Технология

На ПАО «ЧЦЗ» используется схема гидрометаллургического извлечения цинка. Модернизация производственных мощностей, внедрение современных технических решений в технологический процесс позволили обеспечить высочайшее качество продукции, один из самых низких в аналогичном производстве показателей расхода электроэнергии на тонну металла и соответствие предприятия самым жестким российским и международным экологическим требованиям.

Схема гидрометаллургического извлечения цинка и извлечения попутных компонентов на ЧЦЗ:

  1. Получение сырья
    Разгрузка цинкового концентрата и хранение
    Сульфидный цинковый концентрат с содержанием цинка 45-55 % поступает в 69-ти тонных железнодорожных вагонах и разгружается в крытом складе обжигового цеха.
  2. Печь
    Обжиг сульфидного цинкового концентрата
    Концентраты различных поставщиков смешиваются для усреднения содержания цинка и примесей. Для обжига концентрата используется 5 печей кипящего слоя. Окисление сульфидов происходит при температуре около 950 °С за счёт подачи воздуха, обогащённого кислородом. Температура в печи поддерживается за счёт экзотермических реакций. Избыточное тепло используется для получения пара, который расходуется в технологии завода. Удельный выход пара равен около 0,8 т/т цинкового концентрата. Конечными продуктами являются цинковый огарок и сернистый газ. Цинковый огарок поступает на выщелачивание, а сернистый газ на получение серной кислоты.
  3. Сернокислотная система
    Получение серной кислоты
    Для утилизации сернистого газа установлены пять сернокислотных систем, одна из которых в настоящее время находится на реконструкции. Газ с содержанием SO2 8-10 % очищается от пыли, осушается и подаётся на каталитическое окисление кислородом воздуха на ванадиевом катализаторе. Полученный после окисления серный ангидрид орошается разбавленным раствором серной кислоты с получением концентрированной серной кислоты.
  4. Выщелачивание
    Выщелачивание цинкового огарка
    Выщелачивание цинкового огарка ведут в две стадии отработанным электролитом после электролиза цинка. Извлечение цинка в раствор составляет 80-86 %. Часть цинка остаётся в остатке от выщелачивания (цинковый кек), который направляется в вельц-цех. Цинковый раствор после предварительной очистки от меди, железа и силикатов направляется на тонкую очистку от вредных для электролиза примесей.
  5. Цементационная очистка
    Очистка цинкового раствора от примесей
    Электролиз цинка очень чувствителен к содержанию примесей меди, кадмия, кобальта, никеля, германия, таллия, сурьмы, олова, мышьяка. Для очистки растворов используется двухстадийная цементационная очистка цинковой пылью. Содержание вредных для электролиза примесей снижается до 0,3-0,4 мг/л и менее. Очищенный цинковый раствор с содержанием цинка 130-150 г/л направляется на охлаждение и удаление из раствора гипса и, далее, на электролиз цинка. Из осадков I стадии цементационной очистки извлекают кадмий.
  6. Электролизные ванны
    Электролиз цинка
    Очищенный цинковый раствор смешивается с отработанным электролитом для повышения содержания цинка до 50-55 г/л и подаётся в электролизные ванны. Осаждение металлического цинка ведётся при постоянном токе 350-450 А/м2. В качестве катода используется алюминиевый лист общей площадью 3,6 м2. В одной ванне установлено 80 катодов. Всего в цехе установлено 204 ванны, которые разделены на 2 серии. Анод изготовлен из свинца, легированного серебром (0,7 %). Время наращивания цинка – 48 часов. Вес катода с цинком – около 160 кг. Катодный цинк сдирается на 3-х автоматических сдирочных комплексах и направляется на переплавку. Раствор после электролиза с содержанием цинка около 45 г/л и серной кислоты около 150 г/л частично обогащается очищенным цинковым раствором и возвращается на электролиз цинка, а частично направляется на выщелачивание цинкового огарка и вельц-окиси.
  7. Электрические индукционные печи
    Переплавка катодного цинка
    Катодный цинк переплавляется в двух электрических индукционных печах производительностью до 200 тысяч тонн цинка в год каждая. Одна печь используется для получения чистого цинка, другая для производства цинк-алюминиевого сплава. Кроме этого, в специальной индукционной печи получают цинковые сплавы с никелем, свинцом, сурьмой, медью и алюминием. В плавильном отделении имеется установка для получения цинковой пыли производительностью 10000 т/год и установка переработки дроссов после переплавки катодного цинка. Готовая продукция выпускается в виде чушек – металлических слитков массой 20-25 кг, и блоков массой 1 и 2 тонны.
  8. Вельц-цех
    Вельцевание цинкового кека
    Цинковый кек содержит около 20 % цинка, индий, кадмий, свинец, медь. Для извлечения этих металлов его смешивают с коксовой мелочью и нагревают до 1250-1350 °С во вращающейся трубчатой печи – вельц-печи. Тепло выделяется за счёт сгорания коксовой мелочи и экзотермических реакций. Продуктами вельцевания являются вельц-окись, которая возгоняется, охлаждается и улавливается рукавными фильтрами, и медистый клинкер. В вельц-окиси содержится около 75 % оксида цинка, оксиды кадмия, индия и свинца. Медистый клинкер содержит 3-4 % меди и 30-35 % железа. Вельц-окись направляется на выщелачивание, а клинкер отгружается на медные предприятия.
  9. Выщелачивание вельц-окиси
    Выщелачивание вельц-окиси
    Выщелачивание вельц-окиси ведут отдельно от растворения цинкового огарка для извлечения индия и свинца в товарную продукцию. На первой стадии выщелачивания при конечном рН=3,8-4,6 в раствор переходят только цинк и кадмий. Этот раствор объединяется с раствором после выщелачивания цинкового огарка. На второй стадии выщелачивания при конечной кислотности 35-55 г/л серной кислоты в раствор переходит индий. Этот раствор направляется на извлечение индия. Остаток после выщелачивания – свинцовый кек, довыщелачивается для снижения потерь цинка и отгружается на свинцовые предприятия.
  10. Цинковые слитки