CN100410394C

CN100410394C - 一种用氧化锌矿与锌灰渣生产锌精矿和铅精矿的方法

Info

Publication number: CN100410394C
Application number: CNB2006100273466A
Authority: CN
Inventors: 赵由才; 刘清; 易天晟
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2026-06-07
Also published as: CN1858275A

Abstract

一种用氧化锌矿与锌灰渣生产锌精矿和铅精矿的方法。首先，将原料磨碎到粒径0.1-1mm，用强碱性溶液浸取，在10-100℃搅拌60-100min后，原料中的锌和铅被浸取。过滤，滤渣在水洗后制砖或填埋。接着，在滤液中加入铅含量的0.5-3倍质量比的沉淀剂，搅拌60min后，过滤，得到铅精矿。在含锌的滤液中再加入沉淀剂，沉淀剂的加入量为90-95%锌总量的0.5-5倍质量比，在10-100℃下搅拌1h-5h，过滤，得到锌精矿。滤液和洗水回到浸取段循环浸取。本发明工艺流程简单，生产成本低，无环境污染，对原料的适应性强，尤其适合于对多种难处理的氧化锌物料如低品位氧化锌矿、锌浮渣、电炉锌粉尘、锌灰等的资源化再利用，具有较大的经济效益、环境效益和社会效益。

Description

一种用氧化锌矿与锌灰渣生产锌精矿和铅精矿的方法

技术领域

本发明涉及一种用氧化锌矿泥与锌灰渣生产锌和铅精矿的工艺，属于铅锌选矿及固体废弃物资源化技术领域。

背景技术

随着世界经济的复苏尤其是我国经济的稳定高速发展，铅锌作为国计民生的重要原料和战略物资，其需求量也越来越大。2002年，全世界铅、锌的消费量分别为676.80万t和900.63万t，分别比1998年增长16％和14％。我国铅、锌的消耗量也分别达到92.08万t和167.61万t。预计到2010年我国铅、锌的需求量分别为85万t和190万t，到2020年将增加到110万t和245万t。铅、锌需求快速增长及可开采铅锌资源的急速减少导致了铅锌原材料的缺乏。从1999年开始，我国由铅锌精矿的净出口国变成了净进口国。按我国GDP增长速度7～8％预测，到2015年，我国铅锌原料缺口将要达到100万t金属量。铅锌精矿的短缺已成为制约我国铅锌工业持续发展的瓶颈。

生产铅锌精矿传统的方法是硫化铅锌矿浮选工艺。硫化铅锌矿浮选工艺的流程包括破碎(三段闭路流程)、磨矿(二段磨矿)、浮选(一般包括4个流程，每个流程需要多次粗选、精选)、脱水、过滤四个主要工段，有时还需要增加铅锌分离工段。浮洗时需要加入一系列的捕捉剂、抑制剂和铅锌分离剂。硫化铅锌浮选工艺生产锌精矿和铅精矿流程复杂，需要根据矿原料性质调整生产流程，铅锌的回收率偏低(一般在70～85％)。限制硫化铅锌矿浮选工艺更重要的原因是原料的缺乏。硫化铅锌矿经过多年的开采和冶炼，其储量越来越少，铅锌品位也越来越低。因此，难处理的氧化铅锌矿及铅锌废物作为铅锌资源的另一个重要部分逐渐受到关注。

