СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКСИДА ЦИНКА (ВАРИАНТЫ)

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКСИДА ЦИНКА (ВАРИАНТЫ)


RU (11) 2119542 (13) C1

(51) 6 C22B19/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94036766/02 
(22) Дата подачи заявки: 1992.11.10 
(31) Номер конвенционной заявки: 820987 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1992.01.15 
(33) Страна приоритета: US 
(45) Опубликовано: 1998.09.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US, патент, 3849121, кл. C 22 B 3/00, 1974. 
(71) Заявитель(и): Металз Ресайклинг Текнолоджиз Корп. (US) 
(72) Автор(ы): Аллан С.Майерсон (US) 
(73) Патентообладатель(и): Металз Ресайклинг Текнолоджиз Корп. (US) 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКСИДА ЦИНКА (ВАРИАНТЫ) 

Способ может быть использован для извлечения оксида цинка из промышленных отработанных материалов, содержащих различные компоненты, включающие цинк, свинец, железо и кадмий. Отработанный материал обрабатывают раствором хлорида аммония при повышенных температурах, отделяют нерастворившиеся компоненты из раствора, раствор обрабатывают металлическим цинком для вытеснения нежелательных металлических ионов из раствора, затем раствор охлаждают для осаждения из него соединений цинка, осажденные соединения цинка промывают для удаления таких нежелательных соединений, как диаминодихлорид цинка и оставшееся соединение цинка, которое по существу является гидроксидом цинка, высушивают, в результате получают, по существу, чистый оксид цинка. 2 с. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Настоящее изобретение относится, в основном, к способу регенерации по существу чистого оксида цинка и, в частности, к способу регенерации, по существу чистого оксида цинка в процессе рециркуляции из металлической пыли, содержащей соединения цинка.

Оксид цинка обычно представляет грубый белый или сероватый порошок, имеющий разнообразное применение, включая как применение в качестве катализатора - активатора, как пигмента, так и диетической добавки, а также в области полупроводников. Оксид цинка встречается в промышленных побочных продуктах (субпродуктах), включая потоки отработанных материалов, как например, летучая зола и пыль, уносимая газами (колошниковая пыль). В технике известны способы регенерации оксидов цинка, включая регенерацию (восстановление) окиси цинка из промышленных отработанных материалов. Эти известные способы включают выщелачивание неорганической кислотой, растворами каустической соды, гидроокиси аммония и карбоната аммония. Однако эти способы имеют низкий выход оксида цинка и обычно не восстанавливают чистый оксид цинка, при этом восстановленный оксид цинка загрязнен солями других металлов. Поэтому для получения чистого оксида цинка требовались последующие процессы обжига и выпаривания.

В патенте США N 3.849.121 Барроуза, правопреемником и продолжением которого является настоящее изобретение, описан способ селективного восстановления оксида цинка из промышленных отходов. Способ Барроуза включает выщелачивание отходов раствором хлорида аммония при повышенной температуре, выделение железа из раствора, обработку раствора металлическим цинком и охлаждение раствора для осаждения оксида цинка. В патенте Барроуза описан способ отбора металлической пыли, которая в основном содержит оксиды железа и цинка, и в несколько этапов отделения оксидов железа и металлических отходов.

Однако материал, полученный на последнем этапе, является смесью небольшого количества оксида цинка, гидратных фаз цинка, которые включают гидраты оксида цинка и гидроокись цинка, а также и другие фазы, и большое количество диаминодихлорида цинка Zn(NH3)2Cl2 или других подобных соединений, содержащих ионы цинка и хлора. В настоящее время способ Барроуза является экономически нежизнеспособным из-за инструкций Агентства по защите окружающей среды, установленных после введения в действие патента Барроуза. Кроме того, способ Барроуза не является непрерывным способом и как следовательно современный процесс неэкономичен.

