CN102851707B - 一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，各工艺步骤包括浸出，铅粉脱铜，电积脱铅—铸锭，硫化钠除铅，除砷锑和电积锌粉，其特征在于：先对冶炼烟灰进行化学成分分析，将氢氧化钠液浸出剂与冶炼烟灰进行浸出反应；在浸出液中加入电解铅粉脱铜；脱铜液经过电积产出电解铅粉；以硫化钠为除铅剂，分离沉淀脱铅液中的余铅；除去除铅后液中的砷锑；经过除砷锑后的净化液再经过电积产出锌粉，电解废液返回浸出工序中作碱浸出剂或进入净化工序中除去废液中杂质离子后再返回浸出工序作碱浸出剂循环使用。能够处理不同类型的含锌粉尘废料；操作简单，设备投资少；且锌、铅回收率高；整个工艺过程闭路循环，没有废水排放，环境友好。

Description

一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，涉及一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺。

背景技术

冶炼烟灰是铜火法冶炼过程中产生的固体废物，其中富含重金属锌、铜、镉、铅、锡，还含有大量硅、铝、砷、氯、氟、锑、锰、镍等。采用常规的湿法炼锌工艺处理冶炼烟灰，都会遇到硫酸锌溶液中氯和氟没有合适的净化方法，锌粉用量大，运行成本高等技术不足。

现有技术中如：《一种湿法炼锌工艺》公开号CN 1341760，对含锌矿或含锌工业废渣、烟尘通过浸取提纯后再进行电解，用pH值为8～9的氨水和氯化铵混合溶液在常温下充分搅拌浸取含锌物料，如氧化锌、氢氧化锌、碳酸锌、锌焙砂、锌渣灰，使锌与氨及NH₄Cl溶液络合溶解，溶解液净化后电积。但氨-氯化铵体系的一个明显不足之处是氨有刺激性气味，操作环境差，氨的损失量大，实际生产中需采用密封设备，因而会导致设备费用增加，同时带来操作上的不便。

又如：《一种从铜转炉烟灰中提取锌的方法》公开号CN101509083，首先将铜转炉烟灰用稀硫酸进行浸出；浸出液直接使用P204萃取分离，得到萃取液硫酸锌溶液和萃余液硫酸铜溶液。采用酸法浸出-萃取-电积工艺流程长，工序复杂，设备投资大，酸、碱和锌粉消耗量大，并且产生大量的硫酸钠废水。

再如：《一种用锌粉尘和锌浮渣生产金属锌粉的方法》公开号CN1817518，首先，将锌粉尘和锌浮渣粉碎到0.1—1mm，用强碱性溶液浸取后过滤，滤渣在水洗后用于制砖或填埋，滤液中加入分离剂，所得铅滤渣直接出售，滤液电解，在阴极上沉积获得一级金属锌粉。然后，在剩下的液体中加入碱，得到沉淀，过滤。在沉淀中加入洗渣水和除杂剂，过滤。将这两步的滤液混合后返回碱浸取，滤渣填埋。该项技术要求原料含杂质比较少，其净化方法对于含硅、铝、砷、锡、氯、氟高的原料比较难适应，硅、铝、砷、锡、氯、氟在碱性溶液中富集后，采取该法无法达到净化效果。

发明内容

本发明的目的在于利用碱浸出-净化除杂-电解提纯工艺技术，实现了在低运行成本下回收铜，并生产电解锌粉和电解铅粉产品；同时使得冶炼烟灰中共存的有价金属锡得到富集并且使其再次资源化。从而提供一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺。

本发明的技术方案通过以下过程实现的：

（1）浸出；（2）铅粉脱铜；（3）电积脱铅—铸锭；（4）硫化钠除铅；（5） 除砷锑；（6）电积锌粉；（7）电解废液净化。

（1）浸出

先对冶炼烟灰进行化学成分分析，按照氢氧化钠液浸出剂与冶炼烟灰的液固质量比5—13:1，浸出剂中游离碱150—250 g/L，在温度20—100 ℃下，反应0.5—4 h，浸出反应终点游离碱100—200 g/L，经过液固分离，得到澄清的浸出液和含锡的浸出渣；

