一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，濕法煉鋅沉礬工序產(chǎn)生的鐵礬渣含鋅由不溶鋅和水溶鋅組成。不溶鋅主要成分為ZnS、ZnO·Fe2O3等，水溶鋅主要成分為ZnSO4。通過對(duì)鐵礬渣進(jìn)行充分?jǐn)嚢杷嵝韵礈欤梢越档驮扇茕\含量，提高鋅回收率。采用熟石灰中和洗滌后液中殘酸，溶液中Fe3+水解，實(shí)現(xiàn)鋅和鐵的分離。經(jīng)中和除鐵后，除鐵后液進(jìn)入P204萃鋅工序。采用P204-煤油做有機(jī)相，可通過簡單地調(diào)節(jié)溶液的pH值提高鋅的萃取效果。本工藝與傳統(tǒng)鐵礬渣處理工藝相比，具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和無污染的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋅濕法冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種鋅濕法冶煉系統(tǒng)鐵礬渣綜合回收鋅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]世界煉鋅方法分為火法和濕法兩大類。其中，濕法煉鋅的優(yōu)點(diǎn)是較好地滿足了環(huán)保要求，勞動(dòng)條件好，金屬回收率高，產(chǎn)品質(zhì)量高，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。目前，濕法煉鋅產(chǎn)量占世界總鋅產(chǎn)量的85 %以上。然而，濕法煉鋅工藝過程會(huì)產(chǎn)生大量的浸出渣，浸出渣過濾后仍夾帶著大量的含鋅溶液。由于這部分溶液中含鋅高，渣中夾帶的鋅量高，有很大的回收利用價(jià)值。
[0003]為了有效地回收利用浸鋅渣中的有價(jià)元素，國內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了較為廣泛的研究，開發(fā)了多種工藝方法，歸納起來有以下幾種:回轉(zhuǎn)窯煙化法、選冶聯(lián)合法、熱酸浸出-沉鐵法、熔煉-萃 取法、氯化煙化法、合金法等。目前，我國濕法煉鋅廠主要采用回轉(zhuǎn)窯煙化法和熱酸浸出法處理浸鋅渣以回收浸鋅渣中的有價(jià)元素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，該方法具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，能夠經(jīng)濟(jì)處理鋅浸出渣，顯著地增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]本發(fā)明的主要原理為，鐵礬渣經(jīng)過“酸性洗滌一中和除鐵一萃取提鋅”的方法，使其中可溶鋅得到進(jìn)一步回收。
[0006]浸鋅渣中所含Zn主要是夾帶的浸出液中的ZnSO4，為水溶性鋅，用水即可將其洗出。本方法的重點(diǎn)是如何從洗渣水中把鋅提取出來，溶劑萃取是其核心技術(shù)。本發(fā)明在鋅溶劑萃取研究的基礎(chǔ)上，提出浸出渣直接水洗-凈化-萃取提鋅的工藝流程，該工藝還未見相關(guān)報(bào)道。
[0007]其中，水洗采用低濃度的硫酸水溶液(含H2S042~20g/L)。
[0008]凈化采用熟石灰[Ca(OH)2]中和水解除鐵。選取熟石灰作為中和劑，因?yàn)槭焓乙撰@得，且不容易產(chǎn)生過中和，中和的溶液PH值最大小于6，完全符合除鐵過程的要求。熟石灰在中和反應(yīng)過程中不產(chǎn)生氣體，杜絕了冒槽的風(fēng)險(xiǎn)。熟石灰固體顆粒還能為Fe(OH)3的沉淀提供核心，增加了 Fe (OH)3沉淀時(shí)的晶核顆粒數(shù)，有利于Fe (OH)3的沉淀和團(tuán)聚。
[0009]萃取采用P204-煤油做有機(jī)相。P204是屬于酸性磷類萃取劑，可通過調(diào)節(jié)溶液的PH值提高鋅的萃取效果。
