CN102534208B - 一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法 - Google Patents

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Abstract

一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法，将转化剂与原料同时加入搅拌磨反应器，原料与球磨介质的质量比为1∶10～30，转化剂与原料中含铁酸锌的质量比为0.2～1∶1；搅拌速度400～800r/min，活化转化反应时间1～3h，使原料中的铁酸锌转化为硫化锌；再向搅拌磨反应器中加入碱浓度为2～8mol/L的碱溶液和碳酸铅，机械搅拌浸出1～2h，经过滤使固液分离；浸出液经传统的电解方法提取金属锌后直接循环于下一个浸取流程；过滤得到的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，制成碳酸铅后再返回浸取工序重复使用，转化铅后的浸出渣可用于高炉炼铁原料，实现资源循环利用。本发明克服了低温条件下铁酸锌在碱溶液中基本不能溶解的难题，成本低，易控制，无环境污染。

Description

一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法
技术领域
本发明涉及一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法，属于有色金属回收和固体废物资源化技术领域。
背景技术
金属锌广泛应用于合金，铸造、电镀、印染业、医药业、橡胶业及电池等行业。金属锌已成为国计民生必不可少的重要金属材料，由于其用途的广泛性和经济性，使金属锌的生产量和消费量不断增加，根据国际铅锌研究小组（ILZSG）的统计，全世界锌消耗年均增长为2.7％，2010年年消耗锌为1254.1万吨。金属锌材料需求量的日益增大，带来了前所未有的资源和环境问题。一方面，需求的急剧增加导致了富矿和易选矿的迅速减少，锌冶炼行业逐步面临着原料供应短缺的危机；另一方面，金属锌生产和消费量的不断增加，使得含锌废渣、废料的产生量也随之不断增加，不仅浪费了资源，而且还会造成环境污染和生态破坏。处理利用低品位矿、复杂矿及含锌废渣等二次资源已成为锌冶金行业的持续健康发展亟待解决的问题。
含锌废渣和贫杂锌矿所含金属品位低且成分复杂，若应用传统酸法处理，原料中的硅转化为硅胶，固液分离难；其他金属无法选择性浸出，酸耗高，且净化流程复杂；原料中氯、氟的存在，易造成电解烧板。相对于传统酸法工艺，碱法工艺采用碱溶液浸出－除杂－电解的方法直接生产金属锌粉，具有流程简单、能耗低、原料适应性强、产品质量好、有利于环境保护和资源综合利用等优越性。但是含锌废渣或原料中的锌若主要以铁酸锌（ZnFe2O4）形态存在（如炼钢厂电弧炉粉尘、酸性浸出渣、贫杂氧化锌矿等），因铁酸锌是属于尖晶石（AB2O4）类型，晶格具有相当大的稳定性，一般酸碱浸难于溶出，传统的浓酸及高温工艺因存在对材料要求高、成本大、操作危险等缺点使其适用性受到限制。
发明内容
本发明公开了一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法，可以有效克服采用传统酸法处理，除硅胶困难及其他金属无法选择性浸出，酸耗高，且净化流程复杂，采用碱溶液浸出，因铁酸锌晶格具有相当大的稳定性，一般碱浸难于溶出等弊端。本发明方法不仅工艺简单、成本低廉，而且使得含铁酸锌废渣或贫杂锌矿中的铁酸锌成分大部分可溶解于碱溶液，直接从浸出液中电解生产金属锌粉，浸取转化后的废渣因基本不含元素锌，可作为高炉炼铁原料，避免了锌在钢铁企业内部循环富集，实现资源的循环利用。
研究发现：在有硫化合物存在和机械活化的条件下，含铁酸锌废渣或贫杂锌矿中的铁酸锌可以转化为硫化锌，而硫化锌在有铅化合物存在和机械活化的条件下，可以溶解于碱溶液中，铅则转化为硫化铅存在于浸出渣中。根据这一规律，本发明工艺在含铁酸锌废渣或贫杂锌矿中加入硫化物，通过机械活化作用，使铁酸锌得以转化，从而实现了铁酸锌的碱性湿法冶炼。
本发明技术方案是这样实现的：
一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法，按照如下步骤进行：
A)以含铁酸锌废渣或贫杂锌矿为原料，将转化剂与原料同时加入搅拌磨反应器中，原料与球磨介质的质量比为1:10～30，转化剂与原料中含铁酸锌的质量比为0.2～1:1；所述的转化剂为硫磺、硫化钠、硫化钡或硫化钙中的一种或几种；
B)机械搅拌速度400～800r/min，在反应器内通过搅拌使原料和介质一起研磨碰撞，在转化反应的同时进行磨细、活化，活化转化反应时间1～3h，反应完成后，原料中的铁酸锌转化为硫化锌；
C)再向搅拌磨反应器中加入碱浓度为2～8mol/L的碱溶液和碳酸铅，机械搅拌、浸出1～2h，经过滤，使固液分离；
D)浸出液经传统的电解方法提取金属锌后再直接循环于下一个浸取流程；
E)过滤得到的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，制成碳酸铅后再返回浸取工序重复使用，转化铅后的浸出渣可用于高炉炼铁原料，实现资源循环利用。
所述的搅拌磨反应器为碳钢或不锈钢制作，球磨介质为刚玉球或不锈钢球。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1．由于本发明采用了硫化物转化剂及机械活化方式，使得含铁酸锌废渣或贫杂锌矿中的铁酸锌成分大部分可溶解于碱溶液，克服了低温条件下铁酸锌在碱溶液中基本不能溶解的难题。
2．不需要高温焙烧和高温高酸条件；并可结合碱法炼锌工艺优点直接从浸出液中电解生产金属锌粉，提锌后废液返回浸出循环利用，实现了铁酸锌的低温直接湿法冶炼。
3．由于本发明的工艺过程中废渣都能利用，浸取转化后的废渣因基本不含元素锌，可作为高炉炼铁原料，避免了锌在钢铁企业内部循环富集，实现资源的循环利用。
4．由于本发明实现了铁酸锌的低温碱性直接浸出，成本低，易控制，无环境污染，可对含锌量3%以上的含铁酸锌废渣或贫杂锌矿进行有效的资源化利用，充分利用废弃资源，具有较好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
以江苏常州钢铁厂烟尘为原料，其化学成分如表1。经物相分析，其中ZnFe2O4占其中锌含量的81％，ZnO占19%。
表1江苏常州钢铁厂烟尘化学成分
将上述含铁酸锌烟尘原料100g加入到搅拌磨反应器中，同时加入12－50g的转化剂（按任意比例混合的市售工业级硫磺和硫化钠的混合物），以及原料：球磨介质质量比为1:25，球磨介质为刚玉球或不锈钢球，在400-800转/min的搅拌条件下，进行机械活化转化反应2h，反应完成后，原料中的铁酸锌转化为硫化锌；再加入碱浓度为2～8mol/L的碱溶液500ml和碳酸铅，机械搅拌浸出1h，使转化得到的硫化锌得以溶解后过滤，烟尘中锌的浸出率为92.9%，浸出液经电解提取金属锌后再直接循环于下一个浸取流程，过滤得到的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，制成碳酸铅后，再返回浸取工序重复使用，转化铅后的浸出渣用于高炉炼铁原料，实现资源循环利用。
实施例2
以云南个旧含铁酸锌废渣为原料，其化学成分如表2。经物相分析，其中ZnFe2O4占其中锌含量的73％，ZnS占2.5%，ZnSO4占24.5%。
表2云南蒙自锌精矿化学成分
Figure GDA00003001702700032
将上述含铁酸锌废渣100g加入到搅拌磨反应器中，同时加入5－25g的转化剂（按任意比例混合的市售工业级硫磺和硫化钡的混合物），以及原料：球磨介质质量比为1:20，球磨介质为刚玉球或不锈钢球，在400-800转/min的搅拌条件下，进行机械活化转化反应2h，反应完成后，原料中的铁酸锌转化为硫化锌；再加入碱浓度为2～8mol/L的碱溶液500ml和浸出反应促进剂碳酸铅，机械搅拌浸出1.5h，使转化得到的硫化锌得以溶解后过滤，烟尘中锌的浸出率为94.7%，浸出液经电解提取金属锌后再直接循环于下一个浸取流程，过滤得到的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，制成碳酸铅后再返回浸取工序重复使用，转化铅后的浸出渣用于高炉炼铁原料。
实施例3
以贵州赫章贫杂锌矿为原料，其化学成分如表3。经物相分析，其中ZnFe2O4占其中锌含量的47％，ZnO和Zn2SiO4占53%。
表3赫章贫杂锌矿化学成分（%）
Figure GDA00003001702700041
将上述含铁酸锌贫杂锌矿100g加入到搅拌磨反应器中，同时加入2－10g的转化剂（按任意比例混合的市售工业级硫磺和硫化钙的混合物），以及原料：球磨介质质量比为1:15，球磨介质为刚玉球或不锈钢球，在400-800转/min的搅拌条件下，进行机械活化转化反应2h，反应完成后，原料中的铁酸锌转化为硫化锌；再加入的碱浓度为2～8mol/L的碱溶液500ml和碳酸铅，机械搅拌浸出1h，使转化得到的硫化锌得以溶解后过滤，烟尘中锌的浸出率为91.3%，浸出液经电解提取金属锌后再直接循环于下一个浸取流程，过滤得到的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，制成碳酸铅后再返回浸取工序重复使用，转化铅后的浸出渣用于制砖或填埋。

