CN110195160A - 一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法，它依次包括低酸浸出、中和除铁砷、回收钴和回收镉步骤，除掉铜、铁、砷、钴、镉之后的富锌浸出液返回锌冶炼系统；所述的回收钴步骤是将除铁砷浸出液加热升温至90‑95℃，加入碳酸钠调节pH值为4.5‑5.0，加入过硫酸铵或过硫酸钠进行化学反应，按S₂O₃ ²⁺的摩尔量是Fe²⁺、Mn²⁺、和Co²⁺摩尔量总和4‑6倍的比例加入过硫酸铵或过硫酸钠，反应时间1‑2小时，固液分离得到钴渣和除钴浸出液。

Description

一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法

技术领域

本发明属于锌冶炼技术领域，具体涉及一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法。

背景技术

在湿法炼锌工艺中，普遍采用两段锌粉砷盐净化法进行净液，净液渣中含有大量的Zn、Cu、Cd、Co、Fe和As。净液渣中有价金属的回收，一般采用综合回收工艺，首先利用一定浓度的稀硫酸对净液渣浸出并进行固液分离，净液渣中的Zn、Cd、Co、Fe、As被浸出进入溶液中，得到的固体渣就是铜富集渣；铜富集渣经过氧化浸出回收金属铜，含有Zn、Cd、Co、Fe、As的浸出液先采用中和除铁砷步骤除去浸出液中的Fe和As后，再回收镉，最后除钴，除钴之后得到的净化浸出溶液返回至炼锌系统。

湿法冶锌工艺中，钴是危害锌电积的最主要的杂质之一。电积过程中，氢在钴上的过电位较小，钴的存在会促使氢放电，并使阴极电位正移，过电位减小。随着电积的进行，沉积物会变得越来越疏松多孔，阴极锌返溶，电流效率降低，锌的电能消耗增加，剥锌困难，锌产量降低。所以，返回至炼锌系统的净化浸出溶液一定要将钴除到较低浓度。目前，湿法炼锌中主要的除钴方法较多地利用江西银光科技有限公司生产的JS-3型锌液净化剂，它的基本组分为大分子立体网孔结构的类分子筛聚合物，是一种水溶性树脂。除杂机理是根据不同金属离子的半径尺寸，设计合成相应大小的网格孔径，使得尺寸匹配的Co²⁺、Cd²⁺等杂质离子嵌入并吸附在网孔内，并通过共沉淀压滤除去。

使用JS-3型锌液净化剂除钴的缺点是：1）JS-3型锌液净化剂属于有机成分，需要使用活性炭吸附脱除有机物，有机物脱除不干净，净化浸出溶液仍然会含有少量的有机物进入炼锌系统，随着时间的叠加累积，会对炼锌系统会有不良影响，炼锌系统出现电解析出不好，容易造成电解烧板现象，影响各项生产指标，不容易把控，除钴成本高。2）因为JS-3型锌液净化剂不但能吸附钴，还会优先吸附铁、砷、镉等杂质，为了减少JS-3型锌液净化剂使用量，降低生产成本，所以需要优先去除溶液中的铁、砷、镉等杂质后，最后才能利用JS-3型锌液净化剂进行除钴。然而，先除镉的过程中，由于有钴的杂质存在，在使用锌粉置换的过程中，增加了锌粉置换的复杂性和使用量，增加了除镉成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法，它具工序简单、安全性高、时间短、成本低、除杂效果好的特点。

本发明的目的是通过以下方案来实现的：一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法，它依次包括低酸浸出、中和除铁砷、回收钴和回收镉步骤，除掉铜、铁、砷、钴、镉之后的富锌浸出液返回锌冶炼系统；所述的低酸浸出是利用硫酸和电解液对净液渣浸出，固液分离得到铜富集渣和净液渣浸出液，将铜富集渣经过氧化并浸出回收金属铜；所述的中和除铁砷是在净液渣浸出液加入亚硝酸钠中和反应除铁砷，固液分离得到铁砷废渣和除铁砷浸出液；其特征在于：所述的回收钴步骤是将除铁砷浸出液加热升温至90-95℃，加入碳酸钠调节pH值为4.5-5.0，加入过硫酸铵或过硫酸钠进行化学反应，按S₂O₈ ²⁺的摩尔量是Fe²⁺、Mn²⁺和Co²⁺摩尔量总和4-6倍的比例加入过硫酸铵或过硫酸钠，反应时间1-2小时，固液分离得到钴渣和除钴浸出液。

进一步，所述的回收镉步骤包括一次置换反应、二次置换反应、酸浸镉和镉精炼；所述的一次置换反应是在除钴浸出液中加入锌粉和硫酸进行置换反应，固液分离得到一次置换渣和一次除镉置换液；所述的二次置换反应是在一次除镉置换液中加入锌粉和硫酸进行置换反应，固液分离得到二次置换渣和富锌浸出液；所述的酸浸镉是将一次置换渣和二次置换渣合并之后加入锌粉和硫酸进行酸浸反应，固液分离得到海绵镉和浸镉溶液，浸镉溶液的镉含量小于5g/L且锌含量大于160g/L时，浸镉溶液返回到二次置换反应槽，浸镉溶液的镉含量大于5g/L或者锌含量小于160g/L时，浸镉溶液返回到酸浸镉槽。

进一步，所述的镉精炼是将海绵镉置于镉精炼炉中，加入氢氧化钠、煤粉和还原木，冶炼得到镉锭和废碱，废碱返回到除铁砷槽。

进一步，所述的回收钴步骤还包括钴渣洗涤，钴渣用水洗涤之后得到钴精矿和钴渣洗涤液；钴渣洗涤液返回到低酸浸出槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1）本发明在回收钴步骤中，加入碳酸钠和过硫酸钠或过硫酸铵，过硫酸钠或过硫酸铵与Fe²⁺、Mn²⁺和Co²⁺发生氧化反应生成Fe²⁺、Mn⁴⁺和Co³⁺，在碱性条件下将铁、锰、钴等杂质除掉。氧化反应式如下：

S₂O₈ ^2- + Fe²⁺→Fe³⁺+ S₂O₄ ^2-

S₂O₈ ^2- + Mn²⁺→Mn⁴⁺ + S₂O₄ ^2-

S₂O₈ ^2- + Co²⁺→Co³⁺ + S₂O₄ ^2-

和现有技术使用JS-3型锌液净化剂比较，JS-3型锌液净化剂属于有机成分，在回收钴的工艺步骤中需要使用活性炭吸附脱除有机物，但仍然会含有少量的有机物进入炼锌系统，随着时间的叠加累积，会对炼锌系统会有不良影响，炼锌系统出现电解析出不好，容易造成电解烧板现象，影响各项生产指标。

现有技术中使用的JS-3型锌液净化剂包含的成分复杂，检测困难，生产工艺及质量控制不好操作。

2）因为JS-3型锌液净化剂不但能吸附钴，还会优先吸附铁、砷、镉等杂质，为了减少JS-3型锌液净化剂使用量，降低生产成本，所以需要优先去除溶液中的铁、砷、镉等杂质后，最后才能利用JS-3型锌液净化剂进行除钴。然而，先除镉的过程中，由于有钴的杂质存在，在使用锌粉置换的过程中，增加了锌粉置换的复杂性和使用量，增加了除镉成本。

3）采用过硫酸钠或者过硫酸铵代替JS-3型锌液净化剂除钴，在生产应用中取得了良好的效果，除了能够高效率地去除钴以外，还能去除铁、锰及稀散金属硒、铊、有机物、油等杂质，可实现杂质开路，减少了进入炼锌系统的杂质，达到了净化炼锌大系统的目的，同时运行成本低，产出的钴渣渣性好，利于环保。

附图说明

图1为本发明湿法炼锌净液渣的综合回收方法工艺流程图。

具体实施方式

下面以通过具体实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1所示，一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法，它依次包括如下步骤：

S1、低酸浸出：在低酸浸出槽中加入净液渣、硫酸、电解废液对净液渣浸出，固液分离得到铜富集渣和净液渣浸出液，将铜富集渣经过氧化并浸出回收金属铜；

S2、除铁砷：将净液渣浸出液打入除铁砷中和槽中，加入亚硝酸钠中和反应除铁砷，固液分离得到铁砷废渣和除铁砷浸出液；

S3、回收钴：将除铁砷浸出液打入回收钴反应槽中，升温至90℃，加入碳酸钠调节pH值为4.8，加入过硫酸铵进行化学反应，按S₂O₃ ²⁺的摩尔量是Fe²⁺、Mn²⁺、和Co²⁺摩尔量总和5倍的比例加入过硫酸铵，反应时间1.5小时，固液分离得到钴渣和除钴浸出液；将钴渣加入到钴渣洗涤槽中，加水洗涤，固液分离得到钴精矿和钴渣洗涤液，所钴渣洗涤液返回到低酸浸出槽；

