CN103468963A - 一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，它包括以下步骤：S1.原料浆化；S2.中性浸出；S3.过滤；S4.沉锗；S5.沉铟；S6.沉铜；S7.浓缩结晶；S8.电极富集。本发明采用浓缩结晶法直接从硫酸锌、硫酸镉的混合溶液中分离锌、镉，节约了锌粉、降低了生产成本，简化了生产工序。应用本发明，能够以低成本、低能耗回收和利用含锌废渣中锌、铁、铜、镉等有价金属，实现含锌废渣高价值综合利用的目的。本发明具有工艺简单、操作方便、成本低廉、能耗低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程领域，具体涉及一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法。
背景技术
随着有色金属的采选冶、化工等生产活动能过的日渐频繁，产生的工业废渣不论是从数量上还是从种类上都大大增加，工业废渣的排放和堆存不仅占用大量土地，而且其中含有的镉等有色金属，对环境构成极大的污染和威胁。现有的有色金属危险废弃物处理技术，有固化填埋、投海、焚烧等技术，这类技术存在占用耕地、浪费资源、成本高、有远期环境二次污染隐患等缺点。
有色金属危险废弃物的无害化资源化处理技术，一直是国内外研究的重点。现有技术有火法技术和湿法技术两类。前者成本较高。现有湿法技术主要工艺步骤包括：浸出-固液分离-浸化富集-提取金属或化合物。浸出是对有色金属废料进行选择性浸出，使其中的重金属成分溶出。浸出溶解主要有酸浸和氨浸两种工艺。酸浸法是湿法冶金中常用的浸出方式之一，其反应时间短，浸出效率高，通过酸浸大部分金属物质能以离子态或络合离子态溶出。氨浸是以氨或氨加铵盐作浸出剂，对装置的密封性要求较高，其优越性是可以选择性溶解铜、锌、钴、银、镍等金属，而铁、铬、钙、铝等则大多被抑制在浸出余渣中。目标金属进入液相后，利用直接过滤或加压抽滤等方式使浸出液和残渣固液分离，再把浸出液中的铜、镍净化富集后分离提取出来。比较成熟的净化富集技术包括：化学沉淀、溶剂萃取、离子交换等方法，净化富集步骤完成后，便可用结晶法来分离回收有色金属废料中铜、镍等金属资源，若对产品纯度有更高要求，则是采用肼还原分离法、氢还原分离法、电解法或结晶法，最终以金属或金属盐的形式回收。但传统的回收方法存在浸出液除杂工艺复杂、回收率低、工艺耗能大、回收过程中加入锌粉，具有成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种工艺流程简单、富集率高、分离效果好的从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法；应用本发明，能够以低成本、低能耗回收和利用含锌废渣中锌、铁、铜、镉等有价金属，实现含锌废渣高价值综合利用的目的。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，它包括以下步骤：
S1. 原料浆化：含锌废渣粉碎后入调浆池，加入收集的生产废水充分搅拌制成浆料液；
S2. 中性浸出：将步骤S1所得的浆料液泵入浸出反应釜，然后打入浓度为150～200g/ml硫酸，硫酸与浆料液的体积比为3～6:1；同时加热浸出反应釜65～75℃，搅拌至反应终点pH为4.5～5.5，得浸出矿浆；
S3. 过滤：将步骤S2所得浸出矿浆通过过滤机进行过滤，得滤渣与浸出滤液；浸出滤液进入下道工序，滤渣经酸性浸出与除铁后再次过滤，所得滤液打入步骤S2中的浸出反应釜；