Следовательно, существует необходимость в способе, который должен извлекать оксид цинка из промышленных отходов и в результате осуществления которого получают продукт, большую часть которого составляет оксид цинка, а не смеси оксида цинка и других цинковых фаз. Описанный ниже способ относится к получению чистого оксида цинка. Кроме того, поскольку желательным продуктом является оксид цинка, а диаминодихлорид цинка является нежелательным продуктом, описанный здесь способ демонстрирует, как увеличить образование оксида цинка и уменьшить образование диаминодихлорида цинка.

Пыль отходов металлургических процессов обычно имеет различные количества свинца, кадмия и других металлов, содержащихся в пыли. По различным причинам желательно извлекать эти металлы из пыли металлических отходов, например, для возврата свинца и кадмия и/или предотвращения внесения свинца и кадмия в атмосферу. Патент Барроуза включает способ извлечения растворенных свинца и кадмия из растворов хлорида аммония, которые используются для обработки пыли металлических отходов. В способе Барроуза измельченную в порошок цинковую пыль добавляют в растворы хлорида аммония и в результате электрохимической реакции свинец в элементарной форме осаждается на поверхности порошкообразной цинковой пыли. Для осуществления этой реакции требуется огромная площадь поверхности цинка, поскольку свинец покрывает частицы цинковой пыли и последние становятся непригодными более для электрохимической реакции. Для этой реакции используют очень мелкий порошок. По этой причине, как описано в способе Барроуза, основным недостатком является то, что при добавлении к растворам порошка цинковой пыли, последняя сразу же агломерируется в большие комки или глыбы, которые оседают на дно сосуда. Быстрое перемешивание не предотвращает это явление. Вследствие агрегирования цинка необходимо добавлять большое количество цинка для извлечения всего свинца, что является плохой технологией по экономическим соображениям. Кроме того, если необходимо отделить свинец и некоторое количество кадмия от цинка так, чтобы все эти металлы могли быть проданы или повторно использованы, а также если нужна более высокая концентрация цинка в металлах, то необходимо переработать большую массу на единицу массы цинка.

Следовательно, существует необходимость в способе, который позволит извлечение элементарного свинца, кадмия и других металлов из потоков промышленных отходов, который позволит измельченной в порошок цинковой пыли оставаться дисперсной в растворе с тем, чтобы довести до минимума количество цинковой пыли, необходимой для извлечения свинца, кадмия и других металлов. Уменьшение до минимального требуемого количества цинка увеличивает экономичность процесса, во-первых, за счет уменьшения требуемого количества цинка, во-вторых, за счет уменьшения массы перерабатываемого материала, и в-третьих, за счет обеспечения извлечения пропорционально большего количества свинца и кадмия.

Краткое описание изобретения.

Настоящее изобретение удовлетворяет эти нужды в способе, который извлекает по существу чистый оксид цинка из отходных материалов, содержащих цинк или оксид цинка. Материалы отходов добавляют к раствору хлорида аммония при температуре около 90oC или выше. Цинк и/или оксид цинка растворяют в растворе хлорида аммония вместе с другими оксидами металлов, содержащимися в материалах отходов, например, оксидом свинца и оксидом кадмия. Полученный раствор фильтруют для удаления нерастворившихся материалов, как например, оксидов железа, и инертных материалов, например, силикатов, которые не растворяются в растворе хлорида аммония. Тонкоизмельченный в порошок металлический цинк затем добавляют в полученный раствор при температуре около 90oC или выше. В этот момент может быть добавлен дисперсант для предотвращения флоккулирования тонкоизмельченного металлического цинка и уменьшения эффективности. В результате электрохимической реакции металлический свинец и некоторое количество кадмия высаживаются на поверхности частиц металлического цинка. Добавление достаточного количества измельченного металлического цинка приводит к извлечению фактически всего свинца из полученного раствора. Полученный раствор фильтруют для извлечения твердых свинца, кадмия и цинка. Эти первоначальные этапы за исключением добавки дисперсанта, описаны в уровне техники, однако они не приводят к получению, по существу, чистого оксида цинка.

