Извлечение цинка из отвального медного шлака сернокислотным выщелачиванием в водной и спиртовых средах

Аннотация

Содержание цинка в отвальных медных шлаках пирометаллургического производства меди сопоставимо с содержанием этого металла в цинковых рудах. Поэтому эти шлаки рассматриваются как ценный вторичный ресурс для извлечения цинка. В то же время особенности минералогического состава шлака делают извлечение цинка из него весьма проблематичным. Основная часть цинка сосредоточена в упорном феррите цинка (ZnFe₂O₄). Во избежание образования вязкой пульпы при выщелачивании отвального медного шлака водным раствором серной кислоты, в настоящей работе проведено выщелачивание шлака серной кислотой также и в среде изопропанола и н-пентанола, при следующих условиях: 0,5 М H₂SO₄, плотность пульпы 50 г/л, скорость вращения магнитной мешалки 600 об/мин.  Исследовано влияние продолжительности и температуры выщелачивания измельченного (≤100 мкм) отвального медного шлака Балхашского медеплавильного завода на извлечение цинка в раствор. Найдено, что в водном растворе максимальное извлечение цинка составило 75±2% при 363 К и 210 мин. Замена воды на изопропанол или н-пентанол привела к повышению извлечения цинка до 82±2% при 210 мин и более низкой температуре (353 К), нежели в водной среде. Повышение температуры до 383 К при выщелачивании в н-пентаноле позволило извлечь 92±2% цинка. Для описания кинетики процесса выщелачивания цинка была использована модель сокращающейся сферы. Найдено, что лимитирующей стадией процесса при всех исследованных условиях является химическая реакция выщелачивания. Рассчитаны некоторые кинетические характеристики процесса выщелачивания, в частности, кажущиеся константы скорости реакции, а также энергии активации.