CN104789784B - 一种火法炼锌烟尘回收处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种火法炼锌烟尘回收处理工艺，包括以下步骤：（1）混合：将火法炼锌烟尘在搅拌下加入硫酸和水进行混料，得火法炼锌烟尘混合物料；（2）陈化：将步骤（1）所得火法炼锌烟尘混合物料进行堆放陈化，得火法炼锌烟尘陈化物料；（3）浸出：将步骤（2）所得火法炼锌烟尘陈化物料，在搅拌下加入水进行浸出，得浸出混合液；（4）过滤：将步骤（3）所得浸出混合液过滤，得滤渣和滤液；（5）回收有价金属：将步骤（4）所得滤液采用现有技术分别回收其中的有价金属。本发明工艺节能、环保，处理能力强，铅渣富集率高，达到了98%以上，浸出率高，锌的浸出率≥96%，镉的浸出率≥99.9%，铟的浸出率≥99.9%。

Description

一种火法炼锌烟尘回收处理工艺

技术领域

本发明涉及一种烟尘回收处理工艺，具体涉及一种火法炼锌烟尘回收处理工艺。

背景技术

火法炼锌的过程中，一般会产生三种烟尘，一是沸腾炉产生的电收尘（即电尘），二是二次焙烧产生的镉尘，三是焦结蒸馏烟尘。电尘的化学成分一般为：Zn 10～30%，Pb 15～35%，Cd 5～10%，S 10～15%；镉尘的化学成分一般为：Zn 25～35%，Pb 30～40%，Cd 8～20%，S 5～10%；焦结烟尘的化学成分一般为：Zn 35～55%，Pb 0.5～1.0%，Cd 0.5～3.5%，In 0.1～0.6%。上述烟尘的主要成分是氧化锌，除此外还含有氧化镉、氧化铅、氧化铟等杂质。这些杂质不能返回炼锌系统，需要通过其它工艺回收其中的有价金属。

目前，常用的处理工艺是用浓硫酸与水配制成质量浓度70～100g/L的硫酸溶液，然后，加入烟尘进行浸出，浸出后，再通过净化、置换、蒸发等工序得到硫酸锌、一水硫酸锌或者七水硫酸锌，接着通过其它工艺得到金属镉和金属铟，最后，硫酸铅作为富集渣用作提炼铅的原料。如CN102851693A公开了一种从冶炼烟灰中回收生产电解铜和电解锌的工艺，该工艺步骤包括冶炼烟灰浸出、萃取提纯铜-电积铜、中和除铁、除镉和萃取提纯锌-电积锌。该工艺的第一步是先将硫酸液浸出剂与冶炼烟灰进行浸出反应，其浸出过程为，按照硫酸液浸出剂与冶炼烟灰的液固比为7～10:1，浸出剂中游离硫酸40～50g/L，在温度20～80℃下，反应2～4h，浸出反应终点pH值1.5～3.5，经过液固分离，得到澄清的浸出液和浸出渣。该方法采用硫酸与水配成的水溶液浸出烟尘，耗能较大，浸出时间长，产能低，用水量大，浸出效果差，同时，操作环境中的水蒸气夹杂硫酸雾多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术在浸出工序中存在的问题，提供一种处理能力强，浸出率高，工艺过程简单、节能、环保的火法炼锌烟尘回收处理工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种火法炼锌烟尘回收处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）混合：将火法炼锌烟尘在搅拌下加入硫酸和水进行混料，得火法炼锌烟尘混合物料；

（2）陈化：将步骤（1）所得火法炼锌烟尘混合物料进行堆放陈化，得火法炼锌烟尘陈化物料；

（3）浸出：将步骤（2）所得火法炼锌烟尘陈化物料，在搅拌下加入水进行浸出，得浸出混合液；

（4）过滤：将步骤（3）所得浸出混合液过滤，得滤渣和滤液；

（5）回收有价金属：将步骤（4）所得滤液采用现有技术分别回收其中的有价金属。

进一步，步骤（1）中，所述火法炼锌烟尘包括电尘、镉尘和焦结烟尘；所述电尘主要成分的质量含量为：Zn 10～30%，Pb 15～35%，Cd 5～10%，S 10～15%；所述镉尘主要成分的质量含量为：Zn 25～35%，Pb 30～40%，Cd 8～20%，S 5～10%；所述焦结烟尘主要成分的质量含量为：Zn 35～55%，Pb 0.5～1.0%，Cd 0.5～3.5%，In 0.1～0.6%。

