CN104846205A - 一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法 - Google Patents

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王帆
焦志良
钱万德
余毅
王军会
王玻
陈茂
陈在平
甫耀富
杨树泉
陆占清
朱成海
赵红梅
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Abstract

本发明提供了一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的新方法,将顶吹熔炼炉炼铅烟尘加入到酸性溶液中浸出镉、砷,通过氧化、补铁和中和使砷沉淀入渣,经自然沉降后,采用倒出中上清液中加锌粉置换的方法回收镉;将置换后液与中浸底流合并,通过补入硫酸进行酸性浸出,进一步浸出镉,经液固分离后,酸浸液返回中浸使用,渣搭配铅精矿进铅熔炼系统处理。该工艺解决了铅行业顶吹熔炼炉炼铅烟尘中镉含量高,无法开路,而回用到生产流程导致镉不断富集这一难题。同时,本发明工艺简单灵活,成本低,不需对现行工艺做大的改动,即可实现,并且处理后,溶液能回用于湿法冶炼流程中,不产生二次污染。

Description

一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法
技术领域
本发明涉及危废物有效处置的技术领域,更具体的说,是涉及一种从铅行业顶吹熔炼炉系统烟尘中回收镉的方法。
背景技术
镉是国民经济所需的重要有色金属之一,也是一种剧毒物质,主要赋存于铜、铅、锌矿石中。镉在浮选时主要进入精矿,在冶炼、焙烧时主要富集于烟尘或炉渣中。
在铅冶炼过程中,原料中80~90%的镉富集在熔炼的烟尘中,处理方法主要有:(1)作为提镉原料在弱氧化气氛中和SiO2溶剂一起熔炼挥发镉,得到的烟尘用硫酸直接浸出回收镉;(2)将烟尘和浓硫酸混合冷制粒,通过硫酸化沸腾焙烧得到硫酸镉,再通过浸出回收镉;(3)通过萃取法和吸附法处理含镉铅烟尘。这些方法均能达到烟尘中镉开路的目的,但能耗和成本相对较高。在顶吹熔炼炉熔炼过程中,由于得到的烟尘含有大量的铅,且铅主要以PbO和PbSO4形式存在,因此烟尘一般返回配料使用,镉未曾开路,在系统中不断富集,恶性循环。当烟尘含镉在20%以上时将对熔炼造成一定影响,生产过程环保压力大。
近年来,各铅锌冶炼企业处理的含镉高的原料不断增加,随原料进入生产系统的镉量也不断增加,镉的开路成了各铅冶炼企业的一块“心病”。因此,迫切需要一种方法对铅冶炼顶吹熔炼炉含镉烟尘进行处理。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明旨在解决长期以来铅冶炼系统镉金属无开路的问题,开发出一种成本低、环保、有效的顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,处理后溶液能全部回用于铅锌冶炼流程中,不产生二次污染。
为了达到上述目的,本发明提出如下技术方案:
一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,包括下列各步骤:
(1)中浸:按固液比1:3~5向酸性溶液中加入顶吹熔炼炉炼铅烟尘,然后加入氧化剂和高铁溶液,在中速搅拌强度,温度50~70℃下进行镉的浸出;向料浆中继续加入碱液中和,调pH至5.0~5.2,反应3h,然后进行自然沉降得到中上清(Cd:15~25g/L,As<5mg/L)和底流;
(2)置换:将步骤(1)的中上清倒出,向中上清中加入锌粉置换镉,过滤得到海绵镉和置换后液;
(3)酸浸:将步骤(2)置换后液返到步骤(1)的底流中,补入硫酸到终点pH,控制温度60~75℃,反应时间2h,液固分离得到酸浸液和渣,其中,渣搭配铅精矿进铅熔炼系统处理,酸浸液返回中浸。
所述步骤(1)中所取酸性浸出液可以为酸性浸出酸上清返回液、稀硫酸溶液;氧化剂可以为高锰酸钾、锰粉、空气中的一种或几种;高铁溶液为含三价铁离子溶液,如硫酸铁溶液,按Fe/As=2~3:1加入高铁溶液;碱液可以为NaOH溶液、石灰乳等。