[0010]與傳統(tǒng)的鋅浸出渣處理工藝相比，該工藝具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和無污染的優(yōu)點(diǎn)，能夠經(jīng)濟(jì)處理鋅浸出渣，具有顯著地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0011]本發(fā)明的目的通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0012]一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，包括以下步驟:
[0013](I)鐵礬渣酸性洗滌:鐵礬渣加入稀硫酸進(jìn)行常壓攪拌洗滌，液固分離得到洗滌后液。
[0014](2)洗滌后液中和除鐵:向洗滌后液中加入石灰乳，中和除去洗滌后液中的鐵離子，中和除鐵后液固分離得到除鐵后液。洗滌后液含F(xiàn)e較高，會(huì)明顯影響萃取-反萃過程。采用熟石灰中和溶液中的游離酸，使Fe3+水解而被除去。
[0015](3)除鐵后液溶劑萃鋅:采用P204-煤油做有機(jī)相，萃取除鐵后液中的鋅離子?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)溶液的PH值提高鋅的萃取效果。
[0016](4)反萃:將負(fù)載鋅離子的有機(jī)相反萃，鋅離子進(jìn)入反萃液返回鋅濕法冶煉主系統(tǒng)。
[0017]步驟(1)中，鐵礬渣含鋅由不溶鋅和水溶鋅組成，不溶鋅主要成分為:ZnS、Zn0.Fe2O3等,水溶鋅的主要成分為ZnS04。通過對(duì)主系統(tǒng)所產(chǎn)鐵礬渣進(jìn)行充分?jǐn)嚢杷嵝韵礈?，可以降低渣中水溶鋅含量，提高鋅回收率。酸性攪拌洗滌控制硫酸濃度為2~20g/L，洗滌周期10~80min，洗滌溫度15~85°C，洗滌液固比3~7: I。在此條件下Zn回收率>70%，渣含鋅〈I %，溶液含鋅2~7g/L，溶液含鐵〈0.2g/L。常壓攪拌洗滌過程中，有價(jià)金屬Zn、Fe的可溶鹽及部分氧化物進(jìn)入溶液。
[0018]步驟(2)中，攪拌洗滌后液加入熟石灰進(jìn)行中和除鐵，中和后液中鐵離子濃度<5mg/L，鋅離子濃度2~7g/L。中和除鐵的反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度20~90°C，反應(yīng)時(shí)間
0.5~6h，控制溶液終點(diǎn)pH2~5。在該條件下，除鐵后液Fe〈5mg/L，Zn損失率〈2%，主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下 :
[0019]Ca (OH) 2+H2S04 = CaSO4 I +2H20
[0020]隨著反應(yīng)進(jìn)行和pH值上升，F(xiàn)e離子發(fā)生水解沉淀反應(yīng)。主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
[0021]Fe3++3H20 = Fe (OH) 3 丨 +3H.[0022]在Fe3+的水解過程中產(chǎn)生一定量的酸，導(dǎo)致溶液的pH值降低，為了中和這些多余的酸，需要加入更多熟石灰，以維持溶液PH在除鐵所要求的pH值附近。
[0023]步驟(3)中，采用P204-煤油對(duì)除鐵后液進(jìn)行萃鋅及反萃，鋅的單級(jí)萃取率>75%，可通過增加萃取級(jí)數(shù)進(jìn)一步提高鋅的萃取率，萃取級(jí)數(shù)一般為I~3級(jí)。溶劑萃鋅的反應(yīng)條件為:P204濃度10~50%，萃取相比1/4~3/2，萃取時(shí)間2~25min。在該條件下，鋅單級(jí)萃取率>75%，主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
[0024]Zn2+⑷+nH2R2(0) = ZnR2 (n_ I) H2R2 (。)+2H+⑷
[0025]式中，H2R2代表Ρ204 二聚體，下標(biāo)“Α”、“0”分別代表水相和有機(jī)相。
[0026]反萃實(shí)際上是萃取的逆過程，當(dāng)負(fù)載有金屬離子的Ρ204與含有一定酸度的溶液混合接觸時(shí)，Ρ204中的金屬離子就會(huì)被水溶液中氫離子所取代，于是，H+離子由水相轉(zhuǎn)入有機(jī)相，而有機(jī)相中的金屬離子又返回到水相，同時(shí)Ρ204得以再生。
[0027]本發(fā)明的全流程Zn回收率>85%，可溶鋅回收率高。
[0028]本發(fā)明方法與傳統(tǒng)的鋅鐵礬渣處理工藝相比，該工藝具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和無污染的優(yōu)點(diǎn)，能夠經(jīng)濟(jì)處理鋅鐵礬渣，可以為企業(yè)帶來顯著地經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】[0029]附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0031]實(shí)施例1
[0032]取200g (干計(jì))鐵礬渣渣樣(Zn4.44%，F(xiàn)e29.28%，S12.93%)，W8g/L H2SO4 溶液調(diào)成礦漿濃度20%，進(jìn)行常溫?cái)嚢柘礈欤?jīng)過20min洗滌，鋅回收率達(dá)到79.60%,鐵礬渣含鋅0.75%，洗滌后液含鐵0.22g/L。
[0033]取600mL 洗滌后液(Zn4.67g/L，F(xiàn)e0.22g/L，H2S042.46g/L)，加入中和劑 Ca (OH) 2 進(jìn)行常溫?cái)嚢柚泻统F，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH值3~4，經(jīng)過2h中和除鐵，除鐵后液含鐵<5mg/L，除鐵后渣含鋅0.12%。
[0034]取一定量的除鐵后液(Zn4.58g/L，F(xiàn)e<5mg/L, pH = 4.5)，按相比2:3與有機(jī)相(30% Ρ204-煤油)進(jìn)行鋅單級(jí)萃取，萃取反應(yīng)溫度25°C，混合時(shí)間3min。萃余液中含Znl.33g/L，單級(jí)鋅的萃取率75.0%。
[0035]實(shí)施例2
[0036]取200g (干計(jì))鐵礬渣渣樣(Zn4.44%，F(xiàn)e29.28%，S12.93%)，W8g/L H2SO4 溶液調(diào)成礦漿濃度20%，進(jìn)行常溫?cái)嚢柘礈欤?jīng)過20min洗滌，鋅回收率達(dá)到79.60%,鐵礬渣含鋅0.75%，洗滌后液含鐵0.22g/L。
[0037]取600mL 洗滌后液(Zn4.67g/L，F(xiàn)e0.22g/L，H2S042.46g/L)，加入中和劑 Ca (OH) 2 進(jìn)行常溫?cái)嚢柚泻统F，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH值3~4，經(jīng)過2h中和除鐵，除鐵后液含鐵<5mg/L，除鐵后渣含鋅0.12%。
[0038]取一定量的除鐵后液(Zn4.58g/L，F(xiàn)e<5mg/L, pH = 4.5)，按相比1:2與有機(jī)相(20%Ρ204-煤油)進(jìn)行鋅三級(jí)串級(jí)萃取試驗(yàn)，萃取反應(yīng)溫度25°C，混合時(shí)間3min。萃余液中含Zn〈0.9g/L，鋅的萃取率>80 %。
[0039]將一定量上述負(fù)載有機(jī)相(含鋅4.88g/L)與鋅電解液(Zn50g/L，H2S04150g/L)混合進(jìn)行反萃。反萃相比4:1,混合時(shí)間3min,鋅反萃率為100%,反萃液含Zn>60g/L。
[0040]實(shí)施例3
[0041]取13.4kg(濕計(jì))鐵礬渣渣樣(Zn4.44%，F(xiàn)e29.28%，S12.93% )，加 6g/L H2SO4溶液調(diào)成礦漿濃度20%，進(jìn)行常溫?cái)嚢柘礈欤?jīng)過40min洗滌，鋅回收率達(dá)到89.72%,鐵礬渣含鋅0.61 %，洗滌后液含鐵0.32g/L。
[0042]上述洗滌后液(Zn7.09g/L, Fe0.32g/L，H2S042.46g/L)經(jīng)由離心機(jī)去除部分洗滌渣后導(dǎo)入除鐵槽中進(jìn)行中和除鐵。中和劑Ca(OH)2分批多次逐漸加入，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH值3~4，每批次經(jīng)過Ih中和除鐵，除鐵后液含鐵<5mg/L，鐵脫除率>98%。除鐵后液含Zn7.llg/L除鐵后渣含鋅0.7%，Ζη回收率>85%。
[0043 ]取600L 除鐵后液(Zn7.94g/L，F(xiàn)e〈5mg/L，pH = 4.5)，按相比 1:2 與有機(jī)相(25 %P204-煤油)進(jìn)行鋅三級(jí)連續(xù)逆流萃取，萃取反應(yīng)溫度25°C，每個(gè)萃取箱中混合時(shí)間3min。萃取后，負(fù)載有機(jī)相直接進(jìn)入反萃槽。電鋅廢液(Zn50g/L，H2S04150g/L)用作反萃水相，按反萃相比4:1進(jìn)行一級(jí)反萃。