进一步，步骤（1）中，所述硫酸的加入量为火法炼锌烟尘中Zn、Pb、Cd和In的氧化物与硫酸反应的理论值之和的1.0～1.3倍；所述水的加入量为火法炼锌烟尘质量的0.18～0.52倍，该范围水量的加入使得火法炼锌烟尘形成一种糊状物或者湿润状，便于反应充分进行。所述硫酸为工业级浓硫酸，质量百分浓度为93～98%，所述加入的水可为自来水，也可以使用生产过程回收的废水。

步骤（1）中，所述混料一般为机械混料，混料过程中先将浓硫酸加入混匀，然后，再加入水混匀。混料时产生的废气，主要为水汽，可以采用水吸收装置吸收，吸收的水可返回配料使用。

进一步，步骤（2）中，所述堆放陈化的时间为4～6h。硫酸与火法炼锌烟尘中的氧化锌、氧化铅、氧化铟、氧化镉等氧化物作用需要一段时间，若时间过短，反应不完全，造成浸出率低。堆放陈化的目的是让烟尘中的各种金属氧化物与硫酸充分反应，生成硫酸盐，所发生的化学反应如下：

ZnO+ H₂SO₄= ZnSO₄+ H₂O；

PbO+ H₂SO₄= PbSO₄↓+ H₂O；

CdO+ H₂SO₄=CdSO₄+ H₂O；

In₂O₃+ 3H₂SO₄=In₂(SO₄)₃+ 3H₂O；

上述反应均属放热反应，其热量足以让反应完全。

进一步，步骤（3）中，所述水的加入量为火法炼锌烟尘质量的2～5倍（优选3～4倍），所述浸出的时间为2～4h。加入的水量是以溶液中的主要金属离子的量确定的，一般在90～130g/L较为合适；该范围浸出时间下硫酸盐才能充分溶解在溶液中。浸出的目的是让可溶性硫酸盐能充分溶于水溶液中，其中，可溶性硫酸盐包括硫酸锌、硫酸镉、硫酸铟，硫酸铅不溶于水或硫酸溶液（因配料中硫酸用量有过剩，浸出时，溶液处于酸性状态）中，通过后续过滤分离。用于浸出的水也可使用回用废水。

进一步，步骤（3）中，所述浸出过程中游离硫酸的浓度为10～60g/L。实际操作中，可通过配料混合以及浸出时调整加入的水量对游离硫酸的浓度进行控制，控制游离硫酸的浓度是为了确保火法炼锌烟尘陈化物料中的可溶性的硫酸盐彻底浸出来，以提高可溶性硫酸盐的浸出率。

进一步，步骤（4）中，所述过滤为板框过滤、离心过滤或真空过滤，优选板框过滤。过滤是将不溶于水和硫酸溶液的硫酸铅、二氧化硅等杂质与可溶性的硫酸盐溶液分离，因此，滤渣为富铅渣，可直接作为提炼铅的原料，滤液可用于回收其中的锌、镉、铟等。

步骤（5）中，所述回收滤液中的有价金属具体为：采用锌粉从滤液中置换得到海绵镉，再进行熔铸精炼得到金属镉；通过富集、置换将滤液中的铟回收，得到粗铟；通过净化除镉、铟溶液、蒸发将滤液中锌转化为一水硫酸锌回收。

本发明主要有如下优点：

（1）处理能力强：在混合、浸出过程中，水的加入量约相当于火法炼锌烟尘质量的2.2～5.5倍，相较于现有浸出方法中7～10:1的液固比，即1吨烟尘加入7～10t硫酸溶液，本方法在相同工艺负荷的条件下，可以处理更多的火法炼锌烟尘，说明本发明工艺处理能力强；