本发明中,步骤(1)中性浸出过程中,通过加入氧化剂,可使烟尘中低价As氧化成高价As,从而大大降低脱砷难度,大大降低该工艺的Fe/As比,终点时,Fe3+水解沉淀,吸附砷等杂质进入渣中。经多次试验,Fe/As只需控制在2~3,就可将中上清含As控制在5mg/L以内,大大降低了高铁耗量,且渣量小。
本发明中,步骤(3)酸性浸出目的是尽量降低渣中Cd含量(目标:Cd<2%),入渣的As在此步有极少部分(浸出率<5%)被浸出,使酸浸液返回中浸,不会造成As的富集,整个工艺流程的安全性可得到保证。
本发明中,在步骤(2)锌粉置换沉镉过程中,加入醋酸铅沉Tl,将Tl沉入海绵镉中,多组试验证明:均能将溶液中的Tl脱除到0.8mg/L以下,从而避免流程溶液中Tl的富集。
本发明中的技术方案可根据生产需要改两段浸出为一段浸出,即只保留中浸步骤,也可达到镉湿法开路目的。
本发明的有益效果是:
(1)通过选择合理的工艺流程,可实现顶吹熔炼炉烟尘中镉与砷的有效分离,实现顶吹熔炼炉烟尘的镉湿法开路;
(2)该流程工序少、流程短,实现溶液闭路循环,只产生一次渣,无中间渣料需另行处理;
(3)该流程通过浸出过程中氧化砷,可大大降低沉砷难度,降低沉砷过程中的Fe/As比,减少高铁的补入量,降低渣量;
(4)该流程工艺短,所需设备少,不需对现行工艺做大的改动,即可实现;
(5)该流程耗酸少,即不改变烟尘中主体金属的物相,便于后续处理。
(6)流程灵活,可根据生产需要改两段浸出为一段浸出。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图;
具体实施方式
下面将结合本发明实施例和附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,主要步骤如下:
(1)中浸:按固液比1:3~5向酸性溶液中加入顶吹熔炼炉炼铅烟尘,然后加入足量的氧化剂和高铁溶液,在中速搅拌强度,温度50~70℃下进行镉的浸出;向料浆中继续加入碱液中和,调pH至5.0~5.2,反应3h,然后进行自然沉降得到中上清(Cd:15~25g/L,As<5mg/L)和底流;
(2)置换:将步骤(1)的中上清倒出,向中上清中加入锌粉置换镉,过滤得到海绵镉和置换后液;
(3)酸浸:将步骤(2)置换后液返到步骤(1)的底流中,补入硫酸到终点pH,控制温度60~75℃,反应时间2h,液固分离得到酸浸液和渣,其中,渣搭配铅精矿进铅熔炼系统处理,酸浸液返回中浸。
进一步,所处理的烟尘为顶吹熔炼炉熔炼铅精矿所产生的烟尘,含Pb:55~65%,Zn:0.5~1%,Cd:6~12%,As:0.8~1.5%,Tl:0.08~0.1%;烟尘中铅的存在形式为:PbO、PbSO4
进一步,所述步骤(1)中氧化剂为高锰酸钾、锰粉、空气中的一种或多种;通过氧化As3+后,Fe/As控制在2~3:1。
进一步,步骤(3)中的终点pH为1.5~2。
进一步,可根据生产需要改两段浸出为一段浸出,即只保留中浸步骤,也可达到镉开路的目的。
进一步,所述步骤(1)中所取酸性浸出液可以为酸性浸出酸上清返回液、稀硫酸溶液;氧化剂可以为高锰酸钾、锰粉、空气中的一种或几种;高铁溶液为三价铁离子溶液,如硫酸铁溶液,按Fe/As=2~3:1加入高铁溶液;碱液可以为NaOH溶液、石灰乳等。
进一步,本发明中,步骤(1)中性浸出过程中,通过加入氧化剂,可使烟尘中低价As氧化成高价As,从而大大降低脱砷难度,终点时,Fe3+水解沉淀,吸附砷等杂质进入渣中,可大大降低该工艺的Fe/As比。经多次试验,Fe/As只需控制在2~3,就可将中上清含As控制在5mg/L以内,大大降低了高铁耗量,且渣量小。
进一步,本发明中,步骤(3)酸性浸出目的是尽量降低渣中Cd含量(目标:Cd<2%),入渣的As在此步有极少部分(浸出率<5%)被浸出,使酸浸液返回中浸,不会造成As的富集,整个工艺流程的安全性可得到保证。
进一步,本发明中,在步骤(2)锌粉置换沉镉过程中,加入醋酸铅沉Tl,将Tl沉入海绵镉中,多组试验证明:均能将溶液中的Tl脱除到0.8mg/L以下,从而避免流程溶液中Tl的富集。
实施例1:
所取实验用样情况为:(Cd:6.32%,As:0.90%)。
500g烟尘+1.5L返回液(Cd:16.94g/L,As:122mg/L)+20g硫酸,初始pH2.5~3,加入氧化剂高锰酸钾1g,硫酸铁48g(Fe/As=2),NaOH溶液(150g/L)85ml,终点pH为5.2,反应3h,自然沉降后,倒出中上清760ml,补硫酸23.5g,终点pH为1.5,反应2h。