氧化锌矿物种类繁多，主要有菱锌矿、硅锌矿、异极矿、水锌矿、红锌矿等。处理氧化锌矿石的方法主要有火法冶炼、湿法冶金以及选矿方法等。火法冶炼方法包括蒸馏法、电热法、回转窑法等，其优点是设备简单、投资少、见效快，但存在资源利用率低、劳动强度大、能耗高、环境污染严重等缺点。直接酸浸湿法冶金处理氧化锌矿工艺对技术条件要求严格，技术难度大，要求原料的锌品位高，且氧化锌矿石中的钙、镁碳酸盐都是耗酸物质，因此该工艺只有处理锌含量大于30％的氧化锌矿石，才有好的技术经济指标。氧化锌矿石的选矿处理方法主要有全浮选流程，重介质-浮选流程，磁-浮流程等。全浮选工艺中产生的大量矿泥严重干扰浮选过程，影响了氧化锌矿的选别指标，而且浮选药剂消耗量大。重介质-浮选流程避免了目的矿物的泥化，改善了选别指标，但工艺过程复杂，矿泥和轻产品中微细物料比例较大，必须采用有效的微细粒物料分选方法才能充分回收其中的氧化锌矿。因此，目前对氧化锌矿还没有一套高效、清洁、经济的处理方法，尤其对铅、锌品位在10％以下的氧化锌矿更是缺少合适的处理处置方法。大量的贫杂氧化锌矿的堆积造成了严重的资源浪费和环境污染。

在冶金及电镀过程中产生的氧化锌泥、氧化锌粉尘、锌浮渣和锌灰是难处理的危险废物，也有待研究经济、可行、环境友好的处理工艺。如锌浮渣是湿法炼锌工厂中阴极锌片熔铸的主要副产物，其中的锌主要以氯化物、氯氧化物，氧化物和金属等状态构成。由于锌浮渣中含有0.5-2％的氯，若采用直接回炼锌流程，则杂质氯将腐蚀阳极板，使阳极寿命缩短和析出的锌质量降低，而且由于脱氯困难，使得锌浮渣一直未能得到很好的处理，造成了资源浪费。

发明内容

本发明的目的是公开一种采用多种氧化锌矿与锌灰渣作为原料生产锌和铅精矿的方法，该方法流程简单、成本低廉，产品能达到YS/T319-1997《铅精矿》和YS/T320-1997《锌精矿》的行业标准。

本发明所叙述的氧化锌矿为氧化率高于30％的锌矿山及锌尾矿；锌灰渣是指锌泥、锌浮渣、锌灰、锌尘。其中锌泥是钢铁厂冷轧部电镀锌废水中和过滤处理后得到的含锌泥饼；锌浮渣为湿法炼锌工厂中阴极锌片熔铸的主要副产物；锌灰为钢管、板、丝等型材进行热镀锌时产生的锌灰；锌尘为转炉和电炉炼钢过程中产生的固体废弃物。

为达到以上目的，本发明采用如下工艺：首先，以氧化锌矿与锌灰渣作为原料，将其粉碎到0.1-1mm；接着，将上述原料浸入浓度为150-400g/L的强碱溶液中，其配比为1吨原料用2-10m³强碱溶液，并在10-100℃，搅拌60-100min后，原料中的锌和铅被溶解；然后，过滤，含锌、铅的滤液留用，滤渣用水洗，洗渣时，水的加入量为滤渣的1-2倍质量比；滤渣在洗后用于制砖或填埋，洗水回用；在含锌、铅的滤液中加入沉淀剂，沉淀剂的加入量为滤液中铅含量的0.5-3倍质量比，在常温下搅拌60min后，过滤，得到的固体符合YS/T319-1997《铅精矿》标准的铅精矿，滤液为含锌的滤液；在含锌的滤液中加入沉淀剂，沉淀剂的加入量为90-95％锌总量的0.5-5倍质量比，在10-100℃下搅拌1h-5h，过滤，得到锌精矿，经检测达到YS/T320-1997《锌精矿》的行业标准锌精矿；剩下的滤液和洗水再回到浸取工艺段循环浸取。

所述的沉淀剂是单独用的硫化钠或硫化氨或硫化钙或硫化氢或硫化镁或硫代硫酸盐，或按任意比例混合使用的上述2种或2种以上的硫化物或硫代硫酸盐。

本发明具有如下的优点：

1.该发明能适应锌、铅品位在5％以上的多种氧化锌矿、锌泥、锌浮渣、锌灰、锌尘及上述物料的混合物的处理，如难处理的低品位氧化锌矿、氧化锌尾矿、钢铁厂的锌粉尘及湿法炼锌厂的锌浮渣等。