（2）浸出率高：火法炼锌烟尘在陈化过程中，反应放热超过100℃，有时甚至能达到200℃，在这样的温度下，硫酸与火法炼锌烟尘中的有价金属氧化物反应充分；另外，采用浓硫酸与少量的水混合进行陈化，由于在反应过程中没有大量的水参与，提高了混合物料中硫酸的浓度，高浓度的硫酸与烟尘中的各种氧化物反应效果更好，因而，在浸出过程中，分离彻底，铅渣富集率高，达到了98%以上，浸出率高，锌的浸出率≥96%，镉的浸出率≥99.9%，铟的浸出率≥99.9%；

（3）节能：本发明工艺通过将火法炼锌烟尘与硫酸、水混合，利用自身反应过程中释放的热量就可保证反应的正常进行，不需要额外的热源；

（4）环保：目前采用硫酸溶液浸出技术，其浸出过程中，时间长，且一直保持80～100℃的温度，产生大量的水蒸气，与此同时，夹带大量的硫酸雾进入环境；而本发明工艺在堆放陈化过程中，内部温度高，物料表面温度不高，因而冒出的硫酸水汽很少，可通过加装水沫吸收装置进行吸收，操作现场和周围环境友好，另外，浸出是在室温下进行的，该过程没有水汽和酸雾产生，因此，本发明工艺相对于现有技术更加环保。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的电尘、镉尘和焦结烟尘来源于火法炼锌过程中；浓硫酸的质量百分浓度为93～98%；其它所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

说明：实例步骤（5）中回收的一水硫酸锌的质量不包含置换除镉所用锌粉所得一水硫酸锌的质量。

实施例1

（1）混合：将10.9kg电尘（主要成分质量含量为：Zn 25.48%，Pb18.59%，Cd 6.78%）在搅拌下加入6.5kg质量百分浓度98%的浓硫酸和5.5kg水进行混料，得火法炼锌烟尘混合物料；

（2）陈化：将步骤（1）所得火法炼锌烟尘混合物料进行堆放陈化4h，得火法炼锌烟尘陈化物料；

（3）浸出：将步骤（2）所得火法炼锌烟尘陈化物料，在搅拌下加入32.7kg水进行浸出2h，得浸出混合液；浸出过程中，游离硫酸质量浓度为10.70g/L；

（4）过滤：将步骤（3）所得浸出混合液板框过滤，得3.4kg滤渣（主要成分质量含量为：Zn 2.08 wt%，Pb 58.97 wt%，Cd 0.89 wt%）和37.5L滤液（主要成分质量浓度为：Zn72.15g/L，Pb 0.051 g/L，Cd 19.70 g/L），铅渣富集率为99.91%，Zn浸出率为97.43%，Cd浸出率为99.96 %；

（5）回收有价金属：将步骤（4）所得滤液加入锌粉置换硫酸镉中的镉，再进行熔铸精炼得金属镉701.81g（纯度99.995 wt%）；除镉后的硫酸锌溶液进一步除杂净化，得净化后的硫酸锌溶液，蒸发后得一水硫酸锌7.12kg（硫酸锌中的锌含量为36.12 wt%）。

实施例2

（1）混合：将15.7kg镉尘（主要成分质量含量为：Zn 32.46%，Pb 38.12%，Cd12.68%）在搅拌下加入15.0kg质量百分浓度98%的浓硫酸和4.7kg水进行混料，得火法炼锌烟尘混合物料；

（2）陈化：将步骤（1）所得火法炼锌烟尘混合物料进行堆放陈化5h，得火法炼锌烟尘陈化物料；

（3）浸出：将步骤（2）所得火法炼锌烟尘陈化物料，在搅拌下加入50.2kg水进行浸出3h，得浸出混合液；浸出过程中，游离硫酸质量浓度为33.93g/L；

（4）过滤：将步骤（3）所得浸出混合液板框过滤，得9.1kg滤渣（主要成分质量含量为：Zn 2.06 wt%，Pb 65.55 wt%，Cd 1.05 wt%）和56.8L滤液（主要成分质量浓度为：Zn86.45 g/L，Pb 0.054 g/L，Cd 35.05 g/L），铅渣富集率为99.95%，Zn浸出率为96.31%，Cd浸出率为99.95 %；

