CN108624910A - 一种节能减排的锌全湿法冶炼工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能减排的锌全湿法冶炼工艺方法，属于有色金属冶炼领域。包括以下步骤：将磨细筛分后的锌精矿按一定液固比加入到浸出槽中，通入氯气控制料浆的电位，使有价金属锌、铅、银、铜、铟、钴、镉等均以离子形态进入溶液，铁和硫进入浸出渣；浸出渣采用萃取回收其中的单质硫；浸出液经调节pH后净化除铁；获得的净化后液加入锌粉进行分步置换，分别得到金属铅、银、铜、钴、镉；再经密闭电积得到阴极锌，阳极所产氯气返回浸出工序。该方法实现了锌精矿中各有价元素的高效综合回收，操作简单，便于控制，易于工业化生产。

Description

一种节能减排的锌全湿法冶炼工艺方法
技术领域
本发明属于有色金属冶炼领域，涉及一种锌湿法冶炼工艺。
背景技术
锌的冶炼工艺主要有火法和湿法两类，火法炼锌有竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌和电热法炼锌。其中竖罐炼锌已趋淘汰，电炉炼锌因生产能力低未见新的发展，鼓风炉炼锌为目前还具有一定生命力的唯一火法熔炼方法。但由于铅锌精矿烧结过程的烟气和返粉破碎的粉尘污染等环保问题难以解决，该方法已是夕阳西下。
相比之下，湿法炼锌技术发展迅速，其产量已超过世界锌金属量的80％，主要包括常规浸出、热酸浸出及全湿法流程加压氧浸等生产工艺。常规浸出法所采用的浸出条件难以使焙烧产生的呈铁酸锌形态的锌溶解而导致金属回收率低，渣含锌较高。为解决铁酸锌渣锌铁分离问题，科研工作者成功研发了热酸浸出工艺，针对除铁方法的不同又相继衍生出了黄钾铁矾、针铁矿和赤铁矿等生产工艺。采用热酸浸出，锌回收率较常规浸出法有明显提高。而氧压浸出是目前锌冶炼的新技术，相对于传统湿法工艺该工艺无需配套的焙烧和制酸工序，在环保和经济方面都有很强的竞争力，但由于一次性建设投资、运行成本及设备维护费较高，该技术还有待进一步完善。相比之下，传统焙烧-浸出工艺发展较早，技术成熟，故国内目前主流还是常规浸出工艺和热酸浸出工艺。
考虑到我国锌资源铁硅杂质含量高、伴生有价成分多，稀散金属(镓、铟、锗)含量高，无论采用常规浸出工艺还是高温热酸浸出工艺，都会产生相当数量成分复杂的冶炼渣，且根据原料差异以及冶炼方法的不同，锌冶炼产生渣的类型也截然不同。如常规两段浸出工艺，数据显示每生产1吨锌就会产生0.52吨的浸出渣，渣中含铁平均35％左右，含锌20％左右，此外还有大量的铅、铜、银等有价金属，一般采用回转窑回收其中的锌，但过程热利用低，能耗及成本较高。热酸浸出-黄钾铁矾法因工艺成熟、流程简单、操作容易，我国45％的湿法炼锌厂均采用该工艺，但仍会产生大量的高酸浸出渣(铅银渣)和铁矾渣。由于高酸浸出渣铅银品位较低，直接火法回收不经济，送铅厂回收又影响铅厂经济效益，通常送渣库堆存。而铁矾渣含锌较低，一般做堆存处理，但不利于富集在铁矾渣中的铟、锗等稀散金属的综合回收。赤铁矿法相比于黄钾铁矾法产渣率减小，但仍有60％左右，且该法由于基建投资和经营费用较黄钾铁矾法要高，目前使用较少。
总之，由于锌冶炼技术的限制致使锌冶炼行业产生了上亿吨的重金属废渣，其中含有大量铅、锌、镉、铬、汞、砷、铟、锗等金属。而现有的提取技术不可避免的产生了严重的二次污染，如采用湿法浸出后产生的残渣和废水中仍含有稳定的重金属组份，属于危险废物，必须经过进一步的无害化处理；火法提取技术污染环境、能耗大，且处理后同样会产生大量炉渣或窑渣，其重金属含量较低，产量大，更难处理；而水泥固化等稳定化技术又难以将废渣中的金属提取，造成资源浪费。由此可见，面对伴生元素综合回收以及锌冶炼渣资源化等诸多问题，现有锌冶炼技术使现存问题日益复杂化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有传统锌湿法冶炼方法中伴生金属回收率低、锌冶炼渣处理困难等问题，提供一种清洁环保、工艺简单、伴生金属回收率高，可实现无渣炼锌的锌湿法冶炼工艺。为此，本发明提供了如下的技术方案，包括以下步骤：
(1)控电位浸出：将磨细筛分后的锌精矿进行调浆后，加入到浸出槽中，在通入氯气的条件下控制电位进行浸出，锌精矿中的锌、铅、银、铜、镉、钴、铟等以离子或络合离子形态进入溶液，含铁矿物通过控制电位不发生或少量发生反应沉淀进入渣中，所得矿浆进行固液分离，浸出渣经萃取回收其中的单质硫。
(2)溶液净化：将步骤(1)得到溶液调节pH进行除铁，得到铟铁渣，溶液进一步加入锌粉，依次置换得到金属铅、镉、铜、钴、银。
(3)密闭电积：将步骤2得到的净化液进行密闭电积，阴极得到金属锌，阳极得到的氯气通入到步骤(1)进行控制电位浸出。
上述方法中，控电位浸出过程所采用的技术条件是：盐酸浓度为0.1～3mol/L，液固比为3～10:1，电解温度为30℃～95℃，反应时间为2-6h。
上述方法所用锌精矿的粒度不大于100目。
所述溶液净化过程加入氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或几种，调节pH至4-5.5。
本发明具有以下优点：控电位浸出过程可实现有价金属的高效提取和铁的选择性浸出，反应温度低，反应速度快，浸出率高；实现了有价金属的高效综合回收，操作简单，综合回收率均在90％以上；浸出采用的氧化剂氯气可在后期电积过程产生，能够循环使用，节省了浸出所用试剂成本和能源消耗；浸出渣经处理后可回收产出元素硫；操作简单，便于控制，易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制
实施例1：
所用锌精矿按质量百分比主要组成：Zn 36.8％，Pb 10.1％，Cu 7.4％，Cd0.17％，Co 1.5％，In 0.034％，Ag 1520g/t，其中粒度为-68um占锌精矿的78％。
(1)控电位浸出：将锌精矿按液固比5:1调浆后加入到反应器中，通入氯气进行浸出，按每吨矿每小时通入60L氯气，浸出条件为：盐酸浓度为1mol/L，浸出温度60℃，反应4h后各金属的浸出率分别为：98.23％、98.01％、97.21％、95.25％、96.67％、97.14％、97.98％。
(2)溶液净化：将步骤(1)所得溶液加入氢氧化钙调节pH至5.0进行除铁，过滤后所得溶液加入锌粉，依次置换得到金属铅、镉、铜、钴、银，直收率分别为96.54％、94.37％、95.67％、93.41％、95.45％。
(3)密闭电积：将步骤(2)得到的净化液在电流密度为400A/m2，温度为40℃的条件下进行密闭电积，阴极得到金属锌，其直收率为93.67％，阴极得到的氯气通入到步骤(1)进行控电位浸出。
实施例2：
(1)控电位浸出：将锌精矿按液固比3:1调浆后加入到到反应器中，通入氯气进行浸出，按每吨矿每小时通入80L氯气，浸出条件为：盐酸浓度为1mol/L，浸出温度50℃，反应5h后各金属浸出率分别为：99.01％、98.56％、97.23％、96.36％、97.09％、98.76％、98.12％。
(2)溶液净化：将步骤(1)所得溶液加入氧化钙调节pH至4.8进行除铁，过滤后所得溶液加入锌粉，依次置换得到金属铅、镉、铜、钴、银，直收率分别为97.21％、95.65％、94.37％、96.19％、93.14％。
(3)密闭电积：将步骤(2)得到的净化液在电流密度为390A/m2，温度为37℃的条件下进行密闭电积，阴极得到金属锌，其直收率为92.04％，阴极得到的氯气通入到步骤(1)进行控电位浸出。
实施例3：
(1)控电位浸出：将锌精矿按液固比6:1调浆后加入到反应器中，通入氯气进行反应，按每吨矿每小时通入70L氯气，浸出条件为：盐酸浓度为1mol/L，浸出温度70℃，反应5h后各金属浸出率分别为：98.34％、97.62％、98.13％、96.98％、97.54％、97.09％、97.65％。
(2)溶液净化：将步骤(1)所得溶液加入氢氧化钠调节pH至5.0进行除铁，过滤后所得溶液加入锌粉，依次置换得到金属铅、镉、铜、钴、银，直收率分别为97.09％、96.23％、93.45％、96.11％、94.23％。
(3)密闭电积：将步骤(2)得到的净化液在电流密度为450A/m2，温度为45℃的条件下进行密闭电积，阴极得到金属锌，其直收率为94.05％，阴极得到的氯气通入到步骤(1)进行控电位浸出。
实施例4：
(1)控电位浸出：将锌精矿按液固比6:1调浆后加入到反应器中，通入氯气进行浸出，按每吨矿每小时通入90L氯气，浸出条件为：盐酸浓度为1mol/L，浸出温度65℃，反应6h后各金属浸出率分别为：97.21％、96.54％、97.45％、97.89％、96.09％、95.23％、96.09％。
(2)溶液净化：将步骤(1)所得溶液加入碳酸钙调节pH至5.1进行除铁，过滤后所得溶液加入锌粉，依次置换得到金属铅、镉、铜、钴、银，直收率分别为96.67％、97.89％、95.21％、97.34％、95.12％。
(3)密闭电积：将步骤(2)得到的净化液在电流密度为470A/m2，温度为40℃的条件下进行密闭电积，阴极得到金属锌，其直收率为96.12％，阴极得到的氯气通入到步骤(1)进行控电位浸出。

Claims (4)

1.一种节能减排的锌全湿法冶炼工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)控电位浸出：将磨细筛分后的锌精矿加入到盐酸溶液中，在通入氯气的条件下控制电位进行浸出，所得矿浆进行固液分离，浸出渣经萃取回收其中的单质硫；
(2)溶液净化：将步骤(1)得到溶液调节pH进行除铁，得到铟铁渣，溶液进一步加入锌粉，依次置换得到金属铅、镉、铜、钴、银；
(3)密闭电积：将步骤(2)得到的净化液进行密闭电积，阴极得到金属锌，阳极得到的氯气通入到步骤(1)进行控制电位浸出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，盐酸浓度为0.1～3mol/L，液固比为3～10:1，浸出温度为30℃～95℃，反应时间2-6h。
3.根据权利要求1所述的节能减排的锌全湿法冶炼工艺方法，其特征在于，所述步骤(1)中所用锌精矿的粒度不大于100目。
4.根据权利要求1所述的节能减排的锌全湿法冶炼工艺方法，其特征在于，所述步骤(2)中，调节pH过程加入氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或几种，调节pH至4-5.5。
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