（2）铅粉脱铜

在步骤（1）所述的浸出液中，加入浸出液中铜质量5—10倍的电解铅粉，在30—60℃下，反应0.5—2 h，液固分离；得到澄清的脱铜液和铜渣；

（3）电积脱铅

将步骤（2）所述脱铜液经过电积产出电解铅粉，电解时不锈钢板作阴、阳极；在20—100℃，1.9—2.8 V槽电压恒压电解0.5—5 h，当电流密度降至100—1000 A /m²时，停止电解；液固分离，得到澄清的脱铅液和铅粉，阴极上即产出含铅90—99％的铅粉； 铅粉也可以经过压滤、洗涤后，用工频感应炉熔化后浇注成铅锭产品；

（4）硫化钠除铅

以硫化钠为除铅剂，分离沉淀步骤（3）所述的脱铅液中的余铅，加入脱铅液中铅质量3—9倍的硫化钠，在30—100 ℃下，反应1—5 h；液固分离，得到澄清的除铅后液及硫化铅渣；

（5）除砷锑

在30—100 ℃条件下，在步骤（4）所述除铅后液中依次加入硫酸高铁、氧化钙，加入量分别为2—9 g/L，再加入硫化钠，硫化钠加入量为电积脱铅得到的脱铅液中铅质量的3~9倍，反应0.5—4 h；液固分离，得到澄清的净化液和铁盐渣；

（6）电积脱锌

步骤（5）所述的净化液经过电积产出锌粉；电解时不锈钢板做阴、阳极，槽电压2.4—3.4 V，电流密度500—1000 A/m²，温度30—60℃；电解出鱼鳞片状锌粉水洗后，经无水乙醇脱水，真空烘干即可成出售；

电解废液回步骤（1）所述浸出工序中作碱浸出剂或进入净化工序中除去废液中杂质离子后再返回步骤（1）所述浸出工序作碱浸出剂循环使用；

（7）电解废液净化

在步骤（6）所述电解废液中加入固体片碱，加入量为补充到电解废液中含碱量达到250—350 g/L，温度50—100 ℃，反应0.5—2 h后冷却，静止，液固分离，得到电解废液净化液和共沉渣；

电解废液净化液返回步骤（1）所述浸出工序作碱浸出剂循环使用。

本发明的有益效果：

（1）该工艺对来料适应性广，能够处理不同类型的含锌粉尘废料；

（2）该工艺流程操作简单，设备要求不高，投资少；

（3）采用碱浸-电积提纯技术，使得冶炼烟灰中铅、锌及部分铜得到回收利用，制备出了合格的的金属锌和金属铅产品，且锌、铅回收率高；

（4）该工艺过程采用全湿法流程，整个工艺过程闭路循环，没有废水排放，环境友好；

（5）电积制备的锌粉活性高，市场价值大；

（6）该工艺电解废液净化过程采用加碱共沉法，在过饱和及共沉作用驱动下，废液中主要杂质CO₃ ^2-、SiO₃ ^2-、SO₄ ^2-、Cl^-、F^-结晶析出，废电解液中其他杂质，如铁、铜、砷、锰、镁、钙、铬、镉、锑等都有一定量的析出。

附图说明

图1是本发明实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

本发明通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。

按照1图所示工艺进行操作。

一种典型的冶炼烟灰化学成分见表1。

① 浸出

按照氢氧化钠液浸出剂与冶炼烟灰的液固质量比10:1，浸出剂中游离碱200 g/L，在温度80 ℃下，反应5 h，浸出反应终点游离碱160 g/L，经过液固分离，得到澄清的浸出液（含锌、铅、铜和杂质铁、砷、锑等）和含锡的浸出渣；