[0044]連續(xù)試驗(yàn)中，鋅萃取率>80%，有機(jī)相循環(huán)使用20次，未見對(duì)鋅的反萃效果有明顯影響，萃取率沒有明顯降低，兩相分離效果理想。鋅反萃率>90%，反萃液中鋅>90g/L。
[0045]實(shí)施例4
[0046]利用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)鐵礬渣進(jìn)行洗滌一除鐵實(shí)驗(yàn)。
[0047]取用現(xiàn)場(chǎng)鐵釩渣渣量(濕計(jì))2.5t，洗滌水量12.5m3,洗滌硫酸用量76kg，漿化洗滌30min后，直接進(jìn)行中和除鐵試驗(yàn)。初始加入55kg CaO，220kg水，后分批次逐漸加入IlOkgCaO固體，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH為3.5~4.5。除鐵后渣含鋅〈I %，除鐵后液含F(xiàn)e〈10mg/L，鋅回收率>85%。
[0048]上述除鐵后液按相比1:2與有機(jī)相(25% P204-煤油)進(jìn)行鋅三級(jí)連續(xù)逆流萃取，萃取反應(yīng)溫度25°C，每個(gè)萃取箱中混合時(shí)間3min。萃取后，負(fù)載有機(jī)相直接進(jìn)入反萃槽。電鋅廢液(Zn50g/L，H2S04150g/L)用作反萃水相，按反萃相比4:1進(jìn)行一級(jí)反萃。
[0049]連續(xù)試驗(yàn)中，鋅萃取率>95%，有機(jī)相循環(huán)使用40次，未見對(duì)鋅的反萃效果有明顯影響，萃取率沒有明顯降低，兩相分離效果理想。鋅反萃率>90%。鐵礬渣經(jīng)洗滌一凈化一萃取后，總鋅回收率>80%。
[0050]以某廠年產(chǎn)170000t鐵礬渣干渣量計(jì)算，可溶鋅平均回收率>80%，年回收鋅量>3600to
[0051]本發(fā)明提供了一種從鐵礬渣中綜合回收鋅的方法。其特點(diǎn)是，鋅冶煉產(chǎn)生的鐵礬渣采用“酸性洗滌一中和除鐵一萃取提鋅”流程進(jìn)行處理，最終生產(chǎn)出的反萃液返回鋅冶煉主系統(tǒng)。
[0052]本發(fā)明采 用洗滌一凈化一萃取的方法，流程簡單、節(jié)約成本。另外，本發(fā)明的全流程Zn回收率>85%，鐵脫除率>98%，精簡了工藝，縮短了流程，更有利于工藝的實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)鐵礬渣酸性洗滌:鐵礬渣加入稀硫酸進(jìn)行常壓攪拌洗滌，液固分離得到洗滌后液； (2)洗滌后液中和除鐵:向洗滌后液中加入石灰乳，中和除去洗滌后液中的鐵離子，中和除鐵后液固分離得到除鐵后液； (3)除鐵后液溶劑萃鋅:采用P204-煤油做有機(jī)相,萃取除鐵后液中的鋅離子； (4)反萃:將負(fù)載鋅離子的有機(jī)相反萃，鋅離子進(jìn)入反萃液返回鋅濕法冶煉主系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述酸性洗滌條件為:稀硫酸濃度2~20g/L，洗滌周期10~80min，洗滌溫度15~85°C，洗滌液固比3~7: I。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述中和除鐵反應(yīng)條件為:溫度20~90°C，反應(yīng)時(shí)間0.5~6h，控制反應(yīng)終點(diǎn)pH2~5。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中有機(jī)相P204濃度10~50%，萃取相比1: 4~3: 2，萃取時(shí)間2~25min，萃取級(jí)數(shù)為I~3級(jí)。
5.如權(quán)利要求1所 述的方法，其特征在于，步驟(4)中反萃液為鋅濕法冶煉過程中的電解廢液。
【文檔編號(hào)】C22B7/00GK103966448SQ201410218878
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】蔣開喜, 劉三平, 王海北, 蘇立峰, 魏幫, 黃勝, 張邦勝, 鄒小平, 蔣應(yīng)平, 李相良, 王玉芳, 李賀 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院