Metalurgia Cadmiului

METALURGIA CADMIULUI

Tehnologiile de prelucrare a sub produselor cu continut de cadmiu pentru obtinerea cadmiului includ in mod necesar urmatoarele etape:

- solubilixarea cadmiului si a altor elemente utile din subprodusele metealurgice;

- purificarea solutiilor de cadmiu;

- separarea cadmuilui prin solutii prin cementare sau electroliza;

- topirea cadmiului.

1. SOLUBILIZAREA CADMIULUI

Subprodusele cu continut de cadmiu obtinute la prelucrare concentratelor de metale neferoase (Z, Cu, Pb) pot fi impartite in doua mari grupe:

1. Subproduse sub forma de pulberi metalice fine usor oxidate[de ex. Turtele Cu-Cd din hidrometalurgia Zn, pulberile albsastre si fractiunea continut de Cd de la distilarea Zn prin procedeul New Jersey(pirometalurgia Zn)];

2. Subproduse sub forma de prafuri volatile, respectiv prafurile volatile de la aglomerarea concentratelor zincuale si plumboase, de la topirea aglomeratului plumbos si a concentratelor cuproase prin diferite procedee; prafurile volatile sunt produse polimetalice care in afara Cd concentreaza importante cantitatii ce Zn, Pb, Cu precum si majoritatea elementelor disperse ca indiu , taliu , seleniu, stibiu, telur, bismut etc... .

Caracterul complex al acestui ultim tip de subproduse consta nu numai in diversitatea de metale prezente cat mai ales in forma chimica in care acestea se gasesc.Din analiza fazica a prafurilor volatile a rezultat ca atat Cd cat si celelalte metale prezente se afla sub forma de sulfati si oxizi, compusi solubili, dar mai ales sub forma de sulfuri , feriti, silicati, arseniati, antimoniati, compusi insolubili.

Alegerea celei mai rationale metode de solubilizare trebuie sa tina cont de caracterul complex, precum si de compozitia rationala a principalilor componenti ai materiei prime.

1.1. Solubilizarea cadmiului din turtele Cu-CD si alte subproduse pulverulente metalice

Tehnologia solibilizarii turtelor Cu-Cd precum si pulberile albastre se realizeaza in doua variante:

1. Solubilizare fractionata cu trecerea selectiva, mai intai a zincului in solutie, urmata de dizolvarea in doua trepte a cadmiului;

2. Solubilizarea concomitenta a zincului si cadmiului.

1.Solubilizarea metalelor(Zn, Cd) are loc dupa relatia

Me + H2SO4 MeSO4 + 2H+

Ordinea de solubilizare corespunde valorii potentialelor de electroni a acestor elemente, Zn avand un potential mai electronegativ se va solubiliza in primul rand apoi cadmiu, indmiu, talui, cobalt, nichel, miobiu etc... .

Prezenta elementelor mai electropozitive activeaza procesul de solubilizare a zincului si cadmiului.Astfel, Cu prezent in solutie este inlocuit de zinc dupa relatia:

CuSO4+Zn=Cu+ZnSO4

Cuprul se depune pe particulele de Zn.Rezulta un element galvanic in care Zn reprezinta

anodul solubil iar Cu depus, catodul.Formarea elementelor galvanice mentionate conduc la cresterea vitezei de solubilizare a Zn.In acelasi timp cresterea vitezei procesului de solibilizare determina si cresterea temperaturii.

Prin solubilizarea fractionata se urmareste separarea a peste 95% di Zn continut in produsul initial.Procesul este condus in urmatoarele conditii:

- acid sulfuric 95-98% din cantitatea stoechiometric necesara pentru Zn;

- macinare prealabila a produselor in mori ci bile;

- concentratia acid sulfuric: 150g/l;

- temperatura, 80-90oC.

In isuficienta de acid sulfuric cadmiu si cupru chiar daca local s-ar putea dizolva , ele nu pot exista in solutiein prezenta zincului metalic; fiind cementate instantaneu pe Zn.

Dupa solubilizarea Zn solutia se lasa sa decanteze; se separa solutia limpede iar rezidul solid rezultat dupa filtrare este prelucrat pentru solubilizarea cadmiului.Aceasta varianta tehnologica permite obtinerea unor solutii bogate in Cd.

2.Solubilizarea concomitenta consta in macinarea prealabila a pulberii metalice in raportul L:S = 4:1 si in asigurarea conditilor: acid sulfuric in usor exces pentru solubilizarea cadmuilui si Zincului.Concentratia initiala a acidului sulfuric; 40-50g/l ; aerarea suspensiei; concentratia finala, 10g/l H2SO4 ; temperatura 80-90oC.

Procesul de solubilizare a cadmiului si zincului se considera incheiat atunci cand caoncentratia Cu in soluite a ajuns la 1-1,5g/l. La sfarsitul procesului de solubilizare se adauga o cantitate ptrivita de turte Cu-Cd care permit eliminarea Cu prin cementare pana la 100mg/l. Continutul de Cd in reziduul final este de 0.3%, iar de Cu de peste 50%.

In ambele variante procesul de solubilizare este de lunga durata pana la 24h. Pentru marire vitezei de solubilizare se adauga oxidant (slam de mangan de la electroliza, piroluzita etc...). In foarte multe cazuri pentru scurtarea procesului de silubilizare turtele Cu-Cd sunt supuse unui proces de oxidare, fie prin pastrarea in timp la aer fie prin prajire la temperatura de 200-300oC. Oxidul de cadmiu se dizolva usor in solutii de acid sulfuric.

In unele tari pentru recuperarea Cadmiului din turtele Cu-Cd sau din pulbere albastre se foloseste metoda distilarii selective. Cadmiu avand tensiune de vapori mai mare (tf 766 pentru cadmiu si 906 pentru zinc) distilam selectiv la temperaturi de 700-750oC. Pentru a asigura distilarea si cadmiului din oxidul de cadmiu in proces se adauga cocs. Deoarece procedeul prin distilare conduce la randamente de distilare coborate (60-65% fata de >90% in procesul hidro) aria de utilizare a acestui procedeu s-a redus foarte mult.

1.2. Prelucrarea prafurilor volatile cu continut de cadmiu

Datorita caracterului polimetalic si compozitiei rationale foarte complexe in care domina compusi insolubili ai cadmiului si metalelor neferoase, la oxidarea prafurilor volatile sunt necesare conditii speciale. Se cunosc diferite procedee de solubilizare dintre care se mentioneaza: