一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋅冶煉中性浸出渣的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，主要涉及一種在稀酸 介質(zhì)中，加入還原劑還原浸出鋅冶煉中性浸出渣中鎘的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是鋅冶煉大國(guó)，鋅產(chǎn)量一直位居世界前列，2014年6月全國(guó)精煉鋅產(chǎn)量將近 500,000噸，超過80 %的鋅產(chǎn)量是采用濕法工藝生產(chǎn)的，目前濕法煉鋅工藝主要采用傳統(tǒng) 的焙燒-浸出-凈化-電積工藝。鎘主要伴生于鋅精礦中，含量一般在0.05%?0.7%之 間，因此，鋅冶煉行業(yè)已成為主要的鎘污染源。畢向陽等采用物料平衡的方法分別研宄了 貴州赫章以鋅硫化礦和氧化礦為原料土法煉鋅鎘的平均排放因子，分別為1460g和1240g/ (噸鋅），遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家中火法煉鋅中50gA噸鋅）的鎘平均排放因子。
[0003] 目前現(xiàn)有的濕法煉鋅工藝都還存在鎘污染控制問題。由于鋅硫化礦中還含有部分 鐵元素，在鋅精礦焙燒過程中，一部分鋅不可避免的形成鐵酸鋅物質(zhì)，而同時(shí)由于鎘和鋅的 性質(zhì)類似，在高溫下，鐵酸鋅中的鋅部分被鎘取代，形成鎘的鐵酸鹽物質(zhì)。鐵酸鹽在中性浸 出過程中難以分解，直接導(dǎo)致浸出過程中鋅和鎘的浸出率下降，并使鎘分散于浸出渣中，從 而降低鎘的回收率，導(dǎo)致鎘的分散污染。如常用的兩段浸出-揮發(fā)窯處理工藝，鎘的浸出率 較低，超過20%的鎘進(jìn)入浸出渣，而隨后的揮發(fā)窯處理，處理流程長(zhǎng)，過程中鎘去向難以控 制，導(dǎo)致鎘擴(kuò)散加劇。因此，急需一種鎘污染源頭控制的方法。
[0004] 在濕法煉鋅中，為了提高鋅的浸出率，常采用高溫高酸浸出法，可分解物料中的鐵 酸鹽物質(zhì)，提高金屬的浸出率（夏志華等.鋅焙砂中浸渣高溫高酸浸出動(dòng)力學(xué)研宄[J].礦 冶工程，2005, 25 (2)，53?57.)。然而，高溫高酸法對(duì)設(shè)備的要求高，腐蝕大。為克服高溫高 酸法的缺點(diǎn)，在保證金屬浸出率的前提下，降低浸出的酸度和溫度，張凡等進(jìn)行了中浸渣的 機(jī)械活化浸出工藝研宄，表明在行星磨活化處理中浸渣40min，活化渣在低酸浸出條件下： 175 = 8:1，始酸濃度6(^/1^2504，浸出111，鍺和鋅的浸出率分別達(dá)65.68%和65.11%，比 原渣分別提高了 24. 75%和19.80% ;活化渣在低溫低酸和高溫高酸兩段浸出時(shí)，鍺和鋅的 浸出率分別達(dá)81. 57 %和92. 26%，比原渣兩段浸出時(shí)提高了 19. 98 %和32. 76%，但對(duì)渣中 鎘未做報(bào)道（張凡等.中浸渣的機(jī)械活化浸出工藝研宄[J].云南冶金，2002, 31 (4)，33? 37.)。也有研宄人員采用堿性浸出的方法浸出含鐵酸鋅廢渣，將轉(zhuǎn)化劑（硫磺或硫化鈉 或硫化鈣或硫化鋇）和原料同時(shí)加入攪拌磨反應(yīng)器，使鐵酸鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅，在加入2? 8mol/L的堿溶液和碳酸鉛進(jìn)行浸出（張承龍等.一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的 方法.專利【申請(qǐng)?zhí)枴?01110379512.X)。還有研宄人員，采用二氧化硫（SO 2)高溫高壓還原 浸出含鐵酸鹽物料。另外，也有采用火法處理鋅浸出渣，將鋅浸出渣與粉煤、焦粉或碎煤等 混合均勻后一起送入揮發(fā)窯或煙化爐，在高溫（>l〇〇〇°C )條件下鋅浸出渣中有價(jià)金屬被還 原后產(chǎn)生的鉛鋅蒸汽富集于煙氣中，金銀銅則進(jìn)入窯渣中（徐旭東等.一種鋅浸出渣處理 方法.【申請(qǐng)?zhí)枴?01310309803. 0)。近來火法處理也有采用底吹爐富氧熔煉或富氧側(cè)吹爐處 理鋅浸出渣，然而卻具有能耗高，原料消耗大，環(huán)境污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)（李冬元等.底吹爐富 氧熔煉處理鋅浸出渣的方法·【申請(qǐng)?zhí)枴?01310309836. 5)。