Claims (2)

1.一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法，其特征在于按照如下步骤进行： 
A)以含铁酸锌废渣或贫杂锌矿为原料，将转化剂与原料同时加入搅拌磨反应器中，原料与球磨介质的质量比为1:10～30，转化剂与原料中含铁酸锌的质量比为0.2～1:1；所述的转化剂为硫磺、硫化钠、硫化钡或硫化钙中的一种或几种； 
B)机械搅拌速度400～800r/min，在反应器内通过搅拌使原料和介质一起研磨碰撞，在转化反应的同时进行磨细、活化，活化转化反应时间1～3h，反应完成后，原料中的铁酸锌转化为硫化锌； 
C)再向搅拌磨反应器中加入碱浓度为2～8mol/L的碱溶液和碳酸铅，机械搅拌、浸出1～2h，经过滤，使固液分离； 
D)浸出液经传统的电解方法提取金属锌后再直接循环于下一个浸取流程； 
E)过滤得到的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，制成碳酸铅后再返回浸取工序重复使用，转化铅后的浸出渣可用于高炉炼铁原料，实现资源循环利用。 
2.根据权利要求1所述的一种碱性浸出含铁酸锌废渣或贫杂锌矿的方法，其特征在于：所述的搅拌磨反应器为碳钢或不锈钢制作，球磨介质为刚玉球或不锈钢球。 
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