② 铅粉脱铜

在步骤①所述的澄清浸出液中加入浸出液中铜质量5倍的电解铅粉，在60℃下，反应2.5 h，液固分离；得到澄清的脱铜液和铜渣；

③ 电积脱铅

在步骤②所述脱铜后的的富铅溶液经过电积产出电解铅粉，电解时不锈钢板作阴、阳极。在40℃，1.9 V槽电压恒压电解5 h，当电流密度降至200 A /m²时，停止电解。液固分离，得到澄清的脱铅液和铅渣，阴极上即产出含铅90—99％的铅粉， 铅粉经过压滤、洗涤后，用工频感应炉熔化后浇注成铅锭产品；

④ 硫化钠除铅

以硫化钠为除铅剂，分离沉淀步骤③的电积脱铅液中的余铅，加入脱铅液中铅质量9倍的硫化钠，在85 ℃下，反应2 h。液固分离，得到澄清的除铅后液及硫化铅渣；

⑤ 除砷锑

在85 ℃条件下，在步骤④所述除铅液中依次加入硫酸高铁、氧化钙，加入量分别为2 g/L，步骤④所述硫化钠加入量的1.0倍，反应4 h。液固分离，得到澄清的净化液和铁盐渣；

⑥ 电积脱锌

对步骤⑤所述的澄清净化液经过电积产出锌粉；电解时不锈钢板做阴、阳极，槽电压3.4 V，电流密度600 A/m²，温度30℃。电解出鱼鳞片状锌粉水洗后，经无水乙醇脱水，真空烘干即成品出售；

⑦ 电解废液净化

在步骤⑥所述电解废液中加入固体片碱，加入量为补充到电解废液中含碱量达到300 g/L，温度90℃，反应2 h后冷却，静止，液固分离，得到电解废液净化液和共沉渣；

电解废液净化液返回步骤①所述浸出工序作碱浸出剂循环使用。

Claims (7)

1.一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，各工艺步骤包括浸出，铅粉脱铜，电积脱铅—铸锭，硫化钠除铅， 除砷锑和电积锌粉，其特征在于：先对冶炼烟灰进行化学成分分析，将氢氧化钠液浸出剂与冶炼烟灰进行浸出反应； 在浸出液中加入电解铅粉脱铜；脱铜液经过电积产出电解铅粉；以硫化钠为除铅剂，分离沉淀脱铅液中的余铅；除去除铅后液中的砷锑；经过除砷锑后的净化液再经过电积产出锌粉，电解废液返回浸出工序中作碱浸出剂或进入净化工序中除去废液中杂质离子后再返回浸出工序作碱浸出剂循环使用；

所述浸出的工艺为：按照氢氧化钠液浸出剂与冶炼烟灰的液固质量比5—13:1，浸出剂中游离碱150—250 g/L，在温度20—100 ℃下，反应0.5—4 h，浸出反应终点游离碱100—200 g/L，经过液固分离，得到澄清的浸出液和含锡的浸出渣；

所述除砷锑的工艺为：在30—100 ℃条件下，在上一工序的除铅后液中依次加入硫酸高铁、氧化钙，加入量分别为2—9 g/L，再加入硫化钠，硫化钠加入量为电积脱铅得到的脱铅液中铅质量的3~9倍，反应0.5—4 h；液固分离，得到澄清的净化液和铁盐渣。

2.根据权利要求1所述的一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，其特征在于所述铅粉脱铜的工艺为： 在上一工序的浸出液中，加入浸出液中铜质量5—10倍的电解铅粉，在30—60℃下，反应0.5—2 h，液固分离；得到澄清的脱铜液和铜渣。

3.根据权利要求1所述的一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，其特征在于所述电积脱铅的工艺为：将上一工序的脱铜液经过电积产出电解铅粉，电解时不锈钢板作阴、阳极；在20—100℃，1.9—2.8 V槽电压恒压电解0.5—5 h，当电流密度降至100—1000 A /m²时，停止电解；液固分离，得到澄清的脱铅液和铅粉，阴极上即产出含铅90—99％的铅粉。