Фильтрат затем охлаждают до температуры между примерно 20 и 60oC, получая в результате кристаллизации смесь соединений цинка. Эта смесь содержит значительное количество диаминодихлорида цинка или других комплексных соединений, которые включают цинковые амино комплексы, а также гидроксид цинка и разновидности гидроксидов. Твердый осадок отфильтровывают от раствора, раствор рециклируют, а твердый осадок промывают водой при температуре между примерно 25 и 100oC. Диаминодихлорид цинка растворяется в промывной воде, оставляя большую часть разновидностей гидроксида цинка в виде твердого осадка. Твердый осадок затем отфильтровывают от раствора, полученный раствор направляют на рециклирование, а твердый осадок помещают в сушилку при температуре между 100 и 200oC, получая сухой белый порошок оксида цинка. Эти дополнительные этапы обеспечивают получение и восстановление, по существу, чистого оксида цинка.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание способа извлечения оксида цинка из материалов отходов, например, летучей золы, зольной пыли или пыли, уносимой газами, которые содержат другие металлы, как например, оксид железа, оксид свинца, кадмий и другие материалы.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа извлечения оксида цинка высокой чистоты.

Еще одной целью изобретения является создание способа извлечения оксида цинка, в котором выщелачивающий и промывной растворы направляются на рециклирование для дальнейшего использования.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа извлечения оксида цинка, который также приводит к получению в осадке в элементарном виде металлических свинца и кадмия, содержащихся в исходных материалах.

Другой целью изобретения является создание способа извлечения оксида цинка, в котором весь цинк может быть рециркулирован так, что весь цинк, в конечном счете, будет превращен в оксид цинка.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа извлечения оксида цинка, в котором оксид железа, содержащийся в исходных материалах, не вводился в раствор.

Дополнительной целью настоящего изобретения является способ извлечения оксида цинка, в котором свинец, кадмий и другие металлы, содержащиеся в исходных материалах, можно было извлечь из процесса при использовании минимального количества измельченной цинковой пыли.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа извлечения оксида цинка, в котором измельченную в порошок цинковую пыль добавляемую в промежуточные растворы, поддерживают в дисперсном виде, используя растворимые в воде полимеры, которые действуют как антифлоккулянты или дисперсанты.

Последней целью настоящего изобретения является создание экономичного, быстрого и эффективного способа извлечения оксида цинка.

Эти и другие цели, характеристики и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными при прочтении последующего подробного описания проиллюстрированного приложенными чертежами.

Краткое описание чертежей.

Фиг. 1A - представляет рентгеновскую дифрактограмму осадка, полученного в примере 1 (многофазную); фиг. 1B - представляет рентгеновскую дифрактограмму осадка после сушки ZnO + Zn(NH3)2Cl2; фиг. 1C - представляет рентгеновскую дифрактограмму осадка после промывания и сушки ZnO; фиг. 2A - представляет рентгеновскую дифрактограмму осадка, полученного в примере 4 (многофазную); фиг. 2B - представляет рентгеновскую дифрактограмму осадка после сушки ZnO + Zn(NH3)2Cl2; фиг. 2C представляет рентгеновскую дифрактограмму осадка после промывания и сушки ZnO.

Подробное описание предпочтительного варианта изобретения.

Способ извлечения оксида цинка, описанный далее, осуществляется в его наилучшем режиме для извлечения оксида цинка из потоков отходов производственных и других процессов. Типичным потоком промышленных отходов является отходящий (дымовой) газ, содержащий оцинкованную сталь, имеющую следующий процентный состав.

Общее описание процесса

Раствор хлорида аммония в воде приготавливают с известными концентрациями и в известных количествах. Питающие (загрузочные) материалы, которые содержат разновидности цинка, как например, пыль, уносимая газами, описанная в табл. I или другие загрузочные материалы, содержащие цинк или оксид цинка, смешанные с другими металлами, добавляют в раствор хлорида аммония при температуре около 90oC или выше. Цинк и/или оксид цинка растворяется в растворе хлорида аммония вместе с оксидами других металлов, например, оксидом свинца и оксидом кадмия. Растворимость оксида цинка в растворах хлорида аммония представлена в табл. 2I.