S4. 沉锗：将步骤S3所得浸出滤液打入沉锗反应釜中，缓慢加入已溶化的丹宁液，搅拌25～35min后静置，静置25～35min后再进行过滤分离，得丹宁锗滤渣和除锗滤液；其中丹宁液的浓度为92～108g/ml，丹宁液的加入量为除锗溶液中锗含量的25～40倍；
S5. 沉铟：将步骤S4所得除锗滤液打入沉铟反应釜，蒸汽加温至48～54℃后缓慢加入次氧化锌粉，搅拌至溶液pH值4.5～5.5后停止加入，静置28～35min后进行过滤分离，得含铟滤渣及除铟滤液；
S6. 沉铜：将步骤S5所得除铟滤液打入沉铜反应釜，蒸汽加温至48～54℃后缓慢加入锌粉，搅拌至溶液中铜离子低于0.01g/L时停止加入，反应38～45min后过滤分离，得含铜滤渣和除铜滤液；
S7. 浓缩结晶：将步骤S6所得除铜滤液打入不锈钢浓缩罐，蒸汽加温到120～140℃至硫酸锌浓度40～45波美度后冷却，冷却温度为20～30℃，有晶体析出后进行离心分离，所得固体为硫酸锌，分离的滤液送入下道工序；
S8. 电极富集：将步骤S7分离所得的滤液送入电解槽中进行电解富集，电流密度为48～54A/m2，电压2～2.2V，循环量4.8～5.2m3/h，通过电解富集可得纯度为99.5%的电解镉。
本发明具有以下优点：与传统工艺相比，本发明不用加入锌粉从硫酸锌溶液中置换硫酸铬为海绵镉，而是采用浓缩结晶法直接从硫酸锌、硫酸镉的混合溶液中分离锌、镉，节约了锌粉、降低了生产成本，简化了生产工序。应用本发明，能够以低成本、低能耗回收和利用含锌废渣中锌、铁、铜、镉等有价金属，实现含锌废渣高价值综合利用的目的。本发明具有工艺简单、操作方便、成本低廉、能耗低等优点。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1：一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，它包括以下步骤：
S1. 原料浆化：含锌废渣粉碎后入调浆池，加入收集的生产废水充分搅拌制成浆料液；
S2. 中性浸出：将步骤S1所得的浆料液泵入浸出反应釜，然后打入浓度为150g/ml硫酸，硫酸与浆料液的体积比为3:1；同时加热浸出反应釜65℃，搅拌至反应终点pH为4.5，得浸出矿浆；
S3. 过滤：将步骤S2所得浸出矿浆通过过滤机进行过滤，得滤渣与浸出滤液；浸出滤液进入下道工序，滤渣经酸性浸出与除铁后再次过滤，所得滤液打入步骤S2中的浸出反应釜；S4. 沉锗：将步骤S3所得浸出滤液打入沉锗反应釜中，缓慢加入已溶化的丹宁液，搅拌25min后静置，静置25min后再进行过滤分离，得丹宁锗滤渣和除锗滤液；其中丹宁液的浓度为92g/ml，丹宁液的加入量为除锗溶液中锗含量的25倍；
S5. 沉铟：将步骤S4所得除锗滤液打入沉铟反应釜，蒸汽加温至48℃后缓慢加入次氧化锌粉，搅拌至溶液pH值4.5后停止加入，静置28min后进行过滤分离，得含铟滤渣及除铟滤液；
S6. 沉铜：将步骤S5所得除铟滤液打入沉铜反应釜，蒸汽加温至48℃后缓慢加入锌粉，搅拌至溶液中铜离子低于0.01g/L时停止加入，反应38min后过滤分离，得含铜滤渣和除铜滤液；
S7. 浓缩结晶：将步骤S6所得除铜滤液打入不锈钢浓缩罐，蒸汽加温到120℃至硫酸锌浓度40波美度后冷却，冷却温度为20℃，有晶体析出后进行离心分离，所得固体为硫酸锌，分离的滤液送入下道工序；
S8. 电极富集：将步骤S7分离所得的滤液送入电解槽中进行电解富集，电流密度为48A/m2，电压2V，循环量4.8m3/h，通过电解富集可得纯度为99.5%的电解镉。
实施例2：一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，它包括以下步骤：