2.利用本发明处理传统工艺难处理的氧化锌固体废弃物，对锌资源进行二次回收利用，大大改善了矿山、钢铁厂、炼锌厂、电镀厂等冶金企业的生态环境，变废为宝，有着良好的环境效益和社会效益。

3.本发明利用强碱溶液溶解氧化锌矿、锌泥、锌浮渣、锌灰、锌尘中的锌和铅，然后用沉淀剂分别沉淀溶液中的铅和锌，工艺流程简单、易控制、设备简单、投资少。

4.本发明的沉淀剂在沉淀锌和铅的同时能生产碱，除第一次启动流程需要碱外，在循环生产中整个流程消耗的物料只有原料和沉淀剂；本发明流程短，需要的动力少。本工艺较氧化锌矿的浮选成本低，具有巨大的经济效益。

5.由于大多数金属不溶于强碱溶液，本发明生产的铅和锌精矿含杂质少，更利于后续精矿的冶炼。

6.本发明的工艺过程中的浸取滤渣用水洗涤，经毒性浸取试验，滤渣无毒性，可作为一般固体废物进行处理，也可用于制砖或填埋。本发明的整个流程无气体、废液及废渣的排放，属于清洁生产工艺。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图

具体实施方式

实施例1

请参阅附图1。以某低品位氧化锌矿为原料，锌品位为13.8，铅品位为4.6，锌主要以菱锌矿(ZnCO₃)、硅锌矿(ZnSiO₄)形式存在，铅以白铅矿(PbCO₃)和铅矾(PbSO₄)形式存在，这些铅锌组成物质在强碱性溶液中均有较高的溶解度。原料磨碎到粒径为0.1-1mm后，将1t原料投入3.5-5m³工业烧碱溶液，浸取温度控制在10-95℃，工业烧碱溶液的浓度为200-400g/L，在120转/min的慢速搅拌条件下反应90min。由于绝大多数的金属不能溶于强碱溶液中，所以氧化锌矿中的铁、锰、铜、钙等金属将以氢氧化物的形式沉淀在滤渣中，滤液只有锌、铅和少量的铝。锌和铅的提取率分别为95％和90％。过滤，用水洗滤渣，洗水回用。在滤液中加入沉淀剂，沉淀剂为硫化钠，加入量为滤液中铅含量的2.5倍质量比，搅拌60min过滤，得到铅精矿，铅含量为65.3％，锌含量为3.8％，达到YS/T319-1997《铅精矿》中的二级铅精矿标准。在含锌滤液加入沉淀剂，沉淀剂为硫代硫酸钠。加入量为溶液中锌含量90％的2.5倍，加热到50-70℃搅拌4-5h，过滤，得到锌精矿，锌含量为52.7％，铅含量为0.8％，达到YS/T319-1997《锌精矿》中的二级锌精矿标准。滤液和洗水回到浸取工段循环使用。除第一次浸取启动工艺需要700kg工业碱外，从第二次循环开始不再需要碱，每个流程需要沉淀剂400kg。