Обнаружено, что 23% вес. раствор хлорида аммония в воде обеспечивает при температуре по крайней мере 90oC наилучшую растворимость оксида цинка. При концентрациях хлорида аммония менее примерно 23% вес. не растворяется максимальное количество оксида цинка из пыли, уносимой газами (колошниковой пыли), и при концентрациях хлорида аммония выше примерно 23% вес. наблюдается тенденция осаждения хлорида аммония вместе с оксидом цинка при охлаждении раствора. Поэтому 23% выбраны как предпочтительная концентрация раствора хлорида аммония. Оксид железа и инертные материалы, например, силикаты, не растворяются в предпочтительном растворе.

Оксид цинка и раствор хлорида аммония затем фильтруют для извлечения любого нерастворившегося материала. Пока раствор еще горячий, что происходит при температуре 90oC или выше, в раствор добавляют тонкоизмельченный в порошок металлический цинк. В результате электрохимической реакции, любой металлический свинец и кадмий в растворе осаждаются на поверхности частиц металлического цинка. Добавление достаточного количества измельченного металлического цинка приводит к извлечению фактически всего свинца из раствора. Раствор затем фильтруют для извлечения твердого свинца, цинка и кадмия.

В раствор хлорида аммония и оксида цинка можно добавлять только измельченный металлический цинк для того, чтобы извлечь твердый свинец и кадмий. Однако порошок цинка обычно агрегируется в виде больших комков в растворе, которые опускаются на дно сосуда. Быстрое перемешивание обычно не предотвращает этого агрегирования. Для того чтобы поддерживать порошок цинка в суспендированном состоянии в растворе оксида цинка и хлорида аммония, можно использовать любой из многочисленных растворимых в воде полимеров, которые действуют как антифлоккулянты или дисперсанты. Кроме того, значительная поверхность активных материалов также будет действовать для поддержания порошка цинка в суспендированном состоянии, так как можно использовать много соединений для контроля. Эти материалы должны присутствовать только при концентрации 10-1000 частей на миллион. Различными подходящими материалами являются растворимые в воде полимерные дисперсанты, регуляторы налета (осадка) и поверхностно-активные вещества, как например, лигносульфонаты, полифосфаты, полиакрилаты, полиметакрилаты, сополимеры малеинового ангидрида, полималеиновый ангидрид, сложные эфиры фосфатов, и фосфонаты. Обсуждение этих материалов можно найти в литературе, например, Drew, Principles of Industrial Waste Freatment, pages 79-84, приведенной здесь для справки. Также эффективны Flocon-100 и другие члены ряда водорастворимых полимеров Flocon акриловых олигомеров на малеиновой основе с различными молекулярными массами, производимыми фирмой FMC Corporation. Добавление дисперсантов к растворам очень большой ионной силы, содержащим большое разнообразие видов ионов, является огромным недостатком стандартной технологии, поскольку дисперсанты часто являются нерастворимыми в таких растворах с высокой ионной силой.

Фильтрат затем охлаждают до температуры между примерно 20 и 60oC с получением при кристаллизации смеси соединений цинка. Смесь содержит значительное количество диаминодихлорида цинка, или других комплексных соединений, которые включают аминокомплексы цинка, гидроксиды цинка и разновидности гидроксидов. Твердый кристаллизованный осадок отфильтровывают от раствора и промывают водой при температуре между примерно 25 и 100oC. Отфильтрованный раствор направляют на рециклирование для дальнейшей загрузки с питающими материалами. Диаминодихлорид цинка растворяется в воде. Растворимость диаминодихлорида цинка в воде приведена в табл. 3.

Гидроксид цинка очень мало растворяется в воде. Этот полученный раствор затем фильтруют для удаления разновидностей гидратов окиси цинка. Твердые разновидности гидрата окиси цинка отфильтровывают от раствора и помещают в сушилку при температуре между примерно 100 и 200oC. После необходимого периода сушки полученный сухой белый порошок представляет собой по существу чистый оксид цинка. Фильтрат из раствора рециклирует для загрузки с дополнительной смесью соединений цинка.