4.根据权利要求1所述的一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，其特征在于所述硫化钠除铅的工艺为：以硫化钠为除铅剂，分离沉淀上一工序的脱铅液中的余铅，加入脱铅液中铅质量3—9倍的硫化钠，在30—100 ℃下，反应1—5 h；液固分离，得到澄清的除铅后液及硫化铅渣。

5.根据权利要求1所述的一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，其特征在于所述电积脱锌的工艺为：上一工序的净化液经过电积产出锌粉；电解时不锈钢板做阴、阳极，槽电压2.4—3.4 V，电流密度500—1000 A/m²，温度30—60℃；电解出鱼鳞片状锌粉水洗后，经无水乙醇脱水，真空烘干即可成出售；

电解废液回浸出工序中作碱浸出剂或进入净化工序中除去废液中杂质离子后再返回浸出工序作碱浸出剂循环使用。

6.根据权利要求1所述的一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，其特征在于所述电解废液净化的工艺为：在电积脱锌工序中产生的电解废液中加入固体片碱，加入量为补充到电解废液中含碱量达到250—350 g/L，温度50—100 ℃，反应0.5—2 h后冷却，静止，液固分离，得到电解废液净化液和共沉渣；电解废液净化液返回浸出工序作碱浸出剂循环使用。

7.根据权利要求1所述的一种碱浸法从冶炼烟灰中回收生产电解锌粉和铅粉的工艺，其特征在于由以下的工艺步骤完成：

①浸出

先对冶炼烟灰进行化学成分分析，按照氢氧化钠液浸出剂与冶炼烟灰的液固质量比5—13:1，浸出剂中游离碱150—250 g/L，在温度20—100 ℃下，反应0.5—4 h，浸出反应终点游离碱100—200 g/L，经过液固分离，得到澄清的浸出液和含锡的浸出渣；

②铅粉脱铜

在步骤①所述的浸出液中，加入浸出液中铜质量5—10倍的电解铅粉，在30—60℃下，反应0.5—2 h，液固分离；得到澄清的脱铜液和铜渣；

③电积脱铅

将步骤②所述脱铜液经过电积产出电解铅粉，电解时不锈钢板作阴、阳极；在20—100℃，1.9—2.8 V槽电压恒压电解0.5—5 h，当电流密度降至100—1000 A /m²时，停止电解；液固分离，得到澄清的脱铅液和铅粉，阴极上即产出含铅90—99％的铅粉, 铅粉也可以经过压滤、洗涤后，用工频感应炉熔化后浇注成铅锭产品；

④硫化钠除铅

以硫化钠为除铅剂，分离沉淀步骤③所述的脱铅液中的余铅，加入脱铅液中铅质量3—9倍的硫化钠，在30—100 ℃下，反应1—5 h；液固分离，得到澄清的除铅后液及硫化铅渣；

⑤除砷锑

在30—100 ℃条件下，在步骤④所述除铅后液中依次加入硫酸高铁、氧化钙，加入量分别为2—9 g/L，再加入硫化钠，硫化钠加入量为电积脱铅得到的脱铅液中铅质量的3~9倍，反应0.5—4 h；液固分离，得到澄清的净化液和铁盐渣；

⑥电积脱锌

步骤⑤所述的净化液经过电积产出锌粉；电解时不锈钢板做阴、阳极，槽电压2.4—3.4 V，电流密度500—1000 A/m²，温度30—60℃；电解出鱼鳞片状锌粉水洗后，经无水乙醇脱水，真空烘干即可成出售；

电解废液回步骤①所述浸出工序中作碱浸出剂或进入净化工序中除去废液中杂质离子后再返回步骤①所述浸出工序作碱浸出剂循环使用；

⑦电解废液净化

在步骤⑥所述电解废液中加入固体片碱，加入量为补充到电解废液中含碱量达到250—350 g/L，温度50—100 ℃，反应0.5—2 h后冷却，静止，液固分离，得到电解废液净化液和共沉渣；

电解废液净化液返回步骤①所述浸出工序作碱浸出剂循环使用。