S4、回收镉：它包括一次置换反应、二次置换反应、酸浸镉和镉精炼；所述的一次置换反应是将除钴浸出液打入一次置换反应槽中，加入锌粉（说明一下锌粉）和硫酸进行置换反应，固液分离得到一次置换镉渣和一次除镉置换液；所述的二次置换反应是将一次除镉置换液打入二次置换反应槽中，加入锌粉说明一下锌粉和硫酸进行置换反应，固液分离得到二次置换镉渣和富锌浸出液，富锌浸出液返回锌冶炼系统；所述的酸浸镉是将一次置换镉渣和二次置换镉渣合并之后加入到酸浸镉反应槽中，加入高纯锌粉（说明一下高纯锌粉）和硫酸进行酸浸反应，固液分离得到海绵镉和浸镉溶液，浸镉溶液的镉含量小于5g/L且锌含量大于160g/L时，浸镉溶液返回到二次置换反应槽，浸镉溶液的镉含量大于5g/L或者锌含量小于160g/L时，浸镉溶液返回到酸浸镉反应槽；所述的镉精炼是将海绵镉置于镉精炼炉中，加入氢氧化钠、煤粉和还原木，冶炼得到镉锭和废碱，废碱返回到除铁砷中和槽。本实施例中除铁砷浸出液中钴的含量为0.65g/L，除钴浸出液中钴的含量为0.015g/L。

实施例2：其它工艺步骤和工艺参数与实施例1相同；不同之处在于：

S3、回收钴：将除铁砷浸出液打入回收钴反应槽中，升温至92℃，加入碳酸钠调节pH值为4.5，加入过硫酸钠进行化学反应，按S₂O₃ ²⁺的摩尔量是Fe²⁺、Mn²⁺、和Co²⁺摩尔量总和4倍的比例加入过硫酸钠，反应时间2小时，固液分离得到钴渣和除钴浸出液；将钴渣加入到钴渣洗涤槽中，加水洗涤，固液分离得到钴精矿和钴渣洗涤液，所钴渣洗涤液返回到低酸浸出槽。本实施例中除铁砷浸出液中钴的含量为0.86g/L，除钴浸出液中钴的含量为0.016g/L。

实施例2：其它工艺步骤和工艺参数与实施例1相同；不同之处在于：

S3、回收钴：将除铁砷浸出液打入回收钴反应槽中，升温至95℃，加入碳酸钠调节pH值为5，加入过硫酸铵进行化学反应，按S₂O₃ ²⁺的摩尔量是Fe²⁺、Mn²⁺、和Co²⁺摩尔量总和6倍的比例加入过硫酸铵，反应时间1小时，固液分离得到钴渣和除钴浸出液；将钴渣加入到钴渣洗涤槽中，加水洗涤，固液分离得到钴精矿和钴渣洗涤液，所钴渣洗涤液返回到低酸浸出槽。本实施例中除铁砷浸出液中钴的含量为1.2g/L，除钴浸出液中钴的含量为0.018g/L。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种湿法炼锌净液渣的综合回收方法，它依次包括低酸浸出、中和除铁砷、回收钴和回收镉步骤，除掉铜、铁、砷、钴、镉之后的富锌浸出液返回锌冶炼系统；所述的低酸浸出是利用硫酸和电解液对净液渣浸出，固液分离得到铜富集渣和净液渣浸出液，将铜富集渣经过氧化并浸出回收金属铜；所述的中和除铁砷是在净液渣浸出液加入亚硝酸钠中和反应除铁砷，固液分离得到铁砷废渣和除铁砷浸出液；其特征在于：所述的回收钴步骤是将除铁砷浸出液加热升温至90-95℃，加入碳酸钠调节pH值为4.5-5.0，加入过硫酸铵或过硫酸钠进行化学反应，按S₂O₃ ²⁺的摩尔量是Fe²⁺、Mn²⁺、和Co²⁺摩尔量总和4-6倍的比例加入过硫酸铵或过硫酸钠，反应时间1-2小时，固液分离得到钴渣和除钴浸出液。

2.根据权利要求1 所述的湿法炼锌净液渣的综合回收方法，其特征在于：所述的回收镉步骤包括一次置换反应、二次置换反应、酸浸镉和镉精炼；所述的一次置换反应是在除钴浸出液中加入锌粉和硫酸进行置换反应，固液分离得到一次置换渣和一次除镉置换液；所述的二次置换反应是在一次除镉置换液中加入锌粉和硫酸进行置换反应，固液分离得到二次置换渣和富锌浸出液；所述的酸浸镉是将一次置换渣和二次置换渣合并之后加入锌粉和硫酸进行酸浸反应，固液分离得到海绵镉和浸镉溶液，浸镉溶液的镉含量小于5g/L且锌含量大于160g/L时，浸镉溶液返回到二次置换反应槽，浸镉溶液的镉含量大于5g/L或者锌含量小于160g/L时，浸镉溶液返回到酸浸镉槽。

3.根据权利要求2 所述的湿法炼锌净液渣的综合回收方法，其特征在于：所述的镉精炼是将海绵镉置于镉精炼炉中，加入氢氧化钠、煤粉和还原木，冶炼得到镉锭和废碱，废碱返回到除铁砷槽。

4.根据权利要求1 所述的湿法炼锌净液渣的综合回收方法，其特征在于：所述的回收钴步骤还包括钴渣洗涤，钴渣用水洗涤之后得到钴精矿和钴渣洗涤液；钴渣洗涤液返回到低酸浸出槽。