CN115094241A - 一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，涉及冶金资源综合利用与环境工程交叉技术领域，解决了目前处理铜镉渣方法存在浸出效率低、铜泥含铜量低的问题，将一段净化渣经球磨机研磨，与水混合以渣浆态泵送至铜镉渣浓密机沉降，沉降底流连续不断泵送至连续浸出反应槽组，并与浸出剂混合浸出，浸出结束后过滤，得到浸出渣和富镉浸出液；浸出渣经过酸洗和水洗处理之后过滤，滤渣送至铜冶炼厂回收金属铜，滤液返回连续浸出反应槽组做浸出剂重复再利用；得到的富镉浸出液中加锌粉置换，然后过滤获得海绵镉，海绵镉送至镉回收系统中回收镉，滤液返回电解系统回收金属锌。该方法铜镉渣中铜、镉、锌回收率分别达到99％、95％、96.5％以上。

Description

一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法
技术领域
本发明涉及冶金资源综合利用与环境工程交叉技术领域，更具体的是涉及湿法炼锌的铜镉渣浸出方法技术领域。
背景技术
湿法炼锌过程中，一段净化产出的渣即铜镉渣，其主要成分是单质态的金属锌和夹杂的水溶性硫酸锌，以及从溶液中置换出来的单质Cu和Cd。据某年产电锌20万t的湿法炼锌企业统计，年产铜镉渣约1.2～1.6万t；铜镉渣浸出回收锌、镉后的浸出渣又称铜泥，其中Cu38％～55％、Cd3.0％～5.0％、Zn7.0％～11.0％，Co、Ni其他成分占0.02～3％，属于危险固弃物，产率约为铜镉渣的35％～40％，渣中有价金属Zn、Cu、Cd等价值巨大，具有很高的综合利用价值。
目前的湿法炼锌企业普遍处理铜镉渣方法为：一段净化渣经球磨研磨与净化液浆化泵送至综合回收工序铜镉渣沉淀池，沉淀池底流再经浸出槽间断用硫酸浸出产出铜泥回收铜，浸出液加锌粉置换回收镉，置换后液返至电解系统回收锌。
铜镉渣在浸出过程中，锌、镉浸出率很大程度上取决于浸出过程温度、液固比、酸度、反应时间等工艺条件的稳定性，若浸出过程条件不稳定，将使一部分锌、镉损失于浸出渣中，不仅造成锌、镉资源损失，还会导致环境污染。目前的湿法炼锌企业处理铜镉渣的方法存在处理能力小、铜泥品位低、浸出过程工艺条件调控能力弱、铜泥中的镉危害环境等问题。综上所述，探索湿法炼锌铜镉渣处理新方法，进一步提高铜镉渣浸出效率，降低铜泥锌、镉含量，实现源头减排，减少有毒金属镉二次污染，同时提高企业产品的多样性和盈利能力具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的湿法炼锌企业普遍处理铜镉渣方法存在铜镉渣浸出效率低、铜泥含铜量低的问题，为了解决上述技术问题，本发明提供一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，包括以下步骤：
(1)铜镉渣连续浸出：将一段净化渣经球磨机研磨，与水混合以渣浆态泵送至铜镉渣浓密机沉降，沉降底流通过渣浆泵连续不断泵送至连续浸出反应槽组，并与浸出剂混合浸出，浸出结束后过滤，得到浸出渣和富镉浸出液；
(2)浸出渣的酸洗和水洗：将步骤(1)中得到的浸出渣经过酸洗和水洗处理之后过滤，滤渣送至铜冶炼厂回收金属铜，滤液返回连续浸出反应槽组做浸出剂重复再利用；
(3)富镉液除镉：将步骤(1)得到的富镉浸出液中加锌粉置换，然后过滤获得海绵镉，海绵镉送至镉回收系统中回收镉，滤液返回电解系统回收金属锌。
进一步的，步骤(1)中的铜镉渣的粒度为80～160目，沉降底流的泵出速度为10m3～15m3/h。
进一步的，步骤(1)中的浸出剂包括98％工业硫酸。
进一步的，步骤(1)中的浸出剂与底流的质量比为(3～4)：1。
进一步的，步骤(1)的浸出过程中的温度控制在80～85℃。