试验结果:
中上清中Cd:18.19g/L、As:4.00mg/L,酸上清中Cd:20.07g/L、As:180mg/L,二段渣中Cd:1.55%、As:0.975%,渣率88%,Cd浸出率78.4%,As浸出率4.67%。
实施例2:
所取实验用样情况为:(Cd:8.57%,As:1.22%)。
500g烟尘+0.9L返回液(Cd:15.74g/L,As:135mg/L)+28ml硫酸+1.1L水,加入氧化剂高锰酸钾1.5g,硫酸铁81g(Fe/As=2.5),石灰乳60ml,终点pH为5.2,反应3h,自然沉降后,倒出中上清,补10mL(1:1)硫酸+1L水,终点pH为1.6,反应2h。
试验结果:
中上清中Cd:20g/L、As:3.8mg/L,酸上清中Cd:17.16g/L、As:116.1mg/L,二段渣中Cd:1.43%、As:1.26%,渣率93.67%,Cd浸出率84.37%,As浸出率3.26%。
实施例3:
所取实验用样情况为:(Cd:11.73%,As:1.45%)。
500g烟尘+1.5L返回液(Cd:16.94g/L,As:122mg/L)+20g硫酸,初始pH2.5~3,加入氧化剂锰粉6g,硫酸铁116g(Fe/As=3),NaOH溶液(150g/L)85ml,终点pH为5.2,反应3h,自然沉降后,倒出中上清430ml,补硫酸21.4g,终点pH为1.8,反应2h。
试验结果:中上清中Cd:29.59g/L、As:4.7mg/L,酸上清中Cd:17.85g/L、As:157mg/L,二段渣中Cd:1.81%、As:1.56%,渣率89.6%,Cd浸出率86.17%,As浸出率3.60%。
本发明通过选择合理的工艺流程,可实现顶吹熔炼炉烟尘中镉与砷的有效分离,实现顶吹熔炼炉烟尘的镉湿法开路;该流程工序少、流程短,实现溶液闭路循环,只产生一次渣,无中间渣料需另行处理;该流程通过在浸出过程中氧化砷,可大大降低沉砷难度,降低沉砷过程中的Fe/As比,减少高铁的补入量,降低渣量;本发明的流程工艺短,所需设备少,不需对现行工艺做大的改动,即可实现;本发明的流程耗酸少,即不改变烟尘中主体金属的物相,便于后续处理。同时,本发明可根据生产需要改两段浸出为一段浸出,流程灵活。
最终,以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,其特征在于:主要步骤如下:
(1)中浸:按固液比1:3~5向酸性溶液中加入顶吹熔炼炉炼铅烟尘,然后加入足量的氧化剂和高铁溶液,在中速搅拌强度,温度50~70℃下进行镉的浸出;向料浆中继续加入碱液中和,调pH至5.0~5.2,反应3h,然后进行自然沉降得到中上清(Cd:15~25g/L,As<5mg/L)和底流;
(2)置换:将步骤(1)的中上清倒出,向中上清中加入锌粉置换镉,过滤得到海绵镉和置换后液;
(3)酸浸:将步骤(2)置换后液返到步骤(1)的底流中,补入硫酸到终点pH,控制温度60~75℃,反应时间2h,液固分离得到酸浸液和渣,其中,渣搭配铅精矿进铅熔炼系统处理,酸浸液返回中浸。
2.根据权利要求1所述的一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,其特征在于:所处理的烟尘为顶吹熔炼炉熔炼铅精矿所产生的烟尘,含Pb:55~65%,Zn:0.5~1%,Cd:6~12%,As:0.8~1.5%,Tl:0.08~0.1%;烟尘中铅的存在形式为:PbO、PbSO4
3.根据权利要求1所述的一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,其特征在于:所述步骤(1)中氧化剂为高锰酸钾、锰粉、空气中的一种或多种;通过氧化As3+后,Fe/As控制在2~3:1。
4.根据权利要求1所述的一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,其特征在于:步骤(3)中的终点pH为1.5~2。
5.根据权利要求1所述的一种顶吹熔炼炉炼铅烟尘镉湿法开路的方法,其特征在于:根据生产需要改两段浸出为一段浸出,即只保留中浸步骤,也可达到镉湿法开路目的。
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