CN103352127A - 超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法 - Google Patents

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彭金辉
王欣
杨大锦
巨少华
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Abstract

本发明提供一种超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法,属超声波应用技术领域。以锌烟尘浸出渣为原料,将浸出渣烘干至恒重,以液固比为3~8:1加入浓度为70~170g/L的酸液,在55~85℃下,再对混合液以超声波辐射进行强化浸出1~3h,超声波频率为20~25KHz,每升混合液分配的超声波功率80~160W,经固液分离得到浸出液,再进行后续净化,经电积回收金属锌。本发明超声波辐射阶段产生大量的热,提供酸浸温度条件,无需额外加热;回收绝大部分的锌;相比常规热酸浸出,明显缩短了浸出时间,降低了浸出酸度和浸出温度,提高了浸出率。

Description

超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法
技术领域
本发明涉及一种利用超声波强化浸出从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法,属超声波应用技术领域。
背景技术
锌是重要的有色金属原料,是铝、铜、锰之外,世界年消耗量最大的金属,而我国是世界第一产锌大国。锌在现代生产和生活中都具有举足轻重的地位,其用途十分广泛。国内大部分开采的锌矿中常伴生有8~15%的铁,经目前锌的常规冶炼工艺(焙烧-浸出-电积工艺)在焙烧阶段不可避免由锌及铁氧化生成尖晶石结构的铁酸锌。因铁酸锌的化学性质稳定,常规湿法冶金中的中性浸出及酸浸出很难使其完全溶解,常需要苛刻的高温,高压浸出条件;而锌矿中伴生的铅,也在焙烧过程中生成难溶于的硫酸铅,在浸出过程中覆盖在矿物颗粒表面,阻碍锌于酸的反应;因上述硫酸铅及铁酸锌物质的存在,导致锌的总体回收率仅有75~80%,且产生大量浸出渣。
为解决湿法浸出渣铁酸锌中锌的回收问题,主要的湿法和火法工艺有烟化法(201010286118.7),还原焙烧(201110096566.5),电热法(91107379.5),热酸浸出法(201110286158.6),但都不够完善,火法工艺一般存在劳动强度较大,锌回收率不高,能耗大,环境污染严重等问题,并且在高温阶段中形成的固溶体具有较高的硬度,给后期磨矿带来一定的困难,后续难以采用常规方法回收其中的有价金属,造成大量炉渣堆积;而现有的湿法工艺存在工艺复杂,设备要求高,一次投入成本较高等问题。且高酸、高温条件提高了运行成本,使得大量的铁元素进入溶液,造成电积液处理负担及工艺负荷增加,同时对于硫酸铅难溶物也没有较好的处理方法。因此,如何从高铁、高铅含锌体系中回收锌已经成为制约锌冶金行业发展的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过超声波强化浸出回收锌烟尘浸出渣中锌的方法。以锌烟尘浸出渣为原料,经过超声波空化现象在溶液中造成的局部高温高压,提供铁酸锌分解所需要的苛刻条件,并且利用超声波的机械效应,对酸浸颗粒表面的硫酸铅进行剥离,从而使得锌的回收率大大提高,本方法不仅解决了锌冶炼过程中铁酸锌和硫酸铅存在的难题,而且以浸出渣为原料,减少大量浸出渣堆存造成的环境污染问题。
本发明通过下列技术方案实现:一种超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法,经过下列各步骤:
以锌烟尘浸出渣为原料,将浸出渣烘干至恒重,以液固比为3~8:1加入浓度为70~170g/L的酸液,在55~85℃下,再对混合液以超声波辐射进行强化浸出1~3h,经固液分离得到浸出液,再进行后续净化,经电积回收金属锌。
所述超声波辐射的条件是:超声波频率为20~25KHz,每升混合液分配的超声波功率80~160W。
所述酸液为硫酸溶液。
本发明的原理:
(1)对锌烟尘浸出渣的主成分进行测定如表1,并对物相进行XRD分析如图2所示:
表1
