CN101519727A - 一种锌冶炼副产物的处理方法 - Google Patents

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李敦钫
王成彦
尹飞
陈永强
王念卫
王军
杨卜
揭晓武
杨永强
郜伟
阮书峰
王�忠
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Abstract

一种锌冶炼副产物的处理方法。首先用氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液常温浸出热处理后的铜镉渣或富镉烟尘，然后用有机溶剂萃取的方法从浸出液中脱铜，再以低电流密度电解的方法从含锌和镉的溶液中直接产出金属镉，取代采用锌粉置换获得海绵镉的工艺方法。用硫酸溶液作为反萃液，从脱铜有机萃取剂中反萃铜，接着从含铜的反萃液中电解制备金属铜。另外从脱铜后只含有锌与镉的浸出液中电解提取镉，在镉的电解过程中消除了铜与镉离子的相互干扰，电解后的浸出液可返回锌的生产流程。该方法简化了处理工艺流程，缩短了生产周期，可分别获得较纯的铜、镉产品，降低了锌冶炼副产物的处理成本。

Description

一种锌冶炼副产物的处理方法
技术领域
本发明涉及一种锌冶炼副产物的处理方法，属于环境保护和有色金属综合利用技术领域。特别涉及一种湿法炼锌过程中产出的铜镉渣和锌冶炼时产出的富镉烟尘的处理方法。
技术背景
在湿法炼锌过程中，为了获得高质量的金属锌，并且为了提高电流效率，降低电能消耗，在电解前需要将电解液中的杂质离子Co、Ni、Sb、Cu和Cd等净化除去。其中一般采用锌粉置换的方法除去Cu和Cd，产出含大量金属锌的铜镉渣。铜镉渣的主要成分为Zn、Cd、Cu金属及其它氧化物，还含少量As、Sb、Fe、Co、Ni等杂质，主要元素含量(％)：Zn 30～45、Cu 2～6、Cd 2～12、Fe 1～7。在锌精矿的焙烧过程中，产出含镉的富镉烟尘，其主要元素含量(％)：Zn 0.3～1、Cd 12～18、Pb 40～55。
绝大多数金属镉是以伴生资源的形式存在于锌矿中，作为金属锌冶炼的副产品加以回收。目前工业上提镉原料主要为铜镉渣、富镉烟尘。处理铜镉渣时，通常采用稀硫酸溶液浸出，加MnO2使Fe等氧化，并加入石灰水中和除去铁、砷和锑，调整浸出液pH值至3～4后，加入锌粉置换，产出海绵镉。海绵镉经自然氧化后，接着用40～70g/L的稀硫酸溶液浸出，加入KMnO4氧化并加入石灰水中和水解，进一步除去铁，过滤后的水溶液用新鲜海绵镉置换铜，产出含镉电解液，电解后获得纯金属镉。在铜镉渣的处理过程中，当浸出液的酸性较强时，在置换过程中产生AsH3、SbH3等剧毒气体，恶化生产条件，此外还有大量的H2放出，易发生爆炸等危险。
富镉烟尘则需经富集后，将含镉物料溶解，再用处理铜镉渣相同的方法获得含镉电解液，电解后产出纯金属镉。
采用上述工艺处理湿法炼锌过程中产生的含锌的铜镉渣或富镉烟尘，工艺十分复杂，处理周期长，所需要的化学原料种类和设备多，中间副产二次物料多。锌粉消耗量大，生产流程中累积的金属锌多，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的是：提供一种锌冶炼副产物的处理方法。首先用氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液常温浸出铜镉渣或富镉烟尘，然后用有机萃取剂萃取的方法脱铜，再以低电流密度电解法从含锌和镉的溶液中直接产出金属镉，取代锌粉置换方法。该方法利用现有锌冶炼过程中常用的锌电解生产设备，并且可以应用于锌矿物浸出液的直接脱镉净化过程。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
1、铜镉渣经自然空气氧化后，再在260～310℃温度下空气中热处理6～12h，而富镉烟尘不需要热处理。
2、热处理后的铜镉渣或富镉烟尘加入到氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液中，通入空气搅拌浸出。其中液固比3～8∶1，氨浓度10～50g/L，硫酸铵(或碳酸铵)150～300g/L，浸出时间4～20h，浸出温度15～40℃。
3、将浸出液过滤，用煤油稀释后含10～30％LIX984(或LIX984N)的有机萃取剂萃取铜，萃取时浸出液与有机萃取剂相比3～10∶1，萃取温度10～40℃；用170～200g/L的硫酸水溶液为反萃液，从萃铜有机相中反萃铜，反萃液与萃铜有机相的相比1∶1～6，反萃取温度10～40℃。反萃取后，含硫酸铜的反萃液送电解铜。
4、浸出液经萃铜后，加入到电解槽内，采用普通直流电源电解，电流密度40～110A/m2，电解时间6～12h，直至溶液中的镉离子浓度小于0.01g/L，产出金属镉产品。脱除铜、镉后的浸出液送锌提取工序。