Поскольку цинк, свинец и кадмий, содержащиеся в загрузочных материалах, являются амфотерными, то при использовании раствора хлорида аммония они будут уходить в раствор, тогда как, присутствующий в загрузочных материалах оксид железа не будет уходить в раствор. Для растворения цинка, свинца и кадмия также могут использоваться и другие растворы, например, крепкие основные растворы, имеющие pH более примерно 10, или крепкие кислые растворы, имеющие pH менее примерно 3, однако, при использовании крепких кислых растворов оксид железа будет растворяться в растворе, а при использовании крепких основных растворов оксид железа становится студенистым. Свинец и кадмий могут извлекаться из раствора хлорида аммония в результате электрохимической реакции, которая приводит к осаждению свинца и кадмия в элементарной форме. Разница в растворимости диаминодихлорида цинка и оксида цинка в воде и в растворах хлорида аммония обеспечивает селективное растворение диаминодихлорида цинка так, что может быть извлечен чистый оксид цинка. Это также можно использовать на стадии кристаллизации для улучшения относительных количеств диаминодихлорида цинка и разновидностей оксида цинка. Существенным является то, что весь цинк может быть рециклирован с тем, чтобы весь цинк в конечном итоге был преобразован в оксид цинка.

Этап кристаллизации в настоящем процессе может осуществляться непрерывно для того, чтобы увеличить пропускную способность и довести до максимума выход оксида цинка после промывания и сушки.

В следующих примерах продемонстрировано, как увеличить образование оксида цинка согласно настоящему изобретению. Рентгеноструктурный анализ показал, что оксид цинка, полученный в соответствии с настоящим изобретением, является оксидом цинка высокой чистоты.

Пример 1 (сравнительный)

(Уровень техники)

Металлическую пыль состава, указанного в табл. 1 патента Барроуза, добавляют к 23% по весу раствору NH4Cl (30 г NH4Cl на 100 г H2O), как рассмотрено в патенте Барроуза, в количестве 1 г пыли на 10 г раствора. Раствор нагревают до температуры 90oC и перемешивают в течение 1 ч, в течение которого оксид цинка, содержащийся в пыли, растворялся. Оставшееся твердое вещество, имеющее состав примерно 60% оксида железа, 5% оксида кальция, 5% марганца, 30% других веществ, отфильтровывают от раствора. Измельченный в порошок цинк затем добавляют к фильтрату при 90oC, вызывая осаждение металлов отходов, осадок содержал около 60% свинца, 40% цинка, 2% кадмия и 8% других металлов. Металлы отходов затем отфильтровывают и фильтрат охлаждают до комнатной температуры, (между 18oC и 30oC) в течение около 2-х часов. Раствор после этого содержал белый осадок, который не был, по существу, чистым оксидом цинка, а являлся смесью гидратных фаз цинка и диаминодихлорида цинка.

Пример 2.

Металлическую пыль состава, указанного в табл. 1, добавляют к 23% по весу раствору NH4Cl (30 г NH4Cl на 100 г H2O). 1 г пыли использовали на 10 г раствора. Раствор нагревают до температуры 90oC и перемешивают в течение 1 часа. Во время этого процесса оксид цинка в пыли растворялся. Оставшееся твердое вещество, имеющее состав приблизительно 60% оксида железа, 5% оксида кальция, 5% марганца, 30% других веществ, отфильтровывают от раствора. Измельченный в порошок цинк добавляют затем к фильтрату при 90oC. Это вызывает осаждение металлов отходов, осадок отходов содержал около 60% свинца, 40% цинка, 2% кадмия и 8% других металлов. Металлы отходов затем отфильтровывают, и фильтрат охлаждают до комнатной температуры (между 18oC и 30oC) в течение примерно двух часов. Раствор затем содержал белый осадок.

