Способы получения цинка
В настоящее время для извлечения цинка применяют два способа: пирометаллургический (дистилляционный) и гидрометаллургический (электролитный).
Для получения цинка пирометаллургическим способом шихту, состоящую из обожженного цинкового концентрата и мелкого каменного угля, помещают в сосуд из огнеупорной глины, называемый ретортой. Реторту, похожую на удлиненный стакан овального сечения, устанавливают горизонтально в печь, температура в которой около 1400°, с небольшим уклоном вперед. К устью реторты примыкает конденсатор из огнеупорной глины, жидкий цинк из него периодически выпаривают. Однако в конденсаторе не все пары цинка успевают сконденсироваться, часть их, пройдя через конденсатор, поступает в дополнительный железный сосуд — алонжу, одетый на противоположный конец конденсатора (рис. 126). В алонже цинк улавливается из газов в виде тонкой пыли — пуссьеры,
В реторте окись цинка восстанавливается по реакции:
ZnO + C = Znпар + CO.
Подобным путем могут восстанавливаться и другие окислы металлов, присутствующие в шихте (PbO, CdO), которые вместе с парами цинка поступают в конденсатор. Следовательно, дистилляционный цинк всегда загрязнен примесями свинца и кадмия, поэтому требует дальнейшего рафинирования.
Ретортный остаток после дистилляции, называемый раймовкой, выгружают из реторты в конце каждой операции.
Описанный выше способ дистилляции цинка в горизонтальных ретортах по идее прост, но в производстве громоздок, мало производителен и дает металл, загрязненный свинцом и кадмием. Общая схема его показана на рис. 127.
Усовершенствование этого процесса шло главным образом по линии применения более производительной аппаратуры. В последнее время дистилляцию цинка начали проводить в вертикальных непрерывно действующих ретортах и электрических печах. Разработан также довольно эффективный способ рафинирования цинка ректификацией.
Гидрометаллургический способ начали применять с 1915 г. Он заключается в выщелачивании цинка из обожженного концентрата серной кислотой. Основная масса пустой породы остается при этом в нерастворимом остатке, называемом цинковым кеком. Раствор сернокислого цинка очищают от примесей и подвергают электролизу. При электролизе на катодах осаждается цинк, на анодах выделяется кислород, а в растворе накапливается серная кислота, пригодная для выщелачивания обожженного концентрата.
На рис. 128 приведена схема гидрометаллургического способа получения цинка, по которому возможно получать цинк высокой чистоты. Работая по этому способу, можно значительно уменьшить потребность в рабочей силе и облегчить условия труда, однако расход энергии на электролиз значителен, поэтому при дорогой электроэнергии электролитный цинк обходится дороже дистилляционного.
В нашей стране основное количество цинка получают гидрометаллургическим способом, а в зарубежных странах, наряду с гидрометаллургией, все еще широко применяется старый дистилляционный процесс.
