CN108796242A - 一种锌灰资源化利用的方法 - Google Patents

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杨伟
裴启飞
郭德燕
晋家强
周开敏
田惟维
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闫建英
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Abstract

本发明涉及一种锌灰的资源化利用方法，工艺步骤为：将球磨之后的锌灰充分浆化，按锌灰干重与溶液按重量体积比1:1～2加入高Mg含量硫酸锌溶液，按液固比4～6:1补加生产水，70～85℃条件下，搅拌反应2～4h，进行液固分离，滤液排至污水处理系统，滤饼补加生产水浆化洗涤一次之后进行压滤，洗水返锌灰浆化，洗涤滤饼再加入少量水浆化以后，缓慢加入稀硫酸进行常温浸出，控制终点pH在1.5～2，浸出液用于生产纳米氧化锌或者七水硫酸锌，浸出渣搭入硫化锌矿处理。本发明提供的方法能够脱出锌灰中90％以上的Cl，使锌灰能够直接资源化利用，同时还能开路锌冶炼系统Mg等杂质，减少锌湿法冶炼流程Mg的富集，工艺简单可行。

Description

一种锌灰资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及的是湿法冶金领域，具体描述的是，锌锭熔铸过程中产生的锌浮渣处理后的锌灰的资源化综合回收利用，同时开路锌冶炼系统杂质的一种方法。
背景技术
本发明中，锌灰是指将锌片熔铸过程中，加入NH4Cl做覆盖剂，产生的锌浮渣经过湿磨，筛分，压滤后，分离出金属锌颗粒之后的渣浆沉淀物，锌灰的量约为锌锭产量的1～2％，因其含氯高而无法直接资源化利用。锌灰中Zn的含量为70～77％，绝大部分为ZnO的形态存在，而氯以ZnCl2、ZnO·ZnCl2等形态存在，氯含量约为1～5％。
锌灰的常规处理方法分成火法和湿法两类，火法工艺的原理是采用高温焙烧方式，使锌灰中的氯合物挥发脱出，但是这种方法存在能耗高，烟气多，污染大等问题，同时收下来的烟尘含Cl较高，仍在流程中不断富集，并未得到很好的开路。
湿法工艺普遍采用碱洗法，采用氢氧化钠、氨水(专利CN106381397)或碳酸钠其中一种或两种对锌灰进行湿法浆化洗涤，然后再进行浸出，浸出的硫酸锌溶液再回到生产流程中加以利用，该法具有操作简单、投资小、见效快等优点，但是需要消耗大量的化学试剂，且化学试剂进入废水，后续废水处理困难。
目前，杂质Mg的开路问题，也是湿法锌冶炼行业的普遍难题，锌冶炼过程中Mg长期在流程中富集，会导致湿法练锌过程中管道阻塞和槽壁结垢等现象，人工清理难度大，且费时费力，若Mg含量过高则会降低锌电积的电效。通常定期外排一部分电解废液利用石灰中和，从而将Mg开路，但石灰耗量大，渣量大，副产石膏渣锌品位低，回收困难。
发明内容
本发明的目的是针对常规方法处理锌灰的缺陷，提出一种新的锌灰处理方法，使锌灰与锌冶炼系统高Mg含量硫酸锌溶液反应，实现两者中的Cl、Mg杂质同时从沉锌后液开路，溶液锌沉淀入渣，这种低杂质含量的沉锌渣可以直接资源化利用，且工艺简单，环境友好，可操作性强。
本发明的目的，是通过以下技术方案实现的，具体步骤如下：
(1)沉锌除杂：将锌灰充分浆化，再按锌灰干重与新液按重量体积比1:1～2加入高Mg含量硫酸锌溶液，按液固比4～6:1补充水，保证锌离子浓度25～40g/L，在70～85℃条件下，搅拌反应2～4h，进行液固分离，Mg、Cl等杂质留在沉锌后液中外排至废水处理，滤饼水洗一遍后备用，洗水返锌灰浆化；
(2)浸出：洗涤滤饼加入少量水浆化以后，缓慢加入200～300g/L的稀硫酸进行常温浸出，终点pH值控制在1.5～2，然后过滤，滤渣搭入硫化锌精矿处理；
(3)浸出液利用：浸出液可用于生产七水硫酸锌或者纳米氧化锌，浸出液经浓缩至比重1.6左右，然后冷却结晶，产出的七水硫酸锌达GB/T 2326-2015的II类一等品质量标准；浸出液经氧化除Mn，再用锌粉深度净化，通过合成、煅烧，产出的纳米氧化锌达GB/T19589-2004的2类质量标准。
锌灰在沉锌过程中，锌灰中的ZnO参与反应，ZnCl2被释放出来被溶液溶解，Cl、Mg不发生沉淀，溶液中的Cl、Mg等杂质一道从沉锌后液开路，溶液中的锌沉淀入渣一道进行回收利用，本发明的主要化学反应方程式如下：
沉锌：ZnSO4+3ZnO+7H2O＝ZnSO4·3Zn(OH)2·4H2O↓
浸出：ZnSO4·3Zn(OH)2+H2SO4＝2ZnSO4+3H2O
ZnO+H2SO4＝ZnSO4+H2O
本发明的积极效果表现为：
1、沉锌过程中，释放了锌灰中的ZnCl2，解决了水洗不能彻底脱除Cl的问题，从后液中将90％以上的Cl进行开路。
2、同时处理高含Mg硫酸锌溶液，解决锌湿法冶炼Mg富集的问题。
3、沉锌渣中杂质含量较少，可使锌灰的资源化综合利用变得简单。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
实施例1
取锌灰(干重)500g置于烧杯中，其中Cl：2.21％，Zn：76.71g/L，往烧杯中加入1L水，搅拌30分钟进行浆化，缓慢加入450ml高含镁硫酸锌溶液，其中Mg：21.4g/L，Cl：430mg/L，Zn：128.45g/L，pH值5.4，补加550ml水，80℃条件下搅拌反应2h，过滤得滤液1.6L。再将滤渣用1L的生产水洗涤一次，洗水并入滤液体积2.6L计算Cl、Mg的开路率，其成分为Zn：3.64g/L，Mg：3.41g/L，Cl：3.95g/L。计算得溶液中锌的回收率为83.6％，Mg的开路率为92.1％，Cl的开路率为91.4％。滤饼加入250g/L的稀酸溶液搅拌浸出，终点pH值为1.5停止加酸，然后过滤分离，浸出液直接浓缩至比重1.58，冷却结晶得到符合HG/T 2326-2015标准要求的一等品七水硫酸锌，主品位97.56％，其它杂质含量均符合要求。
实施例2
取锌灰(干重)500g置于烧杯中，其成分为Cl：3.57％，Zn：72.92％，往烧杯中加入1L水，搅拌30分钟进行浆化，缓慢加入500ml高含镁硫酸锌溶液，其中Mg：17.4g/L，Cl：360mg/L，Zn：135.21g/L，pH值5.4，补加1000ml水，80℃条件下搅拌反应3h，过滤得浸出液1.95L。再将滤渣用1L的生产水洗涤一次，洗水并入滤液体积3L计算Cl、Mg的开路率，其成分为Zn：4.26g/L，Mg：2.63g/L，Cl：5.51g/L。计算得溶液中锌的回收率为81.1％，Mg的开路率为90.7％，Cl的开路率为92.5％。滤饼加入200g/L的稀酸溶液搅拌浸出，终点pH值为2停止加酸，然后过滤分离，浸出液先用高锰酸钾氧化除锰，然后用锌粉深度净化除金属杂质，再用碳酸氢铵合成，碱式碳酸锌经干燥、煅烧，产出的纳米氧化锌达GB/T 19589-2004的2类质量标准，氧化锌主品位为97.5％，其它杂质含量均符合要求。

Claims (3)

1.一种锌灰的资源化利用方法，其特征在于含有以下工艺步骤：将球磨之后的锌灰充分浆化，按锌灰干重与溶液按重量体积比1:1～2加入高Mg含量硫酸锌溶液，按液固比4～6:1补加生产水，70～85℃条件下，搅拌反应2～4h，进行液固分离，滤液排至污水处理系统，滤饼补加生产水浆化洗涤一次之后进行过滤，洗水返锌灰浆化，洗涤滤饼再加入少量水浆化以后，缓慢加入200～300g/L的稀硫酸进行常温浸出，控制终点pH在1.5～2，浸出液用于生产纳米氧化锌或者七水硫酸锌，浸出渣搭入硫化锌矿处理。
2.根据权利要求书1中所述的一种锌灰的资源化利用方法，其特征在于，锌灰的粒度在200目以下，氧化锌成分在80％以上。
3.根据权利要求书1中所述的一种锌灰的资源化利用方法，其特征在于，高镁硫酸锌溶液的硫酸浓度在2g/L以下，加入量按液固比稀释后，Zn离子浓度在25～40g/L之间。
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