实施例2

以某炼钢厂的锌粉尘为原料，其化学成分如下：

表1锌粉尘化学成分

锌粉尘粒径均小于1mm，在本发明要求的粒径之内，不再需要预处理，直接用氢氧化钠溶液浸取：按1吨锌粉尘浸入3立方米氢氧化钠溶液投料，浸取温度控制在10-95℃，氢氧化钠溶液的浓度为250g/L，以120转/min的慢速搅拌条件下反应100min后，锌和铅的提取率均为100％。趁热过滤，滤渣用水洗涤后排放制砖或填埋，洗水回用。在过滤后得到的含有锌、铅的滤液中加入沉淀剂，沉淀剂为硫化铵，沉淀剂的加入量按滤液中铅含量的2倍质量比加入，经搅拌反应，过滤，得到铅精矿，铅的含量为70.2％，锌的含量为3.2％，铜的含量为0.02％，达到一级铅精矿标准。在留下的含锌滤液中加入沉淀剂，沉淀剂为硫化钙，在40-80℃下搅拌5h，过滤得到锌精矿。锌精矿中锌含量为56％，铅的含量为0.86％，铁含量为0.9％，达到一级锌精矿的标准。滤液回到浸取段循环浸取。除第一次浸取启动工艺需要800kg工业碱外，只需要将最后的过滤液和洗水回到浸取段就可以满足下次浸取所需要的碱。每个流程需要沉淀剂280kg。

实施例3

以贵州铅锌矿和热镀锌厂锌灰为原料生产锌、铅精矿，铅锌矿和锌灰的化学成分如下：

表2铅锌矿化学成分

表3锌灰化学成分

锌灰虽然锌含量较高，但由于杂质成分较复杂，尤其是含氯高，因此是一种有极大回收价值而又较难处理的锌废渣。本实例用的氧化铅锌矿锌含量低，用传统的方法也难以处理，现将两种原料混合用本方法生产铅、锌精矿。

锌灰粒径小于1mm，不需要预处理；氧化铅锌矿需先破碎到粒径小于1mm，然后两种原料按1∶1混合投入。按1吨原料投入7-9立方米氢氧化钠溶液配料，浸取温度控制在10-95℃，氢氧化钠溶液的浓度为200-300g/L，以120转/min的慢速搅拌条件下反应100min后，锌和铅的提取率均为95％。过滤，含锌、铅的溶液留用，滤渣用水洗涤后排放制砖或填埋，洗水回用。在含有锌、铅的滤液中加入沉淀剂，沉淀剂为硫代硫酸钠，沉淀剂的加入量按滤液中铅含量的3倍质量比加入，经搅拌反应，过滤，得到铅精矿，铅的含量为74.5％，锌的含量为2.3％，铝的含量为1.5％，达到一级铅精矿标准。在留下的含锌滤液中加入沉淀剂，沉淀剂为硫代硫酸钠，在40-80℃下搅拌5h，过滤得到锌精矿。锌精矿中锌含量为65％，铅的含量为0.26％，铁含量为0.7％，铜含量为0.4％，达到一级锌精矿的标准。滤液回到浸取段循环浸取。除第一次浸取启动工艺需要1400kg工业碱外，只需要将最后的过滤液和洗水回到浸取段就可以满足下次浸取所需要的碱。每个流程需要沉淀剂600-700kg。

Claims

1. 一种用氧化锌矿与锌灰渣生产锌精矿和铅精矿的方法，首先，以氧化锌矿，和/或锌泥或锌渣或锌灰或锌尘作为原料，将其粉碎到0.1-1mm；接着，将上述原料浸入浓度为150-400g/L的强碱溶液中，其配比为1吨原料需3.5-10立方米强碱溶液，并在10-100℃，搅拌60-100min，原料中的锌和铅被溶解；然后，过滤，含锌、铅的滤液留用，滤渣用水洗；洗渣时，水的加入量为滤渣的1-2倍质量比；滤渣制砖或填埋；在含锌、铅的滤液中加入沉淀剂，沉淀剂的加入量为滤液中铅含量的0.5-3倍质量比，在常温下搅拌60min后，过滤，得到的固体为符合YS/T319-1997《铅精矿》的行业标准的铅精矿，留下的为含锌的滤液；其特征在于：在含锌的滤液中加入沉淀剂，沉淀剂的加入量为90-95％锌总量的0.5-5倍质量比，在10-100℃下搅拌1h-5h，过滤，得到锌精矿，经检测达到YS/T320-1997《锌精矿》的行业标准锌精矿；滤液和洗水回到浸取工艺段循环浸取。