. Katod quymalari osonlikcha naychaga o'ralgan moslashuvchan plitalar shaklida olinadi. Hozirgi samaradorlik 70-90%.
Statsionar katodli vannalarda elektrolitlar aylanishi tok kuchini oshirishga imkon beradi. Kelloggdagi (AQSh) fabrikada elektrolitlar aylanishi jarayonida kadmiy elektrokuchlanishi o'tkaziladi, bu esa hozirgi tok kuchini 108-200 A/m2 ga oshirishga imkon beradi (katod quymani to'plash 12 soatlik sikl bilan). Porto Margheradagi (Italiya) zavodda doimiy ravishda vertikal tekislikda harakatlanadigan katodli vannalardan foydalaniladi. Bu holda hozirgi tok kuchi 80 A/m2 ni tashkil qiladi. Qaytib katodli vannalar Riesdon zavodida (Avstraliya) ishlatiladi, bu 250-300 tok kuchida va hosil bo'lish vaqti 96 soatgacha bo'lgan elektrolizga imkon beradi.
Katodlar alyuminiy disklar bo'lib, ular diametri 2/5 atrofida elektrolitga botiriladi. Har bir aylanadigan katod disk ikkita segmentli bo'lib shakllantirilgan va eritmaga to'liq botgan ikkita katodli disk qo'rg'oshin-kumush anod o'rtasida joylashgan. Katod disklari alyuminiy burmalar bilan jihozlangan. Disklar po'lat valga shunday joylashtirilganki, alyuminiy izolyatorlari bir-biriga mahkam o'rnashib, eritmaning korroziv ta'siridan himoyalangan. Valning bir chetidan cho'tkalar yordamida val cho'tkasi qo'llaniladi. Valning boshqa uchida haydovchi mavjud. Diskning aylanish tezligi 1,5 aylanish tezligi.
Aylanadigan katodli vannalarning bir qator afzalliklariga qaramay (yuqori oqim zichligi, uzunroq katodli metallni qurish sikli, katod qatlamlarining katta qalinligi va boshqalar), ular chet elda ham, Rossiyada ham keng tarqalgan emas. Statsionar katodli vannalar bilan taqqoslaganda ushbu vannalar dizaynining murakkabligi, qo'shimcha energiya sarfi va katodlarning aylanishi, shuningdek elektrolitlarning tozaligiga bo'lgan ortib borayotgan talablar ushbu vannalardan foydalanishni noo’rin qiladi
Bundan tashqari, ularni standart quti vannalariga nisbatan joylashtirishning ixchamligi tufayli, aylanadigan katodli vannalardan foydalanishda elektroliz bo'linmasining maydonining 1 m2 dan kadmiy sarfi ortmaydi, aksincha kamayadi.
Mahalliy zavodlardan birida yuqori oqim zichlikdagi statsionar katodlarda kadmiyni cho'ktirishning elektrolitik usuli joriy etildi.
Elektroliz paytida katodlardan changlangan kadmiy zarralari to'planadigan konusning tubiga ega to'rtburchaklar vanna. Kadmiy elektrokuchlanishi elektrolitlarning yemirilishi prinsipiga muvofiq amalga oshiriladi (3-rasm). Katod oqimining zichligi 300-500 A/m2, harorat 25-35 °C, boshlang'ich elektrolitda kadmiy miqdori 200-250 g/l, sarflangan 15-20 g/l ni tashkil qiladi. Ushbu parametrlar bilan joriy samaradorlik 80-90% ni tashkil qiladi va to'g'ridan-to'g'ri oqim sarfi 1700-2000 kVt * soat / t ni tashkil qiladi.
Elektroliz tugagandan so'ng, kadmiyning cho'kmasi sarf qilingan elektrolit bilan birga vannaning pastki teshiklari orqali umumiy truba ichiga chiqariladi va tortishish kuchi yordamida sarflangan elektrolitdan yog'ni ajratib olish va cho'kindi suvni yuvishni o'rganish uchun yig'ish idishiga kiradi. Keyin pellet briketlanadi va briketlar eritiladi. Katod kadmiyini yoki kadmiy gupkasining briketlarini qayta tozalash elektr isitiladigan katyollarda kaustik soda qatlami ostida amalga oshiriladi. Eritishdan oldin kaustik soda katyolga solinadi va 400-450 °C haroratgacha isitiladi. Matritsalardan olib tashlangan katod kadmiy plitalari suv bilan yuviladi, o'raladi va eritilgan ishqorga yuklanadi. Oldindan belgilangan miqdordagi metallni katyolga o'rnatgandan so'ng, aralshtirgich o'rnatiladi va eritilgan metall aralashtiriladi, vaqti-vaqti bilan gaz dross olib tashlaydi. Agar katod metalida talliy bo'lsa, u holda gidroksidi parchalanib ketgandan keyin ammoniy xlorid rafinirlanadi va metall xlorid ko'rinishida eritilgan kadmiy yuzasiga suzib boradigan talliydan tozalanadi. Agar kadmiy tarkibida nikel bo'lsa (briketlangan sement kadmiy), talliydan tozalanganidan keyin nikeldan tozalash 660-680 °C haroratda eritilgan kadmiyga metall alyuminiy aralashishi bilan amalga oshiriladi. Nikel parchalarini olib tashlaganingizdan so'ng, eritilgan kadmiy alyuminiydan natriy gidroksid bilan tozalanadi.
Har bir tozalash ishidan so'ng, nopoklik miqdori bo'yicha metal kadmiyning tahlili o'tkaziladi (GOST bo'yicha). Qoniqarli natijalarga erishgandan so'ng (metall KDO markasining talablariga javob beradi) eritilgan kadmiy qoliplarga quyiladi. Katod kadmiyini tozalash 2-4 soat davom etadi, katod kadmiyidan quyma kadmiyiga ekstraktsiya 96-98%, ishqor sarfi 30-50 kg / t kadmiyga to'g'ri keladi.
Katod kadmiy bilan taqqoslaganda, briketlangan kadmiy gupkasi rux, talliy va nikel aralashmalari bilan juda ifloslangan. Shuning uchun uni qayta ishlash uzoq vaqt davom etadigan operatsiya bo'lib, ba'zan 72 soatgacha davom etadi. Nisbiy ishqor sarfi briket massasining 10 foizini tashkil qiladi. Briketlardan cho'chqa metalliga ekstraktsiya darajasi 94-96% dan oshmaydi.
1-jadvalda chet elda va Rossiyada mis-kadmiy keklarini qayta ishlash bo'yicha ba'zi ma'lumotlar keltirilgan, ular texnologik sxemalarning alohida bosqichlarida xom ashyo, oraliq mahsulotlar va qo'llaniladigan rejimlarning xilma-xilligini tavsiflaydi.
|
| |