进一步的，步骤(1)中的连续反应槽组包括头槽和末槽，底流在连续反应槽组中停留的时间为120～150min，搅拌转速控制在160～200r/min，连续反应槽组的头槽中的pH控制在1.5～2.0，连续反应槽组的末槽的pH控制在2.0～2.5。
进一步的，步骤(2)中的浸出渣酸洗使用的酸洗剂为98％工业硫酸，酸洗时的液固质量比为4:1。
进一步的，步骤(2)中酸洗时的温度均控制在80～85℃，酸洗渣槽内停留的时间为120～180min，搅拌转速控制在160～200r/min，酸洗的终点pH为2.0～2.5。
进一步的，步骤(3)中锌粉的用量与镉的含量的摩尔比为(1.2～1.5)：1。
进一步的，步骤(3)中使用锌粉置换镉时的温度控制在50～60℃，停留时间为20～40min，置换前富镉浸出液的pH控制在2.5～3.0，搅拌转速为160～200r/min，置换结束后过滤，滤渣送至镉回收系统回收镉，滤液返回电解系统回收锌。
上述工业98％硫酸为湿法炼锌企业制酸工序副产品，无需外购。
上述浸出、酸洗、水洗过程加热源，可由湿法炼锌企业焙烧炉余热蒸汽提供，无需外购。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明将常规的铜镉渣底流间断浸出的方式优化为连续浸出的方式，不仅大幅提高了铜镉渣的浸出效率，而且也明显降低了岗位劳动强度；
(2)本发明的铜镉渣浸出方法中需要控制的过程条件更容易精准调控，每一个步骤均可实现精细化操作，确保了锌、镉的浸出条件，提高了浸出率；
(3)本发明与常规的浸出方法相比，使用的反应槽数量更少，节约了能源的消耗以及备件的成本；
(4)本发明中产出的铜泥的含铜量高，含锌、镉量低，进一步提高了铜泥的外售价值，同时有效避免了有毒金属镉的二次污染；
(5)本发明的处理方法简单可靠，易于实现工业化生产，具有巨大的经济效益前景。
附图说明
图1是本发明中一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
参照附图1，原料：一段净化渣，其中Zn的质量分数为44.02％，Cd的质量分数为9.91％，Cu的质量分数为6.4％，H2O的质量分数为24％。
(1)铜镉渣连续浸出：首先将一段净化渣经球磨机研磨至100目，与水混合浆化泵送至铜镉渣浓密机沉降，停留120min，沉降底流与浸出剂分别以12m3/h、10m3/h连续不断地泵送至连续浸出反应槽组头槽，同时以滴定的形式给头槽补98％硫酸，当进液量至反应槽液位一半时，开搅拌、蒸汽，控制头槽液体pH为1.5，温度82℃，搅拌转速160r/min，末槽pH为2.0，当底流在连续反应槽组停留时间到达150min时，过滤，获得浸出渣(其中Zn的质量分数为14.29％，Cd的质量分数为3.6％，Cu的质量分数为44.7％)和富镉浸出液(Zn2+160.2g/l，Cd2+16.9g/l)；
(2)浸出渣酸洗和水洗：将浸出渣再经酸洗、水洗处理，液固质量比均为4:1，温度83℃，反应时间120min，搅拌转速160r/min，终点pH为2.5，反应结束过滤、滤渣为高品位铜泥(Zn的质量分数为3.22％，Cd的质量分数为0.78％，Cu的质量分数为74.7％)，送至铜冶炼厂回收金属铜，滤液(其中Zn2+为18.4g/l，Cd2+为0.4g/l)返回连续浸出反应槽做浸出剂重复再利用；
(3)富镉液除镉：将富镉浸出液，加10.2g/L锌粉置换镉，温度55℃，置换前液pH为2.5，搅拌转速120r/min，反应28min，过滤，滤渣(Zn的质量分数为2.37％，Cd的质量分数为92％，Cu的质量分数为0.03％)返回镉回收系统回收镉，滤液(Zn2+105g/L，Cd2+1.24g/L，)返回电解系统回收锌。
结果表明：采用上述方法处理，获得的铜泥中Zn的质量分数为3.22％，Cd的质量分数为0.78％，Cu的质量分数为74.7％；海绵镉中Cd的质量分数为92％，铜的回收率为99.4％，镉的回收率为96.7％。
实施例2
参照附图1，原料：一段净化渣，其中Zn的质量分数为39.51％，Cd的质量分数为8.74％，Cu的质量分数为5.7％，H2O的质量分数为27％。
(1)铜镉渣连续浸出：首先将一段净化渣经球磨机研磨至120目，与水混合浆化泵送至铜镉渣浓密机沉降，停留120min，沉降底流与浸出剂分别以10m3/h、15m3/h连续不断地泵送至连续浸出反应槽组头槽，同时以滴定的形式给头槽补98％工业硫酸，当进液量至反应槽液位一半时，开搅拌、蒸汽，控制头槽液体pH为2.0，温度84℃，搅拌转速160r/min，末槽控制pH为2.5，当底流在连续反应槽组停留时间到达130min时，过滤，获得浸出渣(其中Zn的质量分数为11.71％，Cd的质量分数为2.98％，Cu的质量分数为48.1％)和富镉浸出液(其中Zn2+为155.6g/l，Cd2+为14.76g/l)；
(2)浸出渣、酸洗、水洗：将浸出渣再经酸洗、水洗处理，液固质量比均为4:1，温度80℃，反应时间120min，搅拌转速160r/min，终点pH2.0。反应结束过滤、滤渣为高品位铜泥(其中Zn的质量分数为3.44％，Cd的质量分数为1.09％，Cu的质量分数为76.19％)，送至铜冶炼厂回收金属铜，滤液(其中Zn2+为14.22g/l，Cd2+0.37g/l)返回连续浸出反应槽做浸出剂重复再利用；
(3)富镉液除镉：将富镉浸出液，加8.8g/L锌粉置换镉，温度57℃，置换前液PH2.5，搅拌转速120r/min，反应32min，过滤，滤渣(其中Zn的质量分数为2.49％，Cd的质量分数为93.04％，Cu的质量分数为0.04％)返回镉回收系统回收镉，滤液(其中Zn2+为98.72g/L，Cd2+为1.38g/L，)返回电解系统回收锌。
结果表明：采用上述方法处理，获得铜泥中Zn的质量分数为3.44％，Cd的质量分数为1.09％，Cu的质量分数为76.19％，海绵镉中Cd的质量分数为93.04％，铜的回收率为99.6％，镉的回收率为95.80％。
实施例3
参照附图1，原料：一段净化渣，其中Zn的质量分数为42.66％，Cd的质量分数为7.09％，Cu的质量分数为5.94％，H2O的质量分数为25％。
(1)铜镉渣连续浸出：首先将一段净化渣经球磨机研磨至80目，与水混合浆化泵送至铜镉渣浓密机沉降，停留120min，沉降底流与浸出剂分别以13m3/h、12m3/h连续不断地泵送至连续浸出反应槽组头槽，同时以滴定的形式给头槽补98％工业硫酸，当进液量至反应槽液位一半时，开搅拌、蒸汽，控制头槽液体pH为2.0，温度85℃，搅拌转速160r/min，控制末槽pH为2.5，当底流在连续反应槽组停留时间到达150min时，过滤，获得浸出渣(其中Zn的质量分数为10.08％，Cd的质量分数为2.77％，Cu的质量分数为52.19％)和富镉浸出液(其中Zn2+为156.7g/l，Cd2+为15.0g/l)；
(2)浸出渣酸洗和水洗：将浸出渣再经酸洗、水洗处理，液固质量比均为4:1，温度82℃，反应时间120min，搅拌转速160r/min，终点pH为2.0，反应结束过滤、滤渣为高品位铜泥(其中Zn的质量分数为3.51％，Cd的质量分数为0.94％，Cu的质量分数为75.2％)，送至铜冶炼厂回收金属铜，滤液(其中Zn2+为15.8g/l，Cd2+为0.29g/l)返回连续浸出反应槽做浸出剂重复再利用；
(3)富镉液除镉：将富镉浸出液，加9.1g/L锌粉置换镉，温度58℃，置换前液的pH为2.5，搅拌转速120r/min，反应30min，过滤，滤渣(其中Zn的质量分数为3.01％，Cd的质量分数为94％，Cu的质量分数为0.02％)返回镉回收系统回收镉，滤液(其中Zn2+为104.9g/L，Cd2 +为1.82g/L)返回电解系统回收锌。
结果表明：采用上述方法处理，获得铜泥中Zn的质量分数为3.51％，Cd的质量分数为0.94％，Cu的质量分数为75.2％，海绵镉中Cd的质量分数为94％，铜的回收率为99.1％，镉的回收率为95.7％。
