CN107354302A

CN107354302A - 一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法

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Publication number: CN107354302A
Application number: CN201710578137.9A
Authority: CN
Inventors: 李世平; 钟波
Original assignee: LIUPANSHUI ZHONGLIAN INDUSTRY & TRADE INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: LIUPANSHUI ZHONGLIAN INDUSTRY & TRADE INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2017-07-16
Filing date: 2017-07-16
Publication date: 2017-11-17
Anticipated expiration: 2037-07-16
Also published as: CN107354302B

Abstract

本发明一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，用氯化锌和氯化铵混合物在450‑550℃热炒含铝压铸锌合金灰及浮渣20‑30分钟，得到金属合金液体和含铝锌合金灰；含铝锌合金灰用双氧水和氢氧化钠混合液进行浸出，得到含铝锌及铅的碱性浸出液和含铁及其他金属杂质的浸出渣；碱性浸出液用硫化钠进行净化除铅、镉、砷等杂质后添加TZ‑20开缸剂进行隔膜电解金属锌粉；在阴极上得高质量的金属锌粉，在阳极还得到主要含铝的阳极泥及回收氯气；电解残液过滤后返回碱浸液。本发明是目前低成本，高效率，低污染处理含铝含氯压铸锌合金灰的最佳方法。

Description

一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法

技术领域

本发明涉及含铝压铸锌合金灰通过氧化碱浸，电解综合回收锌、铝、氯气的方法，属于湿法冶金领域。

背景技术

压铸锌合金是以锌和铝为主的合金，在其熔炼，铸锭及压铸过程中都会产生含铝锌合金灰和浮渣。该物料除了氧化物和非金属成分外，还含有粗细不等的金属细颗粒、细粉，分离金属部分和非金属部分，金属部分可以返回熔炼成锭使用，而非金属部分由于同时含锌，铝，氯化物，只能通过冶金原理进行回收。目前压铸锌合金灰的回收方法一般都会加入氯化物进行热炒，然后采用火法的还原熔炼或氧化还原挥发，湿法冶金的酸浸，碱浸和铵浸。由于氯化物的存在，不管是火法还是湿法，氯离子都将造成较大的危害。尤其是氯化物不仅对设备造成腐蚀，在火法中将挥发进入烟尘而影响锌的酸性电解回收。影响七水硫酸锌的品质提高，采用硫酸或盐酸浸出，除氯离子的危害外，铝离子由于没有开路而富集，使锌电解液电阻增大，能耗增加。因此该物料都不适合火法还原挥发氧化锌烟尘和硫酸浸出进行电解生产锌，七水硫酸锌来回收锌。采用氯化铵进行铵浸，再电解锌或生产七水硫酸锌，虽然氯离子的危害可以克服，但铝离子的危害并没有克服，而且铵浸法对于锌铝合金细微粉及颗粒浸出率非常低，不到20%，影响整个物料的综合回收效果，该物料也不适用于铵浸法。

发明内容

氢氧化钠是强碱性物质，能够同时溶解锌和铝，在碱性溶液的情况下，电解锌粉已是成熟工艺，而铝离子（以Al(OH)₄ ^-到阳极上放电）在阳极区和阳极上将被氧气和氯气氧化生成氧化铝或聚羟基氯化铝进入阳极泥。铝离子得到开路不会富集影响电解锌粉的电解和质量。碱性浸出的氯离子也会在阳极上放电生成氯气回收。电解液中的氯离子也不会富集而影响电解锌粉的进行。本发明正是基于上述试验研究和理论分析，确定含铝压铸锌合金灰采用氧化碱浸法能够提高锌铝合金粉的浸出率；采用碱性电解锌法能够分离回收金属锌粉，聚羟基氯化铝或氧化铝，能够分离回收部分氯气，是目前低成本，高效率，低污染处理含铝含氯压铸锌合金灰的最佳方法。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，其特征在于：用氯化锌和氯化铵混合物在450-550℃热炒含铝压铸锌合金灰及浮渣20-30分钟，得到金属合金液体和含铝锌合金灰；含铝锌合金灰用双氧水和氢氧化钠混合液进行浸出，得到含铝锌及铅的碱性浸出液和含铁及其他金属杂质的浸出渣；碱性浸出液用硫化钠进行净化除铅、镉、砷等杂质后添加TZ-20开缸剂进行隔膜电解金属锌粉；在阴极上得高质量的金属锌粉，在阳极还得到主要含铝的阳极泥及回收氯气；电解残液过滤后返回碱浸液。

所述氯化锌和氯化铵混合物为：氯化锌的质量百分数为5-10%、氯化铵的质量百分数为90-95%，氯化锌和氯化铵混合物的加入量为混合物/合金灰=2-5%。

所述碱性浸出为二级浸出，第一级浸出的混合碱浸液的双氧水质量体积分数为1-2mol/L，氢氧化钠的质量体积分数为3-4 mol/L；浸出液/固=4-5，浸出温度80-90℃，浸出时间3-4小时；第二级浸出的混合碱浸液的双氧水质量体积分数为0.5-1mol/L，氢氧化钠的质量体积分数为2-3mol/L，液/固=2-3，浸出时间1-1.5小时，浸出温度90-95℃。

所述电解金属锌粉的条件为A.电解液含锌30-50g/L，含铝0.5-5g/L，含TZ-20为5-10ml/L，铅、镉、铁、砷等杂质总量小于50mg/L；B.隔膜电解阳极为石墨板或棒，阴极为316不锈钢板或钛板，隔膜为通用压滤布制作；C.电解槽压：3-3.5V，电流密度500-1000A/m²，电解时间周期为24-36小时，电解残液含锌小于15g/L。

用所述的一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，所得电解阴极锌粉粒度60-120目，含金属锌96.5%，全锌97.7%，电解阳极泥含铝10%以上，聚羟基氯化铝质量分数大于50%。

综上所述，本发明具有以下几个特征：

第一个特征是由于采用氯化铵和氯化锌混合物热炒含铝压铸锌合金灰和浮渣，分离大部分金属部分后所得合金灰不仅含有锌、铝成分外，还含有氯化物成分。因此该合金灰不适用火法冶金处理或生产七水硫酸锌方法处理，也不适合用氨水或氯化铵浸出。而唯一短流程，低成本，高效率分离锌、铝、氯气的方法是使用氢氧化钠进行碱浸，隔膜电解金属锌粉。

本发明的第二个特征是碱浸采用双氧水和氢氧化钠混合液进行，不仅使剩余的合金颗粒和细粉金属能够快速氧化浸出，而且某些氯化物，如氯化锌被双氧水氧化为氧化锌易被碱浸出，从而提高剩余锌铝合金及氯化物的浸出率。

本发明的第三个特征是锌酸钠碱性电解液进行电解金属锌粉时，加入适当的TZ-20开缸剂，改善海绵锌粉的产生，提高金属锌粉的细度颗粒和含金属锌量。从而提高了电解金属锌粉的质量。

本发明的第四个特征是在碱性电解的条件下，Al(OH)₄ ^-在阳极上放电被氧化为氧化铝或与阳极区的氯离子反应生成聚羟基氯化铝进入阳极泥，从而与Zn(OH)₄ ^2-分离，形成铝离子开路，不影响电解金属锌粉的正常进行

本发明的第五个特征是采用隔膜电解及以石墨为阳极使电解生成的部分氯气得以回收，提高了电解再生氢氧化钠的效率。

本发明的第六个特征是工艺流程短，锌、铝、氯分离回收好，生产成本低，效率高，污染小，是一种含铝压铸锌合金灰和浮渣的综合回收的创造性发展。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，包括以下步骤：

步骤1.用90-95%的氯化铵和5-10%氯化锌混合物在450-550℃热炒含铝压铸锌合金灰和压铸锌合金浮渣，分离得到锌铝合金液体，尽可能回收其金属部分；还得到含铝含氯化物的非金属压铸锌合金灰；

步骤2.将含铝含氯化物的非金属压铸锌合金灰用含3-4mol/L的氢氧化钠和含1-2mol/L的双氧水混合液在液/固=4-5,80-90℃进行一次碱浸得到一次碱浸液用硫化钠除铅、镉、砷等杂质后进行电解金属锌粉；一次碱浸渣用质量体积分数为0.5-1mol/L的双氧水和2-3mol/L的氢氧化钠混合液在液/固=2-3,90-95℃进行二次浸出，得到二次浸出液返一次碱浸液使用，得到二次浸出渣送回转窑处理；

步骤3.调整一次浸出液使锌含量达到30-50g/L，铝0.5-5g/L，TZ-20 5-10ml/L，其他杂质总量小于50mg/L以备电解金属锌粉使用；

步骤4.在隔膜电解槽内，以石墨板或棒作为阳极，316不锈钢板或钛板作为阴极，在槽压3-3.5V，电流密度500-1000A/m²，温度40-50℃下进行电解金属锌粉，电解液的循环速度由电解残液含锌小于15g/L进行控制，电解24-36小时进行金属锌粉收取周期；收取的锌粉经清水洗涤至PH=7±0.5，真空干燥包装。