(2)超声波辐射在液体中产生的巨大能量除能使物质质点获得一个很大的加速度外,还能引起“空化作用”。超声波是一种机械波,需要能量载体来传播。在正压相位时,超声波对介质分子挤压,改变了介质原有的密度,使其增大;在负压相位时,超声波对介质分子挤压,介质的密度则减少。当用足够振幅的超声波作用液体介质时,在负压区内的分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离,液体介质就会发生断裂,形成微泡。微泡进一步长大成为空化气泡,这些气泡可以随着声场的变化而继续长大,直到负压达到最大值,在紧接着的压缩过程中,这些空化气泡被压缩,其体积缩小,有的甚至完全消失,当脱出超声波的共振相位时,空化气泡内压强已不再稳定了,即空化气泡内的压强已不能支撑其自身的大小,开始破灭。在破灭过程中,小泡内部可以达到上千度高温和上千个大气压。在小泡突然被压缩过程中,液体以极高速度填充于空腔,使小泡附近的液体或固体都受到上千个大气压和强烈的冲击波。这种局部高温高压、高梯度流等作用,使得在超声波场下的化学反应容易进行,从而达到强化化工过程。
(3)常规及超声波强化浸出后浸出渣的SEM分析,形貌对比如图3和4所示(图3为常规浸出,图4为超声波浸出)。
本发明使浸出渣中锌的回收率达到87%以上,铁的浸出率18~30%,铅的浸出率仅24~45%,实现锌的回收。本发明工艺流程简单,处理效果好,不仅能解决常规湿法练锌中铁酸锌溶解的难题,而且能高效回收锌等有价金属,解决大量废弃渣堆存造成的环境污染及资源浪费问题。
本发明的优势:
(1)超声波辐射阶段产生大量的热,提供酸浸温度条件,无需额外加热;
(2)回收绝大部分的锌;
(3)相比常规热酸浸出,明显缩短了浸出时间,降低了浸出酸度和浸出温度,提高了浸出率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图;
图2为锌烟尘浸出渣的XRD图谱;
图3为传统方法浸出后浸出渣的SEM分析图;
图4为本发明超声波强化浸出后浸出渣的SEM分析图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
以云南某冶金厂的锅炉尘锌烟尘浸出渣为原料,成分如表1所示,其中主要含金属物质为ZnFe2O4、PbSO4,如图2所示。将浸出渣烘干至恒重,以液固比为8:1加入浓度为150g/L的硫酸溶液,在75℃下,再对混合液以超声波辐射进行强化浸出3h,超声波辐射的条件是:超声波频率为20KHz,每升混合液分配的超声波功率80W,经固液分离得到浸出液,再进行后续净化,经电积回收金属锌。锌的回收率达到83%,铅的浸出率为27%,铁的浸出率为19%。
实施例2
以锌烟尘浸出渣为原料,将浸出渣烘干至恒重,以液固比为3:1加入浓度为170g/L的硫酸溶液,在55℃下,再对混合液以超声波辐射进行强化浸出2h,超声波辐射的条件是:超声波频率为25KHz,每升混合液分配的超声波功率100W,经固液分离得到浸出液,再进行后续净化,经电积回收金属锌。锌的回收率达到86%,铅的浸出率为37%,铁的浸出率为23%。
实施例3
以锌烟尘浸出渣为原料,将浸出渣烘干至恒重,以液固比为6:1加入浓度为70g/L的硫酸溶液,在85℃下,再对混合液以超声波辐射进行强化浸出1h,超声波辐射的条件是:超声波频率为22KHz,每升混合液分配的超声波功率160W,经固液分离得到浸出液,再进行后续净化,经电积回收金属锌。锌的回收率达到87%,铅的浸出率为42%,铁的浸出率为29%。

Claims (3)

1.一种超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法,其特征在于经过下列各步骤:
以锌烟尘浸出渣为原料,将浸出渣烘干至恒重,以液固比为3~8:1加入浓度为70~170g/L的酸液,在55~85℃下,再对混合液以超声波辐射进行强化浸出1~3h,经固液分离得到浸出液,再进行后续净化,经电积回收金属锌。
2.根据权利要求1所述的超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法,其特征在于:所述超声波辐射的条件是:超声波频率为20~25KHz,每升混合液分配的超声波功率80~160W。
3.根据权利要求1或2所述的超声波辅助从锌烟尘浸出渣中回收锌的方法,其特征在于:所述酸液为硫酸溶液。
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