3.4.4 Вилуговування обпалених концентратів

                Усі сполуки цинку, наявні в обпаленому концентраті, здатні реагувати з сірчаною кислотою і давати водорозчинний сульфат цинку. Нерозчинним є тільки не окислений випаленням сульфід ZnS.

                Сполуки заліза, міді, кадмію, миш'яку, сурми і кобальту взаємодіють з сірчаною кислотою з утворенням водорозчинних сульфатів або інших розчинних у воді сполук, наприклад:

                   FeO + H2SO4 → FeSO4 + H2O,                      (3.42)

                   CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O,                     (3.43)

                Cu2O + H2SO4 → CuSO4 + Cu + H2O,              (3.44)

                   CdO + H2SO4 → CdSO4 + H2O,                     (3.45)

         FeAs2O + H2SO4 + H2O → FeSO4 + 2H3AsO4,       (3.46)

         FeSb2O + H2SO4 + H2O → FeSO4 + 2H3SbO4,       (3.47)

                    CoO + H2SO4 → CoSO4 + H2O.                   (3.48)

                Як вже було сказано, силікати свинцю і цинку розкладаються сірчаною кислотою з утворенням колоїдної кременевої кислоти, що утруднює згодом згущування і фільтрування розчинів, наприклад

                    ZnSiO3 + Н2SО4  → ZnS04 + Н2SiО3.           (3.49)

                Майже повне вилуговування окислу цинку і разом з цим порівняно мале розширення домішок обумовлені відмінністю швидкостей реакцій оксидів з сірчаною кислотою. Особливо повільно розчиняються ферит цинку Zn(FeO2) і окисел заліза Fе2О3, тому іонів Fе3+ в розчинах мало.

                Оксиди двовалентного заліза, міді, кадмії, миш'яку, сурми і кобальту майже повністю переходять в розчин. Наявність цих домішок утруднює подальший електроліз, тому отримані розчини необхідно очищати.

                Очищення розчинів від заліза можливе одночасно з вилуговуванням. Іони Fе2+ окиснюють двоокисом марганцю. У результаті окиснення і подальшого гідролізу в осад випадає основний сульфат заліза:

    2FeSO4+MnO2+2H2SO4→Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O,  (3.50)

            Fe2(SO4)3 + 2H2O → 2FeOHSO4 + 2H2SO4.         (3.51)

                Перша реакція проходить у кислому середовищі, тому залізо потрібно окисляти на початку вилуговування. Друга можлива тільки до кінця вилуговування, коли кислота вже витрачена і розчин майже нейтральний.

                Одночасно із залізом з розчину видаляються домішки миш'яку, сурми і частково кременева кислота. Досить повного осадження миш'яку і сурми разом із залізом можна досягти, якщо останнього в 10-20 разів більше за масою, ніж миш'яку, і в 20-40 разів більше, ніж сурми. Для цього недостатню кількість заліза іноді вводять у розчин.

                Для повного добування цинку потрібен надлишок сірчаної кислоти, але для очищення від заліза розчин до кінця вилуговування повинен бути нейтральним. Тому вилуговування проводять у дві стадії. Спочатку обпалений цинковий концентрат обробляють раніше одержаним слабокислим розчином ZnSO4, що містить близько 100-130 г/л цинку і 1-5 г/л вільної сірчаної кислоти. Такої кислотності недостатньо для повного вилуговування всього цинку, і лише частина його переходить в розчин, який стає нейтральним, а отже, і очищеним від заліза. Після нейтрального вилуговування в нерозчинному залишку ще багато цинку, тому його вилуговують повторно відпрацьованим електролітом, що містить близько 150-170 г/л H2SО4. До кінця кислого вилуговування концентрація сірчаної кислоти в розчині зменшується до 1-5 г/л, розчин відділяють від осаду і спрямовують на нейтральне вилуговування (рис. 3.9).

Двостадійне вилуговування вигідне при великому масштабі виробництва і постійному складі сировини; воно проводиться безперервним способом. При випаленні недогарок трохи спікається. Великі частинки, подані пеками сульфідів, феритів і силікатів, повільно реагують з сірчаною кислотою. З великих частин цинк переходить в розчин повільніше, ніж з дрібних: поверхня сполук його часто ізольована від розчину пустою породою. Тому великі зерна (піски) перед вилуговуванням подрібнюють, збільшуючи цим самим поверхню твердої речовини, що припадає на одиницю маси: швидкість розчинення пропорційна величині поверхні частинок.

                Гарячий недогарок, що безперервно виходить з обпалювальних печей, спрямовують у жолоб, де він змішується із струменем розчину і несеться ним у класифікатори. Подальше роздільне вилуговування зливу і пісків показане на схемі рис. 3.9.

                На деяких заводах віддають перевагу охолоджуванню недогарка  і  його класифікації на вібраційному грохоті. Відсівання великих розмірів подрібнюють і повертають на випалення. Дрібну фракцію вилуговують в один прийом відпрацьованим електролітом до повної нейтралізації розчину, необхідної для гідролізу солей тривалентного заліза. У цьому випадку вилуговування періодичне; воно зручніше, якщо склад сировини часто зміняються.

                При вилуговуванні завжди необхідне перемішування пульпи, що підтримує тверді частинки в зваженому стані. Для цього застосовують апарати двох типів: пневматичні і механічні; в перших пульпа перемішується стиснутим повітрям, в других – мішалкою, що обертається.