S1. 原料浆化：含锌废渣粉碎后入调浆池，加入收集的生产废水充分搅拌制成浆料液；
S2. 中性浸出：将步骤S1所得的浆料液泵入浸出反应釜，然后打入浓度为200g/ml硫酸，硫酸与浆料液的体积比为6:1；同时加热浸出反应釜75℃，搅拌至反应终点pH为5.5，得浸出矿浆；
S3. 过滤：将步骤S2所得浸出矿浆通过过滤机进行过滤，得滤渣与浸出滤液；浸出滤液进入下道工序，滤渣经酸性浸出与除铁后再次过滤，所得滤液打入步骤S2中的浸出反应釜；S4. 沉锗：将步骤S3所得浸出滤液打入沉锗反应釜中，缓慢加入已溶化的丹宁液，搅拌35min后静置，静置35min后再进行过滤分离，得丹宁锗滤渣和除锗滤液；其中丹宁液的浓度为108g/ml，丹宁液的加入量为除锗溶液中锗含量的40倍；
S5. 沉铟：将步骤S4所得除锗滤液打入沉铟反应釜，蒸汽加温至54℃后缓慢加入次氧化锌粉，搅拌至溶液pH值5.5后停止加入，静置35min后进行过滤分离，得含铟滤渣及除铟滤液；
S6. 沉铜：将步骤S5所得除铟滤液打入沉铜反应釜，蒸汽加温至54℃后缓慢加入锌粉，搅拌至溶液中铜离子低于0.01g/L时停止加入，反应45min后过滤分离，得含铜滤渣和除铜滤液；
S7. 浓缩结晶：将步骤S6所得除铜滤液打入不锈钢浓缩罐，蒸汽加温到140℃至硫酸锌浓度45波美度后冷却，冷却温度为30℃，有晶体析出后进行离心分离，所得固体为硫酸锌，分离的滤液送入下道工序；
S8. 电极富集：将步骤S7分离所得的滤液送入电解槽中进行电解富集，电流密度为54A/m2，电压2.2V，循环量5.2m3/h，通过电解富集可得纯度为99.5%的电解镉。
实施例3：一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，它包括以下步骤：
S1. 原料浆化：含锌废渣粉碎后入调浆池，加入收集的生产废水充分搅拌制成浆料液；
S2. 中性浸出：将步骤S1所得的浆料液泵入浸出反应釜，然后打入浓度为160g/ml硫酸，硫酸与浆料液的体积比为3～6:1；同时加热浸出反应釜65～75℃，搅拌至反应终点pH为4.8，得浸出矿浆；
S3. 过滤：将步骤S2所得浸出矿浆通过过滤机进行过滤，得滤渣与浸出滤液；浸出滤液进入下道工序，滤渣经酸性浸出与除铁后再次过滤，所得滤液打入步骤S2中的浸出反应釜；
S4. 沉锗：将步骤S3所得浸出滤液打入沉锗反应釜中，缓慢加入已溶化的丹宁液，搅拌28min后静置，静置30min后再进行过滤分离，得丹宁锗滤渣和除锗滤液；其中丹宁液的浓度为96g/ml，丹宁液的加入量为除锗溶液中锗含量的30倍；
S5. 沉铟：将步骤S4所得除锗滤液打入沉铟反应釜，蒸汽加温至50℃后缓慢加入次氧化锌粉，搅拌至溶液pH值5后停止加入，静置30min后进行过滤分离，得含铟滤渣及除铟滤液；
S6. 沉铜：将步骤S5所得除铟滤液打入沉铜反应釜，蒸汽加温至50℃后缓慢加入锌粉，搅拌至溶液中铜离子低于0.01g/L时停止加入，反应40min后过滤分离，得含铜滤渣和除铜滤液；
S7. 浓缩结晶：将步骤S6所得除铜滤液打入不锈钢浓缩罐，蒸汽加温到130℃至硫酸锌浓度42波美度后冷却，冷却温度为24℃，有晶体析出后进行离心分离，所得固体为硫酸锌，分离的滤液送入下道工序；
S8. 电极富集：将步骤S7分离所得的滤液送入电解槽中进行电解富集，电流密度为50A/m2，电压2.1V，循环量5m3/h，通过电解富集可得纯度为99.5%的电解镉。
实施例4：一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，它包括以下步骤：
S1. 原料浆化：含锌废渣粉碎后入调浆池，加入收集的生产废水充分搅拌制成浆料液；