（5）回收有价金属：将步骤（4）所得滤液加入锌粉置换硫酸镉中的镉，再进行熔铸精炼得金属镉1.89kg（纯度99.997 wt%）；除镉后的硫酸锌溶液进一步除杂净化，得净化后的硫酸锌溶液，蒸发后得一水硫酸锌13.03kg（硫酸锌中的锌含量为35.79 wt%）。

实施例3

（1）混合：将20.6kg焦结烟尘（主要成分质量含量为：Zn46.78%，Pb0.78%，Cd3.15%，In 0.57%）在搅拌下加入21.4kg质量百分浓度93%的浓硫酸和4.1kg水进行混料，得火法炼锌烟尘混合物料；

（2）陈化：将步骤（1）所得火法炼锌烟尘混合物料进行堆放陈化6h，得火法炼锌烟尘陈化物料；

（3）浸出：将步骤（2）所得火法炼锌烟尘陈化物料，在搅拌下加入72.1kg水进行浸出4h，得浸出混合液；浸出过程中，游离硫酸质量浓度为53.61g/L；

（4）过滤：将步骤（3）所得浸出混合液板框过滤，得6.6kg滤渣（主要成分质量含量为：Zn 2.56 wt%，Pb 2.43 wt%，Cd 0.97 wt%，In 0.049 wt%）和79.1L滤液（主要成分质量浓度为：Zn 119.78 g/L，Pb 0.021 g/L，Cd 8.20 g/L，In1.48 g/L），铅渣富集率为98.97%，Zn浸出率为98.26%，Cd浸出率为99.90 %，In浸出率为99.97 %；

（5）回收有价金属：将步骤（4）所得滤液调节pH值至4.8～5.2，硫酸铟水解成氢氧化铟沉淀析出，与硫酸锌和硫酸镉溶液分开，然后，分别用锌粉置换回收铟和镉，海绵镉再进行熔铸精炼得金属镉615.88g（纯度99.996 wt%），海绵铟经过精炼得到金属铟109.18g（纯度99.993 wt%）；提铟和提镉后的硫酸锌溶液进一步除杂净化，得净化后的硫酸锌溶液，蒸发后得一水硫酸锌24.93kg（硫酸锌中的锌含量为36.08 wt%）。

Claims (5)

1.一种火法炼锌烟尘回收处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）混合：将火法炼锌烟尘在搅拌下加入硫酸和水进行混料，得火法炼锌烟尘混合物料；所述硫酸的加入量为火法炼锌烟尘中Zn、Pb、Cd和In的氧化物与硫酸反应的理论值之和的1.0～1.3倍，所述硫酸为工业级浓硫酸，质量百分浓度为93～98%；所述水的加入量为火法炼锌烟尘质量的0.18～0.52倍；

（2）陈化：将步骤（1）所得火法炼锌烟尘混合物料进行堆放陈化4～6h，得火法炼锌烟尘陈化物料；

（3）浸出：将步骤（2）所得火法炼锌烟尘陈化物料，在搅拌下加入水进行浸出，得浸出混合液；所述水的加入量为火法炼锌烟尘质量的2～5倍，所述浸出的时间为2～4h；

（4）过滤：将步骤（3）所得浸出混合液过滤，得滤渣和滤液；

（5）回收有价金属：将步骤（4）所得滤液采用现有技术分别回收其中的有价金属。

2.根据权利要求1所述火法炼锌烟尘回收处理工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述火法炼锌烟尘包括电尘、镉尘和焦结烟尘；所述电尘主要成分的质量含量为：Zn 10～30%，Pb 15～35%，Cd 5～10%；所述镉尘主要成分的质量含量为：Zn 25～35%，Pb 30～40%，Cd 8～20%；所述焦结烟尘主要成分的质量含量为：Zn 35～55%，Pb 0.5～1.0%，Cd 0.5～3.5%，In 0.1～0.6%。

3.根据权利要求1或2所述火法炼锌烟尘回收处理工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述浸出过程中游离硫酸的浓度为10～60g/L。

4.根据权利要求1或2所述火法炼锌烟尘回收处理工艺，其特征在于：步骤（4）中，所述过滤为板框过滤、离心过滤或真空过滤。

5.根据权利要求3所述火法炼锌烟尘回收处理工艺，其特征在于：步骤（4）中，所述过滤为板框过滤、离心过滤或真空过滤。