Как показано на фиг. 1A рентгенодифрактограмма осадка показала, что это смесь гидратных фаз цинка и даминодихлорида цинка. Гидратные фазы цинка фактически нерастворимы в воде, однако, данные измерений, представленные в табл. 3, показали, что диаминодихлорид цинка полностью растворяется в воде. Часть белого осадка была высушена, и, как показано на фиг. 1B, в нем присутствует оксид цинка, диаминодихлорид цинка, а также и другие компоненты. Белый осадок затем отфильтровывали от раствора и ресуспендировали в воде при 90oC, перемешивая в течение одного часа. Эту суспензию затем фильтровали, и продукт высушивали при температуре 140oC. Как показано на фиг. 1C, полученное белое твердое вещество является 99%+ оксидом цинка. Полученное количество оксида цинка составило 47,8% от массы исходного осадка.

Извлеченный по этому примеру оксид цинка содержал следующие компоненты

Свинец - 866 частей на миллион (ppm)

Калий - 45 частей на миллион

Кальций - Менее чем 25 частей на миллион

Марганец - Менее чем 25 частей на миллион

Хром - Менее чем 25 частей на миллион

Пример 3.

Методику примера 1 повторяли до этапа, на котором охлаждали цинксодержащий фильтрат. Поскольку диаминодихлорид цинка является более растворимым в растворе хлорида аммония, чем другие возможные осадки (за исключением хлорида цинка, который настолько растворим, что не проявляется) диаминодихлорид цинка проявляется как большая фракция твердого при понижении температуры. Фильтрат разделяют на фракции и каждую фракцию охлаждают до различных температур. Полученные твердые вещества затем фильтруют, ресуспендируют в воде при температуре 90oC в течение часа, фильтруют и высушивают. Во всех случаях в результате получали 99%+ оксид цинка, однако выход изменялся в зависимости от температуры, до которой охлаждали фракцию, следующим образом:

Кристаллизация - полученный процент ZnO

температура (oC)

75 - 65

70 - 60

60 - 60

50 - 50

Кристаллизация при температурах от 60oC вверх улучшает выход ZnO.

Пример 4.

Оксид цинка также может быть восстановлен из промывной воды, используемой в процессе. Пятьдесят граммов высушенного осадка цинковой фазы (твердое вещество, полученное после охлаждения до комнатной температуры), полученной, используя методику примера 1, добавляли к 100 г H2O при температуре 90oC. Диаминодихлорид цинка растворяли, при этом в то же время растворялось только небольшое количество других цинковых фаз (из-за хлорида аммония, являющегося частью диаминодихлорида цинка). Оставшееся твердое вещество отфильтровывали и высушивали, получая в результате 99%+ оксид цинка. Фильтрат охлаждали до комнатной температуры, и твердое вещество отфильтровывали. Твердое вещество снова было смесью гидратных фаз цинка и Zn(NH3)2Cl2. Твердое вещество промывали в 90oC воде, фильтровали и высушивали, получая в результате 99%+ оксид цинка. Выход составлял 40% ZnO.

Выход может быть улучшен за счет кристаллизации при более высоких температурах. Кроме того, та же самая промывная вода может использоваться снова вместо свежей воды, поскольку эта часть процесса относится к изменению растворимости Zn(NH3)2 с температурой (см. данные участка).

Пример 5.

Источником цинка не обязательно должна быть пыль. При добавлении чистой ZnO к 23% раствору NH4Cl результат будет таким же. Например, были приготовлены насыщенные растворы ZnO в 23% растворе хлорида аммония при температурах в диапазоне от 40 до 90oC, используя данные растворимости табл. 2. Эти растворы затем охлаждали до комнатной температуры в течение 1-2 часов. Полученное твердое вещество было отфильтровано, промыто в 90oC воде и высушено. Как и прежде, как показано на фиг. 2A, первоначальное твердое вещество было смесью гидратных фаз цинка и диаминодихлорида цинка. Как показано, на фиг. 2C, конечным продуктом являлся 99%+ оксид цинка. На фиг. 2B показан анализ промежуточного осадка оксида цинка и диаминодихлорида цинка. Выход полученного в виде фракции первоначального твердого осадка указан в табл. 4.