根据实施例1到实施例3的结果可以知，采用本发明中的镉铜渣浸出方法产出的铜泥的含铜量高，含锌、镉量低，进一步提高了铜泥的外售价值，同时有效避免了有毒金属镉的二次污染，而且本发明中需要控制的过程条件更容易精准调控，每一个步骤均可实现精细化操作，确保了锌、镉的浸出条件，提高了浸出率；与常规的浸出方法相比，使用的反应槽数量更少，节约了能源的消耗以及备件的成本。

Claims (10)

1.一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铜镉渣连续浸出：将一段净化渣经球磨机研磨，与水混合以渣浆态泵送至铜镉渣浓密机沉降，沉降底流通过渣浆泵连续不断泵送至连续浸出反应槽组，并与浸出剂混合浸出，浸出结束后过滤，得到浸出渣和富镉浸出液；
(2)浸出渣的酸洗和水洗：将步骤(1)中得到的浸出渣经过酸洗和水洗处理之后过滤，滤渣送至铜冶炼厂回收金属铜，滤液返回连续浸出反应槽组做浸出剂重复再利用；
(3)富镉液除镉：将步骤(1)得到的富镉浸出液中加锌粉置换，然后过滤获得海绵镉，海绵镉送至镉回收系统中回收镉，滤液返回电解系统回收金属锌。
2.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(1)中的铜镉渣的粒度为80～160目，沉降底流的泵出速度为10m3～15m3/h。
3.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(1)中的浸出剂包括98％工业硫酸。
4.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(1)中的浸出剂与底流的质量比为(3～4)：1。
5.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(1)的浸出过程中的温度控制在80～85℃。
6.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(1)中的连续反应槽组包括头槽和末槽，底流在连续反应槽组中停留的时间为120～150min，搅拌转速控制在160～200r/min，连续反应槽组的头槽中的pH控制在1.5～2.0，连续反应槽组的末槽的pH控制在2.0～2.5。
7.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(2)中的浸出渣酸洗使用的酸洗剂为98％工业硫酸，酸洗时的液固质量比为4:1。
8.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(2)中酸洗时的温度均控制在80～85℃，酸洗渣槽内停留的时间为120～180min，搅拌转速控制在160～200r/min，酸洗的终点pH为2.0～2.5。
9.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(3)中锌粉的用量与镉的含量的摩尔比为(1.2～1.5)：1。
10.根据权利要求1所述的一种湿法炼锌的铜镉渣浸出方法，其特征在于，步骤(3)中使用锌粉置换镉时的温度控制在50～60℃，停留时间为20～40min，置换前富镉浸出液的pH控制在2.5～3.0，搅拌转速为160～200r/min，置换结束后过滤，滤渣送至镉回收系统回收镉，滤液返回电解系统回收锌。
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CN116855756A (zh) * 2023-07-03 2023-10-10 青海华鑫再生资源有限公司 一种工业固废回收用镉浸出装置

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