步骤5.阳极泥视情况不定期回收，再进行处理得聚羟基氯化铝或氧化铝；

步骤6.阳极还安装氯气回收系统及电解废气喷淋吸收系统。

下面是具体实施例：

实例1：某企业生产3-5#压铸锌合金产含铝锌合金灰和浮渣的混合物50-100kg/t合金，用10%的氯化锌和90%的氯化铵在550℃下热炒30分钟，得金属液体铸锭15%，产生含铝、氯化物锌合金灰88.5%，损失1.5%，合金灰用2mol/L的双氧水和4mol/L的氢氧化钠按液/固=4，温度85℃进行一级浸出3小时，得碱浸液含锌35.2g/L，铝1.5g/L，氯离子13.2g/L，浸出渣再用1mol/L的双氧水和2.5mol/L的氢氧化钠在液/固=3，温度90℃进行二次浸出2小时，得二次浸出液含锌10.5g/L，铝0.35g/L，氯离子3.2g/L，浸出渣含锌0.2%。一级浸出液加入TZ-208ml/L后进行隔膜电解，槽压3.2V，电流500A/m²，温度40℃，以石墨板为阳极，316不锈钢板为阴极，控制电解残液含锌12g/L，进行24小时电解得金属锌粉含金属锌96.8%，全锌97.5%，阳极泥含铝28.5%，回收部分氯气未计量。

实例2，用实例1之物料热炒所得合金灰，用1mol/L的双氧水和3mol/L的氢氧化钠按液/固=5，温度90℃进行一级浸出2.5小时得碱浸液含锌30.2g/L，铝1.2g/L，氯离子10.5g/L，浸出渣再进行二级浸出，浸出条件为双氧水0.5mol/L，氢氧化钠3mol/L，液/固=3，温度95℃，时间1.5小时，得二级浸出液含锌11.2g/L，铝0.4g/L，氯离子5.3g/L，二级浸出渣率12.8%，渣含锌0.25%，锌的总浸出回收率（渣计）98.6%，一级浸出液加入TZ-20 10ml/L后按实例1之电解条件进行电解金属锌粉36小时，得金属锌粉含金属锌96.3%，全锌97.3%，阳极泥含铝23.8%，回收部分氯气未计量，电解残液含锌10g/L。

实例3，某收购的压铸锌合金灰，分别含锌18.5%，含铝1.3%，含氯8.5%。用实例1之条件进行碱浸，电解得电解金属锌粉含金属锌96.5%，全锌97.4%，阳极泥含铝30.2%，生产成本1.82万元/t锌粉。电解残液返回一级和二级浸出循环使用5次，碱耗达到1.2t/t锌粉，生产成本降到1.7万元/t锌粉。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，其特征在于：用氯化锌和氯化铵混合物在450-550℃热炒含铝压铸锌合金灰及浮渣20-30分钟，得到金属合金液体和含铝锌合金灰；含铝锌合金灰用双氧水和氢氧化钠混合液进行浸出，得到含铝锌及铅的碱性浸出液和含铁及其他金属杂质的浸出渣；碱性浸出液用硫化钠进行净化除铅、镉、砷等杂质后添加TZ-20开缸剂进行隔膜电解金属锌粉；在阴极上得高质量的金属锌粉，在阳极还得到主要含铝的阳极泥及回收氯气；电解残液过滤后返回碱浸液。

2.如权利要求1所述的一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，其特征在于：氯化锌和氯化铵混合物为：氯化锌的质量百分数为5-10%、氯化铵的质量百分数为90-95%，氯化锌和氯化铵混合物的加入量为混合物/合金灰=2-5%。

3.如权利要求1所述的一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，其特征在于：碱性浸出为二级浸出，第一级浸出的混合碱浸液的双氧水质量体积分数为1-2mol/L，氢氧化钠的质量体积分数为3-4 mol/L；浸出液/固=4-5，浸出温度80-90℃，浸出时间3-4小时；第二级浸出的混合碱浸液的双氧水质量体积分数为0.5-1mol/L，氢氧化钠的质量体积分数为2-3mol/L，液/固=2-3，浸出时间1-1.5小时，浸出温度90-95℃。

4.如权利要求1所述的一种含铝压铸锌合金灰的综合回收方法，其特征在于：电解金属锌粉的条件为A.电解液含锌30-50g/L，含铝0.5-5g/L，含TZ-20为5-10ml/L，铅、镉、铁、砷等杂质总量小于50mg/L；B.隔膜电解阳极为石墨板或棒，阴极为316不锈钢板或钛板，隔膜为通用压滤布制作；C.电解槽压：3-3.5V，电流密度500-1000A/m²，电解时间周期为24-36小时，电解残液含锌小于15g/L。