Management Integrat de Mediu

I.Aspecte generale despre Zn, Cd.

1)Zincul

a)Starea naturala

Zincul se gaseste in natura numai sub forma de combinatii; ocupa al 25-lea loc in ceea ce priveste abundenta. Se afla in cantitati mai mici decat alte metale mai putin comune, cum ar fi Zr, V, Ti, Sr, insa, spre deosebire de acestea, mineralele de zinc apar concentrate in zacaminte care se gasesc in toate cele 5 continente.

Blenda sau sfaleritul, ZnS, este cel mai important mineral de zinc. Cristalizeaza in sistem cubic. Este de obicei de culoare bruna, sau galben- bruna, dar se cunosc si varietati de culoare neagra (marmatitul), galbena, rosie, verzuie precum si varietati cu totul incolore si transparente.

In marmalit, sulfura de zinc este asociata cu sulfura de fier. Blenda poate contine ca impuritati si alte metale. Odata cu extragerea zincului se extrage si Cd, In, Ge, in unele zacaminte, blenda este legata paragenetic de calcopirita.

Multe minereuri sunt prelucrate pentru obtinerea simultana a zincului, plumbului si cuprului. Wurtzita, ZnS, este o modificatie hexagonala, mai rar intalnita care apare alaturi de blenda in unele zacaminte. Contine de obicei o cantitate mai mare de cadmiu decat blenda.

b)Metode de obtinere

Deoarece majoritatea minereurilor de zinc sunt minereuri complexe, polimetalice, relativ sarace in zinc, prima operatie in procesul de prelucrare consta in concentrarea acestora prin flotatie selectiva. Extragerea zincului din concentrate se poate face pe doua cai:

- pe cale pirometalurgica

- pe cale hidrometalurgica

1. Procedeul pirometalurgic de obtinere a zincului

Se bazeaza pe punctul de fierbere relativ coborat a acestui metal si cuprinde mai multe operatii succesive.

Prajirea se aplica la concentratele ce contin zinc sub forma de sulfura sau de carbonat, cu scopul de a le transforma in oxid de zinc, conform reactiilor:

Prima reactie este suficient de puternic exoterma, pentru a mentine temperatura necesara arderii sau, in orice caz, pentru a reduce la minim consumul de combustibil. Dioxidul de sulf rezultat este intrebuintuintat la fabricarea acidului sulfuric.

Prajirea se executa in cuptoare polietajate sau in cuptoare in strat fluidizat. Prajirea minereului de zinc in strat fluidizat creste de 3-4 ori productivitatea cuptoarelor si mareste eficienta extractiei zincului din concentrate.

Daca prajirea se executa la o temperature relative joasa (700°C) are loc si o reactie secundara cu formare de mici cantitati de sulfat de zinc:

Sulfatul de zinc la temperatura mai ridicata se redescompune. Formarea de din ZnO si in prezenta de incepe la 350°C, iar descompunerea are loc la peste 700°C. Sulfura de zinc favorizeaza descompunerea sulfatului .

In practica, echilibrul este deplasat spre stanga prin eliminarea continua a dioxidului de sulf. Prezenta sulfatului de zinc este daunatoare in caz ca prelucrarea minereului se face prin reducere pirometalurgica.

Daca minereul prajit urmeaza sa fie prelucrat pe cale pirometalurgica, prezenta sulfatului de zinc este avantanjoasa, intrucat permite o economisire a cantitatii de intrebuintata la dizolvare.

2. Procedeul hidrometalurgic de obtinere a zincului

Se bazeaza pe dizolvarea oxidului de zinc din minereurile de zinc prajite, sau din concentrate, in si electroliza solutiei de sulfat de zinc. Electroliza se executa in cuve de lemn sau de ciment, folosind anozi insolubili de plumb si catozi din foi de aluminiu pur.

Depunerea zincului din solutii acide, cu toate ca se afla in seria tensiunilor electrochimice mult inaintea hidrogenului, se explica prin supratensiunea mare a hidrogenului pe zincul depus la catod.

Daca solutia depusa electrolizei contine impuritati, fata de care supratensiunea hidrogenului este mai mica, atunci se degaja hidrogen, care determina o micsorare a randamentului de curent. In cazul in care impuritatile sunt mai putin electropozitive decat zincul, se pot produce elemente galvanice locale, care sa provoace trecerea acestuia in solutie. Din aceasta cauza, solutia de sulfat de zinc, inainte de a fi supusa electrolizei, trebuie purificata cu mare grija.

Impuritatile mai putin electropozitive decat zincul, cum ar fi de exemplu cadmiul se precipita prin adaugare de pulbere de zinc.

Procedeul hidrometalurgic prezinta o serie de avantaje fata de cel pirometalurgic:

1. se obtine zinc cu un grad mare de puritate 99,99%

2. se reduce numarul operatiilor si se simplifica mult intreaga tehnologie de obtinere a metalului

3. se aplica la prelucrarea tuturor si a celor sarace in zinc

4. permite obtinerea usoara a metalelor care insotesc zincul in minereu

5. randamentul in zinc este mare.

In ceea ce priveste rentabilitatea procedeului electrolitic, depinde de pretul de cost al curentului electric din tara unde se aplica intrucat necesita un mare consum de energie electrica.