[0005] 當(dāng)前，鋅浸出渣中鐵酸鹽物質(zhì)的存在，是制約鋅、鎘等金屬回收率提高的關(guān)鍵因 素，因此迫切需要尋找一種有價(jià)金屬回收率高，環(huán)境友好型的含鐵酸鹽鋅浸出渣處理的新 途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的旨在提供一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，該方法工藝簡(jiǎn) 單，節(jié)省能源和成本，浸出效率高，不僅減少了處理鋅冶煉中性浸出渣造成的鎘污染，而且 還能在低酸條件下分解鐵酸鋅，提高有價(jià)金屬浸出率。
[0007] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0008] 一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，將鋅冶煉中性浸出渣以稀酸作為浸出 劑，加入還原劑，進(jìn)行熱酸還原浸出。
[0009] 所述的鋅冶煉中性浸出渣為濕法煉鋅中性浸出工序所得浸出渣，其中Cd和Zn主 要以鐵酸鹽的形式存在。
[0010] 所述的鋅冶煉中性浸出渣含鋅20?40wt%，含鐵10?25wt%，含鎘0. 1? 0· 5wt% 〇
[0011] 所述的稀酸包括：稀鹽酸、稀硫酸或鋅廢電解液，優(yōu)選為稀硫酸。浸出體系中稀硫 酸初始濃度80-100g/L。
[0012] 所述的還原劑包括：亞硫酸鋅、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉或硫酸肼中的一種或幾種， 優(yōu)選為硫酸肼。硫酸肼的用量按與渣中鐵含量摩爾比為〇. 8?I. 0添加。
[0013] 浸出體系中液固比10?15mL/g。
[0014] 浸出溫度為85?100°C，浸出時(shí)間2?5h。
[0015] 浸出時(shí)攪拌速度400?800rpm。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果如下：
[0017] 1.本發(fā)明處理鋅冶煉中性浸出渣時(shí)采用的H2SO4濃度為80?100g/L，遠(yuǎn)低于現(xiàn)有 技術(shù)中鋅冶煉中性浸出渣高酸（始酸濃度>120g/L)浸出的始酸濃度，減少了對(duì)設(shè)備的腐蝕 和維修。
[0018] 2.本發(fā)明采用硫酸肼作為還原劑，在低酸條件下，提高了 Cd和Zn的浸出率，浸出 率大于90%，加快了渣中Cd，Zn和Fe的浸出速度，縮短了操作時(shí)間。
[0019] 3.本發(fā)明采用硫酸肼與溶液中Fe3+反應(yīng)，生成氮?dú)?，?duì)環(huán)境安全無毒。反應(yīng)方程 式如下
[0020] N2H5++Fe3+- NH 4++l/2N2+H++Fe2+
[0021] 4.本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，工藝流程短，操作簡(jiǎn)便，適應(yīng)性強(qiáng)。
[0022] 5.本發(fā)明方法僅需要稀酸和價(jià)格便宜的還原劑，以及低加熱溫度的處理，短時(shí)間 內(nèi)的浸出效率高，節(jié)省了能源和成本，不僅減少了處理鋅冶煉中性浸出渣造成的鎘污染，而 且還能在低酸條件下分解鐵酸鋅，提高有價(jià)金屬浸出率。
[0023] 6.本發(fā)明相對(duì)于目前常用的熱酸浸出-黃鉀鐵礬法，始酸遠(yuǎn)低于黃鉀鐵礬法 彡130g/L的始酸濃度，浸出液pH值1. 5?2. 5可以減少中和劑-焙砂的用量；相比于熱酸 浸出-針鐵礦法，不僅降低了其熱酸浸出的酸度，同時(shí)可將針鐵礦法中預(yù)還原與熱酸浸出 合并，減少了還原劑-硫化鋅精礦的用量，縮短了工藝流程；相比于回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)、及煙化爐 煙化法，能耗降低且減少氣體和煙氣污染。
[0024] 7.本發(fā)明中鋅冶煉中浸渣中鎘主要以鐵酸鹽的形式存在。鎘、鐵為硫化鋅精礦伴 生元素，在鋅精礦高溫焙燒過程中，鋅與鐵的氧化物容易形成鐵酸鋅，而鎘的化學(xué)性質(zhì)與鋅 相似，容易部分取代鋅的位置從而形成鐵酸鋅鎘復(fù)相。而經(jīng)中性浸出后，大部留存于渣中。 由于鎘在鋅精礦中含量比較低，鐵酸鋅鎘復(fù)相很難檢測(cè)出，容易被忽略。但通過模擬高溫焙 燒氧化鋅、氧化鐵及氧化鎘的混合物，證實(shí)鐵酸鋅鎘復(fù)相的存在，其XRD圖譜見圖1。鋅中性 浸出渣，經(jīng)本方法處理后，通過對(duì)比處理前后的XRD圖譜（圖2、圖3)，可以發(fā)現(xiàn)，原來的鐵 酸鹽衍射峰基本消失，說明鐵酸鹽的結(jié)構(gòu)受到破壞。同時(shí)鋅的硫酸鹽、氧化物、硅酸鹽及硫 化物的衍射峰亦消失。而鎘的物相由于含量低，XRD未能檢出。
【附圖說明】
[0025] 圖1為氧化鋅、氧化鐵及氧化鎘混合物經(jīng)高溫焙燒后產(chǎn)物XRD圖；
[0026] 圖2為實(shí)施例中鋅冶煉中性浸出渣的XRD圖；