S2. 中性浸出：将步骤S1所得的浆料液泵入浸出反应釜，然后打入浓度为180g/ml硫酸，硫酸与浆料液的体积比为5:1；同时加热浸出反应釜72℃，搅拌至反应终点pH为5.2，得浸出矿浆；
S3. 过滤：将步骤S2所得浸出矿浆通过过滤机进行过滤，得滤渣与浸出滤液；浸出滤液进入下道工序，滤渣经酸性浸出与除铁后再次过滤，所得滤液打入步骤S2中的浸出反应釜；S4. 沉锗：将步骤S3所得浸出滤液打入沉锗反应釜中，缓慢加入已溶化的丹宁液，搅拌32min后静置，静置30min后再进行过滤分离，得丹宁锗滤渣和除锗滤液；其中丹宁液的浓度为106g/ml，丹宁液的加入量为除锗溶液中锗含量的35倍；
S5. 沉铟：将步骤S4所得除锗滤液打入沉铟反应釜，蒸汽加温至52℃后缓慢加入次氧化锌粉，搅拌至溶液pH值5.2后停止加入，静置32min后进行过滤分离，得含铟滤渣及除铟滤液；
S6. 沉铜：将步骤S5所得除铟滤液打入沉铜反应釜，蒸汽加温至52℃后缓慢加入锌粉，搅拌至溶液中铜离子低于0.01g/L时停止加入，反应42min后过滤分离，得含铜滤渣和除铜滤液；
S7. 浓缩结晶：将步骤S6所得除铜滤液打入不锈钢浓缩罐，蒸汽加温到135℃至硫酸锌浓度43波美度后冷却，冷却温度为28℃，有晶体析出后进行离心分离，所得固体为硫酸锌，分离的滤液送入下道工序；
S8. 电极富集：将步骤S7分离所得的滤液送入电解槽中进行电解富集，电流密度为52A/m2，电压2V，循环量5.2m3/h，通过电解富集可得纯度为99.5%的电解镉。
Claims (2)
1.一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
S1. 原料浆化：含锌废渣粉碎后入调浆池，加入收集的生产废水充分搅拌制成浆料液；
S2. 中性浸出：将步骤S1所得的浆料液泵入浸出反应釜，然后打入浓度为150～200g/ml硫酸，硫酸与浆料液的体积比为3～6:1；同时加热浸出反应釜65～75℃，搅拌至反应终点pH为4.5～5.5，得浸出矿浆；
S3. 过滤：将步骤S2所得浸出矿浆通过过滤机进行过滤，得滤渣与浸出滤液；浸出滤液进入下道工序，滤渣经酸性浸出与除铁后再次过滤，所得滤液打入步骤S2中的浸出反应釜；S4. 沉锗：将步骤S3所得浸出滤液打入沉锗反应釜中，缓慢加入已溶化的丹宁液，搅拌25～35min后静置，静置25～35min后再进行过滤分离，得丹宁锗滤渣和除锗滤液；其中丹宁液的浓度为92～108g/ml，丹宁液的加入量为除锗溶液中锗含量的25～40倍；
S5. 沉铟：将步骤S4所得除锗滤液打入沉铟反应釜，蒸汽加温至48～54℃后缓慢加入次氧化锌粉，搅拌至溶液pH值4.5～5.5后停止加入，静置28～35min后进行过滤分离，得含铟滤渣及除铟滤液；
S6. 沉铜：将步骤S5所得除铟滤液打入沉铜反应釜，蒸汽加温至48～54℃后缓慢加入锌粉，搅拌至溶液中铜离子低于0.01g/L时停止加入，反应38～45min后过滤分离，得含铜滤渣和除铜滤液；
S7. 浓缩结晶：将步骤S6所得除铜滤液打入不锈钢浓缩罐，蒸汽加温到120～140℃至硫酸锌浓度40～45波美度后冷却，冷却温度为20～30℃，有晶体析出后进行离心分离，所得固体为硫酸锌，分离的滤液送入下道工序；
S8. 电极富集：将步骤S7分离所得的滤液送入电解槽中进行电解富集，通过电解富集可得纯度为99.5%的电解镉。
2.根据权利要求1所述的一种从含锌废渣中结晶分离锌、镉的方法，其特征在于，步骤S8中所述电解富集条件为：电流密度为48～54A/m2，电压2～2.2V，循环量4.8～5.2m3/h。
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