Эти результаты показывают, что выход ZnO улучшен, поскольку возросло количество растворившегося цинка (которое также подразумевает более высокие температуры).

Пример 6

Этот пример показывает настоящую методику, осуществляемую в процессе непрерывной кристаллизации для увеличения пропускной способности и увеличения до максимума выхода оксида цинка. Методика примера 1 осуществлялась до этапа, на котором металлы отходов осаждались из содержащего оксид цинка раствора. В качестве питающей смеси для процесса непрерывной кристаллизации использовали пятьдесят галлонов раствора. Раствор, первоначально с температурой около 90oC, нагнетался в одногаллонный кристаллизатор с двойной рубашкой (для нагревания или охлаждения), оборудованный перегородками, и вытяжной трубой со скоростью 1 галлон в час. Температура в рубашке кристаллизатора поддерживалась около 55oC за счет использования циркуляционной ванны с постоянной температурой. Раствор и полученные кристаллы непрерывно удалялись с тем, чтобы сохранять объем материала, присутствующего в кристаллизаторе, постоянным. В установившемся режиме температура в кристаллизаторе поддерживалась около 60oC. Полученный раствор течет через фильтр, улавливающий твердый продукт. Твердый продукт затем подвергают промыванию и высушиванию, как описано в примере 1. Выход оксида цинка из этого процесса непрерывной кристаллизации составил около 60% общей массы кристаллизуемого твердого вещества.

Кристаллизатор может работать при более низких температурах: однако, при более низких температурах уменьшается конечный выход оксида цинка, полученного как показано в примере 2. Используемая скорость потока также может изменяться вместе с температурой рубашки кристаллизатора для сведения к минимуму кристаллизации на стенках кристаллизатора. Кроме того, эти изменения, вместе с изменением температуры рубашки кристаллизатора могут быть использованы для изменения распределения по размерам кристалла.

Пример 7.

Металлическую пыль с составом, указанным в табл. 1 дигерировали (вываривали) в 23% растворе хлорида аммония при температуре около 90oC. Использовали один грамм металлической цинковой пыли на 10 граммов раствора хлорида аммония. После одного часа выдержки оставшееся твердое отфильтровывали от раствора. По 500 см3 раствора помещали в два сосуда с мешалками и выдерживали при температуре раствора 90oC. В первый сосуд добавляли 500 частей на миллион Flocon 100, тогда как во второй сосуд не добавляли ничего. Затем в каждый из двух растворов добавляли по четыре десятых грамма (0,4 г) 200 меш, цинковой пыли. В растворе, содержащем Flocon 100, цинковая пыль оставалась суспендированной, тогда как в растворе, не содержащем никакой добавки, цинковая пыль слипалась в комки (флоккулировала). После выдержки в течение одного часа при температуре около 90oC твердые вещества отфильтровывали от каждого из растворов, взвешивали и анализировали. Масса твердого из раствора, который содержал дисперсант, составляла 1,9 граммов и содержала приблизительно 21% цинка, 75% свинца, 2% кадмия и остальное количество - другие металлы. Масса твердого, полученного из раствора, не содержащего дисперсанта, составляла 1,2 грамма и содержала приблизительно 33% цинка, 63% свинца, 2% кадмия и остальное - другие металлы. Из этого примера видно, что дополнительный этап добавления дисперсанта увеличивает количество свинца и других металлов, извлеченных из потока отходов в растворе.