[0027] 圖3為實(shí)施例中鋅冶煉中性浸出渣經(jīng)過本發(fā)明方法處理得到的還原浸出渣的XRD 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 附圖和具體實(shí)施例旨在本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，而非限制本發(fā)明。在不背離本 發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所做的修改或替換，均屬于本發(fā)明的 范圍。
[0029] 若為特別指明，本發(fā)明實(shí)施例中所用的實(shí)驗(yàn)材料和儀器等均可市售獲得，若未具 體指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0030] 以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0031] 實(shí)施例
[0032] 本實(shí)施例中鋅冶煉中浸渣還原浸鎘的方法包括如下步驟：
[0033] (1)將某鉛鋅冶煉廠濕法煉鋅中性浸出渣烘干，磨細(xì)至全部100?200目篩。渣的 全元素和鎘、鋅的化學(xué)物相分析以及XRD分析分別見表1，2, 3以及圖2。從分析可知，該中 浸渣主要含35. 99 % Zn，15. 93 % Fe和10. 05 % S以及含有0. 26 % Cd，而Cd和Zn主要以鐵 酸鹽的形式存在。
[0034] 表1中浸渣元素分析結(jié)果，wt%
[0035]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，將鋅冶煉中性浸出渣以稀 酸作為浸出劑，加入還原劑，進(jìn)行熱酸還原浸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，所述 的鋅冶煉中性浸出渣為濕法煉鋅中性浸出工序所得浸出渣，其中Cd和Zn主要以鐵酸鹽的 形式存在。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，所 述的鋅冶煉中性浸出渣含鋅20?40wt%，含鐵10?25wt%，含鎘0· 1?0· 5wt%。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，所述 的稀酸包括：稀鹽酸、稀硫酸或鋅廢電解液，優(yōu)選為稀硫酸。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，浸出 體系中稀硫酸初始濃度80-100g/L。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，所述 的還原劑包括：亞硫酸鋅、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉或硫酸肼中的一種或幾種，優(yōu)選為硫酸肼。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，硫酸 肼的用量按與渣中鐵含量摩爾比為〇. 8?I. 0添加。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，浸出 體系中液固比10?15mL/g。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，浸出 溫度為85?100°C，浸出時(shí)間2?5h。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法，其特征在于，浸出 時(shí)攪拌速度400?800rpm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋅冶煉中性浸出渣還原浸出鎘的方法。將鋅冶煉中性浸出渣以稀酸作為浸出劑，加入還原劑，進(jìn)行熱酸還原浸出。經(jīng)過還原浸出后，鎘、鋅和鐵浸出率均可達(dá)90％以上，三價(jià)鐵也被還原成二價(jià)鐵。發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省能源和成，浸出效率高，不僅減少了處理鋅冶煉中性浸出渣造成的鎘污染，而且還能在低酸條件下分解鐵酸鋅，提高有價(jià)金屬浸出率。
【IPC分類】C22B17-00, C22B7-04
【公開號(hào)】CN104561565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510044969
【發(fā)明人】閔小波, 柴立元, 張建強(qiáng), 彭兵, 梁彥杰, 楊志輝, 張純, 李青竹, 唐崇儉, 廖騏
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月29日