本发明的优点和积极效果是：用氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液常温浸出铜镉渣或富镉烟尘，可使锌冶炼副产物中许多杂质不溶解，留在渣中，得到富集，便于进一步处理。而锌、铜和镉等溶解进入浸出液内，然后用有机萃取剂萃取的方法脱铜，只需一级萃取，铜的萃取率达到99.99％，铜反萃液可生产高纯铜产品。浸出液脱铜后，以低电流密度电解法处理含锌和镉的浸出液，由于电解时在镉未完全析出前，锌不析出，可直接产出金属镉，且电解后浸出液中镉离子浓度可小于0.01g/L，从而取代反复锌粉置换来获得海绵镉的方法，在电解过程中消除了铜与镉离子的相互干扰，分别获得较纯的铜、镉产品，电解后的浸出液可返回锌的生产流程。从而大大简化了处理工艺流程，缩短了生产周期，并降低了锌冶炼副产物的处理成本。该方法利用现有锌冶炼过程中常用的锌电解生产设备，并且可应用于锌矿物浸出液的直接脱镉净化过程。下面结合具体实施例对本发明实施方式作进一步说明。
具体实施方式
实施例一
本实施例提供一种锌冶炼副产物的处理方法，首先将铜镉渣在空气中热处理，用氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液常温浸出热处理后的铜镉渣，然后用有机萃取剂萃取的方法脱铜，再以低电流密度电解法从含锌和镉的溶液中直接产出金属镉。具体包括：取铜镉渣900g，其主要成分为(％)：Zn 36.51、Cu 3.63、Cd 7.85、Fe 2.55、As 0.05、Sb 0.02，在260～310℃温度下空气中热处理8h，冷却后倒入5L烧杯内，加入氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液3.5L，混合水溶液中氨浓度40g/L，硫酸铵(或碳酸铵)180g/L，通入空气搅拌浸出，浸出时间8h，浸出温度25℃。将浸出液过滤，在浸出液中加入用煤油稀释后含20％LIX984(或LIX984N)的有机萃取剂500mL萃取铜，萃取温度25℃，搅拌使有机萃取剂与浸出液充分混合，然后静止，澄清分层，待浸出液无铜蓝色后，将萃铜有机相与浸出液分离。用170g/L的硫酸水溶液200mL作为反萃液，与萃铜有机相混合，从萃铜有机相中反萃铜，反萃取温度25℃。反萃取后，含硫酸铜的反萃液送电解铜。电解铜时以铅钙锡合金为阳极，1Cr18Ni9Ti不锈钢板为阴极，采用普通直流电源电解，电流密度220A/m2，产出含量大于99.9％的纯铜。浸出液经萃铜后，加入到除镉电解槽内，以铅银合金为阳极，铝板为阴极，采用普通直流电源电解，电流密度50A/m2，电解时间8.5h，从铝板上刮下粉末状的金属镉，获得镉产品。经分析，电解后溶液中的镉离子浓度小于0.008g/L。脱除铜、镉的浸出液送锌提取工序。
实施例二
本实施例提供一种锌冶炼副产物的处理方法，首先用氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液常温浸出富镉烟尘，然后用有机萃取剂萃取的方法脱铜，再以低电流密度电解法从含锌和镉的溶液中直接产出金属镉。具体包括：取富镉烟尘1000g，其主要成分为(％)：Zn 0.51、Pb 50.62、Cd 14.32、As 0.96，倒入5L烧杯内，加入氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液3.5L，混合水溶液中氨浓度40g/L，硫酸铵(或碳酸铵)120g/L，通入空气搅拌浸出，浸出时间12h，浸出温度45℃。浸出完后，将浸出液过滤。由于富镉烟尘中不含铜，不需要对浸出液进行萃取铜处理。将浸出液加入到除镉电解槽内，以铅银合金为阳极，铝板(或不锈钢板)为阴极，采用普通直流电源电解，电流密度50A/m2，电解时间11h，从铝板(或不锈钢板)上剥下沉积析出的金属镉，获得镉产品，电解后溶液中的镉离子浓度小于0.006g/L。经电解除镉后的浸出液送提取锌工序。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1、一种锌冶炼副产物的处理方法。其特征在于：首先用氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液常温浸出铜镉渣或富镉烟尘，然后用有机萃取剂萃取的方法脱铜，再以低电流密度电解法从含锌和镉的溶液中直接产出金属镉，取代锌粉置换方法。包括以下步骤：
(1)、铜镉渣经自然空气氧化后，再在260～310℃温度下空气中热处理6～12h，而富镉烟尘不需要热处理。
(2)、热处理后的铜镉渣或富镉烟尘加入到氨水与硫酸铵(或碳酸铵)的混合水溶液中，通入空气搅拌浸出。其中液固比3～8:1，氨浓度10～50g/L，硫酸铵(或碳酸铵)150～300g/L，浸出时间4～20h，浸出温度15～40℃。
(3)、将浸出液过滤，用煤油稀释后含10～30％LIX984(或LIX984N)的有机萃取剂萃取铜，萃取时浸出液与有机萃取剂相比3～10:1，萃取温度10～40℃；用170～200g/L的硫酸水溶液为反萃液，从萃铜有机相中反萃铜，反萃液与萃铜有机相的相比1:1～6，反萃取温度10～40℃。反萃取后，含硫酸铜的反萃液送电解铜。
(4)、浸出液经萃铜后，加入到电解槽内，采用普通直流电源电解，电流密度40～110A/m2，电解时间6～12h，直至溶液中的镉离子浓度小于0.01g/L，产出金属镉产品。脱除铜、镉后的浸出液送锌提取工序。
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