В предложенном выше описании изложены и объяснен лучший режим изобретения, как известно изобретателю в настоящее время, и вышеприведенные примеры приведены только с целью иллюстрации, поскольку, как это очевидно для специалистов, в этом процессе могут быть произведены любые модификации, не отходя от духа и сферы применения изобретения, которые эквивалентны заявленным в формуле пунктам. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ извлечения оксида цинка из потоков отработанных материалов, содержащих соединения цинка, железа, свинца и кадмия, включающий обработку отработанного материала раствором хлорида аммония при повышенных температурах с образованием раствора, содержащего соединения цинка, свинца и кадмия, отделение указанного раствора от нерастворенных материалов, содержащих оксид железа, добавление металлического цинка к раствору, осаждение из него металлических свинца и кадмия и отделение их от раствора, снижение температуры раствора с осаждением цинка в виде смеси его соединений и отделение твердых частиц осажденных соединений цинка от раствора, отличающийся тем, что полученные твердые частицы соединений цинка промывают водой с получением раствора, содержащего некоторые растворенные соединения цинка, отделяют от раствора твердых частицы оставшихся соединений цинка, которые подвергают сушке при температуре в диапазоне от 100 до 200oC с получением конечного продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор хлорида аммония поддерживают при температуре 90oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке используют раствор хлорида аммония с концентрацией 23 вес.%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлический цинк добавляют к раствору в виде порошка.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру раствора снижают в контролируемом режиме в течение заданного периода времени до 20 - 60oC.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывку осуществляют промывной водой, имеющий температуру между 25 и 100oC.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор, полученный после отделения от него твердых частиц осажденных соединений цинка, рециркулируют на стадию обработки раствором хлорида аммония.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор, полученный после отделения от него твердых частиц оставшихся соединений цинка, рециркулируют на стадию промывки.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что его осуществляют непрерывно.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлический цинк добавляют к раствору одновременно с добавлением диспергирующего агента.

11. Способ по п.11, отличающийся тем, что диспергирующий агент добавляют к раствору в количестве от 10 до 1000 частей на миллион.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергирующий агент выбирают из группы, состоящей из водорастворимых полимеров.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергирующий агент выбирают из группы, состоящей из малеиновых основных акриловых олигомеров, лигносульфонатов, сополимеров малеинового ангидрида, полифосфатов, полиакрилатов, полиметакрилатов, полималеинового ангидрида, сложных эфиров фосфата и фосфонатов.

14. Способ извлечения оксида цинка из потоков отработанных материалов, содержащих соединения цинка, железа, свинца и кадмия, включающий обработку отработанного материала раствором хлорида аммония, поддерживаемым при температуре по крайней мере 90oC, с образованием раствора, содержащего соединения цинка, свинца и кадмия, отделение указанного раствора от нерастворившихся соединений железа и других нерастворившихся материалов, присутствующих в указанном растворе, добавление к раствору металлического цинка, осаждение из него металлических свинца и кадмия и отделение их от раствора, снижение температуры указанного раствора до температуры от 20 до 60oC с осаждением твердых частиц соединений цинка, включающих диаминодихлорид цинка и гидратированный оксид цинка, и отделение осажденных соединений цинка от раствора, отличающийся тем, что полученные твердые частицы соединений цинка промывают промывной водой при температуре от 25 до 100oC с получением раствора диаминодихлорида цинка, отделяют от раствора твердые частицы оставшихся соединений цинка, которые подвергают сушке при температуре от 100 до 200oC с получением конечного продукта.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что металлический цинк добавляют к раствору в виде порошка.

16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что раствор, полученный после отделения от него твердых частиц осажденных соединений цинка, рециркулируют на стадию обработки раствором хлорида аммония.

17. Способ по п. 14, отличающийся тем, что раствор, полученный после отделения от него твердых частиц оставшихся соединений цинка, рециркулируют на стадию промывки.

18. Способ по п.14, отличающийся тем, что его осуществляют непрерывно.

19. Способ по п.14, отличающийся тем, что металлический цинк добавляют к раствору одновременно с добавлением диспергирующего агента.

20. Способ по п.14, отличающийся тем, что диспергирующий агент добавляют к раствору в количестве от 10 до 1000 частей на миллион.

21. Способ по п.14, отличающийся тем, что диспергирующий агент выбирают из группы, состоящей из водорастворимых полимеров.

22. Способ по п.14, отличающийся тем, что диспергирующий агент выбирают из группы, состоящей из малеиновых основных акриловых олигомеров, лигносульфонатов, полифосфатов, полиакрилатов, полиметакрилатов, сополимеров малеинового ангидрида, полималеинового ангидрида, сложных эфиров фосфата и фосфонатов.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru