CN109055739A - 碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，包括以下步骤：原料预处理工段：原料经回转窑烘干后进球磨机粉碎；浸取工段：将粉碎的原料与强碱溶液一起加热搅拌，浸取完毕，然后板框压滤；净化工段：投入分离剂，使微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液作为电解液；电解工段：电解液经过陈化后，电解液分批进入电解槽，在阴极板上沉积金属锌；清洗及烘干工段：从电解槽底部将废电解液及析出的锌粉排出，离心机将废电解液和锌粉分离，分离出的锌粉用强碱溶液和清水清洗，清洗过后的锌粉进行烘干。本发明原料适应性强，生产流程简单，过程容易控制，且无环境污染，又能综合利用，具有较大的经济效益和社会效益。

Description

碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法
技术领域
本发明属于金属锌的冶炼技术领域，特别涉及一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法。
背景技术
氧化锌是锌的次生矿物。氧化锌矿石中的锌主要以菱锌矿(ZnCO3)、硅锌矿(ZnSiO4)等形态存在，矿石中含有大量的金属杂质，如铅、铁、镉、铜等。锌的氧化矿物相复杂，不易选别，浮选药剂的选择、矿物表面的改性都比较困难。
目前，氧化锌矿石的处理方式有两种：第一种是氧化锌矿石经选矿富集后进入冶炼程序得金属锌；第二种是氧化锌矿石直接入冶炼程序。直接冶锌法又分为火法和湿法两类。
火法处理中，品位较低的矿石一般先用鼓风炉化矿，再由烟化炉挥发；品位较高的矿石，一般用回转炉等设备直接挥发，两者均可获得锌质量分数50％～60％的氧化锌粉。此种氧化锌粉采用回转炉和多膛炉等设备脱除氟、氯后，再用常规湿法冶炼产出电锌。该工艺环节多，流程长，设备庞大，耗能高，生产1吨锌要消耗10～15吨煤，锌回收率仅50％～60％，而且对环境不友好，因此，各国冶金学者都在探讨锌的直接湿法浸出法。
湿法浸出中有酸法浸出。酸法浸出的浸出液不易净化，设备易腐蚀。锌的直接回收率在75％以上，但工艺技术条件控制要求严格，技术难度大。氧化锌矿石中都有一定量的硅，而酸浸不易脱硅；浸出液中锌浓度较低，浸出中和渣量大，溶液平衡不易控制；硫酸消耗量大，生产1吨锌要耗酸1吨以上，为硫化锌矿石酸耗的5倍，受锌矿石品位的影响，经济效益不很明显，目前只有处理锌品位在30％以上的氧化锌矿石才有较好的技术指标。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，包括以下步骤：
步骤一，原料预处理工段：选择含锌量在20％以下的低品位含锌矿作为原料，经回进球磨机粉碎；
步骤二，浸取工段：将粉碎的原料投入浸取釜，加入浓度为2～8M的强碱溶液，加热搅拌，浸取完毕，在釜底出料口用抗碱砂浆泵抽入澄清釜降温后板框压滤，滤液进入净化釜，浸取渣进行清洗，洗涤液压滤后与所述滤液混合作为浸取原液；
步骤三，净化工段：分析浸取原液中Pb、Fe、Cu、Al、As微量元素含量后，投入相应的分离剂，使上述微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液进入电解液储液池，滤渣作铅精矿出售；
步骤四，电解工段：电解液储液池中的电解液经过陈化后，取上清液进行分析，杂质含量应为Pb<10mg/L、Fe<10mg/L、Cu<5mg/L、Al<2g/L、As<100mg/L，分析合格的电解液分批进入电解釜，在阴极板上沉积金属锌，电解釜电压为2.7～2.9V，电流密度为800～1000A/m3；
步骤五，清洗及烘干工段：电解结束后从电解釜底部将电解后液体及析出的锌粉一起重力排出，用离心机将电解后液体和锌粉分离，残留电解液直接返回到所述浸取工段流入循环利用，分离出的锌粉分别用强碱溶液和清水清洗，清洗过后的锌粉进入回转真空干燥机烘干，烘干后的锌粉根据产品需求粉磨至所需粒度，然后取样检测，检测符合要求后计量包装、入库、销售。
进一步地，所述步骤一中原料经球磨机粉碎后粒度为0.10～0.15mm。
进一步地，所述原料为次氧化锌矿、含锌废料废渣、含锌矿土与矿泥以及含锌烟尘中的一种或几种的混合物。
进一步地，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种的混合。
进一步地，所述分离剂为硫化物和/或硫代硫酸盐，所述硫化物为硫化钠、硫化钙、硫化氢、硫化镁中的任意一种。
经过测试锌粉纯度为97.26％，符合国家锌粉标准三级以上(锌含量92％～97％)，浸出率85～95％，总回收率91～95％，电解电流效率91～93％。
本发明的有益效果是：
1、本发明原料适应性强，可以使用酸法炼锌根本无法应用的低品位氧化锌矿、渣、泥、烟尘等作为原料，原料来源更广，且原料单价更低。
2、本发明采用的方法生产流程简单，过程容易控制，杂质分离容易，因碱浸很多杂质不能溶出，其电解液的净化工艺简单，电解析出产品为锌粉，不需要剥锌工艺，电解析出物经烘干粉碎即可成锌粉成品，大大降低了锌粉的生产成本。
3、本发明生产的锌粉产品质量好、活性高，相对传统工艺生产的电炉球状锌粉，生产的锌粉为片状、活性高，用途广。
4、本发明采用的方法环境友好，避免产生对人体有害的酸雾，属于清洁生产工艺，且碱浸电解生产锌粉过程中，含锌原料直接在常压下浸取，整个过程无二氧化硫产生，彻底消除了制酸尾气中排放的二氧化硫对环境的污染，彻底实现全过程湿法冶炼，工艺生产过程水是循环使用，实现了真正安全的无污染零排放；浸取工段时对原料中含有其他金属元素经过分析取其高含量的金属物质如铅、铜等进行再次富集使在产生的渣中提升品位3～5倍，经清洗过滤后排放的滤渣无毒性，带有弱碱性，可作为再生固废物进行转移销售处理，为企业增添附加收入。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，包括以下步骤：
步骤一，原料预处理工段：选择含锌量在20％以下的次氧化锌矿1t作为原料，经球磨机粉碎，粉碎粒度达到0.15mm；
步骤二，浸取工段：将粉碎的原料投入圆柱形浸取釜，单个圆柱形浸取釜有效溶剂为28m3，加入浓度为5M强碱溶液5m3，加热到70℃，搅拌1.2h，浸取完毕，在釜底出料口用抗碱砂浆泵抽入澄清釜降温后板框压滤，滤液进入净化釜，浸取渣进行清洗，洗涤液压滤后与所述滤液混合作为浸取原液；
步骤三，净化工段：分析浸取原液中Pb、Fe、Cu、Al、As微量元素含量取其高含量的金属物质如铅、铜等进行再次富集使在产生的渣中提升品位3～5倍，投入相应的分离剂即硫化钠，使上述微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液进入电解液储液池，滤渣作铅精矿出售；
步骤四，电解工段：电解液储液池中的电解液经过陈化后，取上清液进行分析，杂质含量应为Pb<10mg/L、Fe<10mg/L、Cu<5mg/L、Al<2g/L、As<100mg/L，分析合格的电解液分批进入电解釜，在阴极板上沉积金属锌，电解釜电压为2.7V，电流密度为800A/m3；
步骤五，清洗及烘干工段：电解结束后从电解釜底部将电解后液体及析出的锌粉一起重力排出，用离心机将电解后液体和锌粉分离，分离出的锌粉分别用强碱溶液和清水清洗，清洗后的清洗液与电解后液体返回到步骤二中循环利用，清洗过后的锌粉进入回转真空干燥机烘干，烘干后的锌粉根据产品需求粉磨至所需粒度，然后取样检测，符合要求计量包装、入库、销售。
经过测试锌粉纯度为97.26％，符合国家锌粉标准三级以上(锌含量92％～97％)，浸出率89.31％，总回收率88.52％，电解电流效率91.17％。
实施例2
一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，包括以下步骤：
步骤一，原料预处理工段：选择含锌量在20％以下的含锌废料废渣1t作为原料，经球磨机粉碎，粉碎粒度达到0.12mm；
步骤二，浸取工段：将粉碎的原料投入圆柱形浸取釜，单个圆柱形浸取釜有效溶剂为28m3，加入浓度为3M强碱溶液7m3，加热到75℃，搅拌1h，浸取完毕，在釜底出料口用抗碱砂浆泵抽入澄清釜降温后板框压滤，滤液进入净化釜，浸取渣进行清洗，洗涤液压滤后与所述滤液混合作为浸取原液；
步骤三，净化工段：分析浸取原液中Pb、Fe、Cu、Al、As微量元素含量后取其高含量的金属物质如铅、铜等进行再次富集使在产生的渣中提升品位3～5倍，投入相应的分离剂，使上述微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液进入电解液储液池，滤渣作铅精矿出售；
步骤四，电解工段：电解液储液池中的电解液经过陈化后，取上清液进行分析，杂质含量应为Pb<10mg/L、Fe<10mg/L、Cu<5mg/L、Al<2g/L、As<100mg/L，分析合格的电解液分批进入电解釜，在阴极板上沉积金属锌，电解釜电压为2.8V，电流密度为900A/m3；
步骤五，清洗及烘干工段：电解结束后从电解釜底部将电解后液体及析出的锌粉一起重力排出，用离心机将电解后液体和锌粉分离，分离出的锌粉分别用强碱溶液和清水清洗，清洗后的清洗液与电解后液体返回到步骤二中循环利用，清洗过后的锌粉进入回转真空干燥机烘干，烘干后的锌粉根据产品需求粉磨至所需粒度，然后取样检测，符合要求计量包装、入库、销售。
经过测试锌粉纯度为97.86％，符合国家锌粉标准三级以上(锌含量92％～97％)，浸出率89.53％，总回收率88.36％，电解电流效率91.37％。
实施例3
一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，包括以下步骤：
步骤一，原料预处理工段：选择含锌量在20％以下的含锌矿土与矿泥1t作为原料，经球磨机粉碎，粉碎粒度达到0.12mm；
步骤二，浸取工段：将粉碎的原料投入圆柱形浸取釜，单个圆柱形浸取釜有效溶剂为28m3，加入浓度为8M强碱溶液4m3，加热到78℃，搅拌1.3h，浸取完毕，在釜底出料口用抗碱砂浆泵抽入澄清釜降温后板框压滤，滤液进入净化釜，浸取渣进行清洗，洗涤液压滤后与所述滤液混合作为浸取原液；
步骤三，净化工段：分析浸取原液中Pb、Fe、Cu、Al、As微量元素含量取其高含量的金属物质如铅、铜等进行再次富集使在产生的渣中提升品位3～5倍，投入相应的分离剂，使上述微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液进入电解液储液池，滤渣作铅精矿出售；
步骤四，电解工段：电解液储液池中的电解液经过陈化后，取上清液进行分析，杂质含量应为Pb<10mg/L、Fe<10mg/L、Cu<5mg/L、Al<2g/L、As<100mg/L，分析合格的电解液分批进入电解釜，在阴极板上沉积金属锌，电解釜电压为2.9V，电流密度为1000A/m3；
步骤五，清洗及烘干工段：电解结束后从电解釜底部将电解后液体及析出的锌粉一起重力排出，用离心机将电解后液体和锌粉分离，分离出的锌粉分别用强碱溶液和清水清洗，清洗后的清洗液与电解后液体返回到步骤二中循环利用，清洗过后的锌粉进入回转真空干燥机烘干，烘干后的锌粉根据产品需求粉磨至所需粒度，然后取样检测，符合要求计量包装、入库、销售。
经过测试锌粉纯度为98.25％，符合国家锌粉标准三级以上(锌含量92％～97％)，浸出率89.62％，总回收率88.57％，电解电流效率91.36％。
实施例4
一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，包括以下步骤：
步骤一，原料预处理工段：选择含锌量在20％以下的含锌烟尘1t作为原料，经球磨机粉碎，粉碎粒度达到0.13mm；
步骤二，浸取工段：将粉碎的原料投入圆柱形浸取釜，单个圆柱形浸取釜有效溶剂为28m3，加入浓度为6M强碱溶液5m3，加热到80℃，搅拌1.1h，浸取完毕，在釜底出料口用抗碱砂浆泵抽入澄清釜降温后板框压滤，滤液进入净化釜，浸取渣进行清洗，洗涤液压滤后与所述滤液混合作为浸取原液；
步骤三，净化工段：分析浸取原液中Pb、Fe、Cu、Al、As微量元素含量取其高含量的金属物质如铅、铜等进行再次富集使在产生的渣中提升品位3～5倍，投入相应的分离剂，使上述微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液进入电解液储液池，滤渣作铅精矿出售；
步骤四，电解工段：电解液储液池中的电解液经过陈化后，取上清液进行分析，杂质含量应为Pb<10mg/L、Fe<10mg/L、Cu<5mg/L、Al<2g/L、As<100mg/L，分析合格的电解液分批进入电解釜，在阴极板上沉积金属锌，电解釜电压为2.9V，电流密度为900A/m3；
步骤五，清洗及烘干工段：电解结束后从电解釜底部将电解后液体及析出的锌粉一起重力排出，用离心机将电解后液体和锌粉分离，分离出的锌粉分别用强碱溶液和清水清洗，清洗后的清洗液与电解后液体返回到步骤二中循环利用，清洗过后的锌粉进入回转真空干燥机烘干，烘干后的锌粉根据产品需求粉磨至所需粒度，然后取样检测，符合要求计量包装、入库、销售。
经过测试锌粉纯度为96.92％，符合国家锌粉标准三级以上(锌含量92％～97％)，浸出率89.69％，总回收率88.47％，电解电流效率91.29％。
本发明原料适应性强，可以使用酸法炼锌根本无法应用的低品位氧化锌矿、渣、泥、烟尘等作为原料，原料来源更广，且原料单价更低。本发明采用的方法生产流程简单，过程容易控制，杂质分离容易，因碱浸很多杂质不能溶出，其电解液的净化工艺简单，电解析出产品为锌粉，不需要剥锌工艺，电解析出物经烘干粉碎即可成锌粉成品，大大降低了锌粉的生产成本。本发明生产的锌粉产品质量好、活性高，相对传统工艺生产的电炉球状锌粉，生产的锌粉为片状、活性高，用途广。本发明采用的方法环境友好，避免产生对人体有害的酸雾，属于清洁生产工艺，且碱浸电解生产锌粉过程中，含锌原料直接在常压下浸取，整个过程无二氧化硫产生，彻底消除了制酸尾气中排放的二氧化硫对环境的污染，彻底实现全过程湿法冶炼，工艺生产过程水是循环使用，实现了真正安全的无污染零排放；浸取工段时对原料中含有其他金属元素经过分析取其高含量的金属物质如铅、铜等进行再次富集使在产生的渣中提升品位3～5倍，经清洗过滤后排放的滤渣无毒性，带有弱碱性，可作为再生固废物进行转移销售处理，为企业增添附加收入。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，原料预处理工段：选择含锌量在20％以下的低品位含锌矿作为原料，经回进球磨机粉碎；
步骤二，浸取工段：将粉碎的原料投入浸取釜，加入浓度为2～8M的强碱溶液，加热搅拌，浸取完毕，在釜底出料口用抗碱砂浆泵抽入澄清釜降温后板框压滤，滤液进入净化釜，浸取渣进行清洗，洗涤液压滤后与所述滤液混合作为浸取原液；
步骤三，净化工段：分析浸取原液中Pb、Fe、Cu、Al、As微量元素含量后，投入相应的分离剂，使上述微量元素转化为沉淀物，经过板框压滤，滤液进入电解液储液池，滤渣作铅精矿出售；
步骤四，电解工段：电解液储液池中的电解液经过陈化后，取上清液进行分析，杂质含量应为Pb<10mg/L、Fe<10mg/L、Cu<5mg/L、Al<2g/L、As<100mg/L，分析合格的电解液分批进入电解釜，在阴极板上沉积金属锌，电解釜电压为2.7～2.9V，电流密度为800～1000A/m3；
步骤五，清洗及烘干工段：电解结束后从电解釜底部将电解后液体及析出的锌粉一起重力排出，用离心机将电解后液体和锌粉分离，残留电解液直接返回到所述浸取工段流入循环利用，分离出的锌粉分别用强碱溶液和清水清洗，清洗过后的锌粉进入回转真空干燥机烘干，烘干后的锌粉根据产品需求粉磨至所需粒度，然后取样检测，检测符合要求后计量包装、入库、销售。
2.根据权利要求1所述的碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，其特征在于，所述步骤一中原料经球磨机粉碎后粒度为0.10～0.15mm。
3.根据权利要求1所述的碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，其特征在于，所述原料为次氧化锌矿、含锌废料废渣、含锌矿土与矿泥以及含锌烟尘中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，其特征在于，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种的混合。
5.根据权利要求1所述的碱浸电解法从低品位含锌矿中生产锌粉的方法，其特征在于，所述分离剂为硫化物和/或硫代硫酸盐，所述硫化物为硫化钠、硫化钙、硫化氢、硫化镁中的任意一种。
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