一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法
一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法[tt^領(lǐng)域]本發(fā)明屬于二資源回收和有色金屬冶金領(lǐng)域中的屬濕法冶金領(lǐng)域,.具體地 說(shuō)本發(fā)明提供一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法.[背景技術(shù)〗傳統(tǒng)濕法煉鋅都采用ZnS0HtS(V"H20體系，從氧化鋅或鋅焙砂中澄出錚, 經(jīng)沉鐵除雜凈化后再電積，對(duì)于氣、叛含量有著嚴(yán)格的要求，其中Cl含量高會(huì)腐蝕鉛合 金陽(yáng)極，造成陰極電鋅雜質(zhì)元素鉛超標(biāo)；F含量高會(huì)腐蝕陰極鋁板，造成剝鋅困難；目前 除氣方法主要有銀鹽沉淀法、銅渣除氯法、禽子交換法以及堿洗除氯法，除氟方法主要有 釷鹽法，石灰乳法和硅膠法，各種方法各有利弊，工業(yè)上一般對(duì)于含氯較高的鋅物料采用 水洗或堿洗脫氣，石灰乳法除氟，但對(duì)于高含量氟、氯的含鋅物料，仍然存在著脫氟、氯 效果不好，無(wú)法達(dá)到電積要求的問(wèn)題。[發(fā)明內(nèi)容3本發(fā)明的目的在于提供一種新的處理復(fù)雜次氡化鋅原料制取電鋅的工藝方法，這種方 法在可以充分保降金屬鋅高浸出率的前提下，徹底的達(dá)到鋅與氣，氣、鉛、銻，銦，鉍、 鐵的分離效果，從而消除這些雜質(zhì)元素對(duì)鋅電積過(guò)程的危害，大幅度提高鋅回收率和資源綜 合利用程度，本發(fā)明對(duì)于改造傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝亦具有非常重要意義，本發(fā)明的目的是通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)的先以濃硫,瘠液為浸出劑浸出復(fù)雜氣化鋅原料，得到浸出液和浸出漁向統(tǒng)出液中 加入廢電解液冷卻沉復(fù)鹽將復(fù)鹽用水和廢電解液的混合液溶解，然后加入鋅粉凈化除雜 得到凈化液，最后將凈化液電積得金屬鋅及廢電解液，廢電解液循環(huán)使用復(fù)鹽母液除去r和cr后返回浸出過(guò)程有價(jià)金屬富集在浸出渣中。發(fā)明人對(duì)本發(fā)明的工藝設(shè)計(jì)思路在于，本發(fā)明首先用濃硫酸銨溶液浸出復(fù)雜氧化鋅ii 料，鋅以氣配合離子進(jìn)入溶液，與鐵、鉛、銻、砷、鉍分離然后沉硫酸鋅銨復(fù)鹽，使鋅與F、 cr分離；用水和廢電解液溶解復(fù)鹽，再用鋅粉置換法凈化除雜，最后將凈化液電積 得電鋅。復(fù)鹽母液先除去r和cr，再用液貧調(diào)整沐值，濃縮后返回浸出過(guò)程，廢電解液 返回復(fù)鹽溶解及沉復(fù)鹽過(guò)程o本發(fā)明的工藝相對(duì)于現(xiàn)有的工藝的優(yōu)勢(shì)在于可充分保障金屬鋅高浸出率，并徹底的 達(dá)到鋅與氣、氣、鉛、銻、錮、鉍、鐵的分離效果，從而消除這些雜質(zhì)元素對(duì)鋅電積過(guò)程 的危害。通過(guò)本發(fā)明的工藝方法不但可大幅度提高鋅回收率，還可有效地提高資源鎵合利用程度，符合現(xiàn)實(shí)情況下節(jié)能，環(huán)保的要求。本發(fā)明中的廢電解液全部返回利用鉛、銀等 有價(jià)金屬富集在浸出渣中，送鉛冶煉廠處理。本發(fā)明有效地解決了因?yàn)榉群吒叨鵁o(wú)法 由鋅渣、鋅煙塵制取電鋅的簡(jiǎn)邇，為復(fù)雜氧化鋅資源的高效利用創(chuàng)造了條件。從理論上分 析，本工藝方法不消耗酸和堿，具有原材料價(jià)廉，成本低，流程閉路循環(huán)，環(huán)境友好等優(yōu) 點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜載化鋅資源的有效利用具有重要的意義。
具體工藝過(guò)程原理和條件如下
1 浸出過(guò)程
用濃硫酸銨溶液浸出復(fù)雜親化鋅原料，其原理為物料中的鋅將以zn (mh，) r離子的形
式進(jìn)入浸出液，反應(yīng)方程式為
Zn(H i/2 [Zn(NHs),2++ i/2 S0/—+(i-2)lT (1)
Z參(i-l) ,Zn卿r+《i-2)lT (2) F一、 Cr隨Zn進(jìn)入浸出液；溶液中的Pb將形成PbSO,沉淀進(jìn)入浸出渣
Pb =PbS(U (3) As, Sb、 B i、 In也進(jìn)入浸出渣，使In、 B i得以富集。
浸出條件為a.浸出劑中(Niy2S(^濃度2 6鵬l，i;1, b. pH值5.0 7.5， c.溫度 75 恥1C, d.時(shí)間0.5 6.011， e.液固體積貭量比1 : 2 20: 2掘鹽過(guò)程
用少量的廢電解液調(diào)整pH值并降溫沉復(fù)鹽，從而達(dá)到去除F、 Cl的目的。2++ i/2 S0/'+(i舊+,4，
-ZnSO*,佩嵐 6, (i/2-1) (NIQ孤 (4) Zn卿f十(i-2) lf + (肌)
-ZnSO* (NH4)孤 6,(i-6》貼 (5) 沉復(fù)鹽條件為a.溫度5 451C, b. pH《2,0, c.時(shí)間10 12Ctein: 3.復(fù)鹽溶解繊
用廢電解液和水的混合溶液裕解復(fù)鹽，復(fù)鹽溶解條件為a.濯舍液酸度S 150g L一' 貼0 b,復(fù)鹽與混合液的質(zhì)量比K 2 4, c.溫度5 9(TC， d.時(shí)間0.2 4h: l凈化過(guò)程
用鋅粉置換法對(duì)復(fù)鹽溶解液進(jìn)行凈化
Me ZiF Me + Zrf (6》 式中Me表示Cu、 Cd、 Pb、 Ni、 Co、幼、As、 Bi。
凈化除雜條件為a.鋅粉用量0,5 5Kg/nia, b.鋅粉分批慢慢加入，c.溫度5 恥1C, d,時(shí)間0,5 5，0h， 5,電積過(guò)程
在Zn《邁》-(My淡Hy)體系中，通電時(shí)，Zrf移向明極，接受電子在陰極表面以結(jié)晶 狀態(tài)析出，同時(shí)在陽(yáng)極產(chǎn)生颯氣，電極反應(yīng)式如下
陰極反應(yīng)2Zif+4e-2Zn (7) 陽(yáng)極反應(yīng)2ftO"4e=a+4If (8》 因此，鋅電積過(guò)程中總的電化學(xué)反應(yīng)式為-
電積條件為&電流密度200 600A/cnf, b.溫度幼 701C, c.電解翁液鋅濃度 50 80g L_l,酸度S l50g I/', d,骨膠加入量50 250rag L", e.時(shí)間4 24h, f.異 極距2 4c恥
6. 除氟氣過(guò)程
復(fù)鹽母液用消石灰除F",用Ci/除Cl'，化學(xué)反應(yīng)式為
其條件為:a.消石灰加入量為理論量1.2 10.5倍,Cu+的加入量為理論量的2 20倍， 1>.溫度5 訴"，c,時(shí)間0.5 6h, &終點(diǎn)沐值為5.0 7.5;
7. 中和濃縮過(guò)程
除去F和Cr的復(fù)鹽母液用液氨調(diào)整沐值后濃縮至浸出劑體積，濃縮條件為- a.溫 度80 1001C, b.'時(shí)間0,5 5,0h, c,終點(diǎn)沐值為5.0 7,0。
從理論上分析，本發(fā)明不消耗酸和堿，當(dāng)然調(diào)整沐值要用少暈氨a
本發(fā)明的所述的復(fù)雜颯化鋅原料為氣、親、鉛、銻、銦、鉍、鐵中一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè) 雜質(zhì)元素含量髙的次氧化鋅或氧化鋅礦或鑄鋅浮渣。
本發(fā)明中的廢電解液20 8W可返回沉復(fù)鹽過(guò)程，10 30%可返回復(fù)鹽溶解過(guò)程。
以下實(shí)施例旨在說(shuō)晌本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一歩限定。
實(shí)簾辨1
以某冶煉廠多膛爐電收塵離氣次氣化鋅煙塵為試料，主要化學(xué)成分(％)為:Zn65.315,
TO. 84, C1O.06, Cd0.24， CuO.08, Pb8,S9， SbO.45, Asl. 10, InO, 1476, FeL04。
A. BS3.5raol L—'濃度的(NH^S(yS液480fflL裝入平底燒瓶，在恒溫磁力攪拌器上加熱 撥拌至901C后，將30g氧化鋅煙塵緩緩加入其中，反應(yīng)4h ，料漿沐值6.5。過(guò)濾得浸出液
含Zn幼,10g IT1, TO. 44g LH， CIO. 04g L、 CuO. 05g IT1, WO. 15g L.'， PWJ. 046g rl, S肌036g L", AsO. 53g L'1，鋅浸凼率92.10%;浸出渣重7. 7g,含Pbii3.20%, In0.56 , In富集近4倍，
B. 取上述浸出液幼Ool,用硫酸調(diào)pH值至2.0，冷卻至201C，攪拌加分鐘，析出復(fù)鹽 ZnS(V (NH!)aS04'6,1.98g，含21116.05 , FO.002%, CIO.003%;產(chǎn)出復(fù)鹽母液375ml， 含Zn7.68g化—1, (,)2S0454.8g'L—'， P0.469g'i;1, CIO. 036g CuO.Mg'L1, Cd仏029g,i;1, PbO. 046g L-', SbO. 030g AsO,62g'L一1，鋅沉淀率72.5將；
C取上述復(fù)鹽80g,用200ni濃度為10g/LH,SO,的水溶液，在20r的溫度下溶解20分鐘， 得復(fù)鹽溶解液225m1, Zn57.07g IT1, (NHi)^S0,"5.2g L、 FO. 0007g Cl, 0.00" ■ L-1, CuO,033g L、 CdO.252 g L、 PbO.0153g L、 SWL股2g T, AsO.027g L'。
D.取上述復(fù)鹽溶解液2Q0ra1,在801C的溫度及不斷攬拌下分批慢慢加入3倍理論量的鋅 粉(J. 16g,反應(yīng)l.Oh,過(guò)濾得凈化液180m1,其成為:Zn63.70g L', FO.7mg L1， Climg L—', Cu仏03鵬 I/1, C孤04鵬 r1, PbO. 4toi r1, SbO. 22晦 L.', AsO. 15聰 L—'。
8.取上述凈化液16001,在電流密度400A/crf，溫度55"C，電解前液鋅濃度63. 7Ug L", 酸度10g L'1，加入骨膠24fflg及異極距為3cin的條件下電解6h,獲得電鋅片3.31g，含 Zn99.994%，雜質(zhì)元素含量符合零號(hào)電鋅要求電流效率為94.0挑，廢電解液鋅濃度 43.00g'L.1,酸度41g'lA
P.取上述復(fù)鹽母液350ml，在恥t!的溫度及不斷攜拌下分批加入2倍理論量的fo(0Hh 0.6紐，及5倍理論it的CuU llg，反應(yīng)2h后濾去殘?jiān)瑸V液含F(xiàn)O, Olg L—', CI—0. (H4g L"1, pH值為6.8。
實(shí)施例2
以某冶煉廠煉鉛爐自化爐電收塵次氣化鋅煙塵為試料，主要化學(xué)成分(％) 為:Zn72.31, FO. 04, C10.26, CdO, 35， CuO. 02, Pb3.89， SbO, 05, AsO. 16, InO. 047, Fe3.04。
A.配置4.0mol，l^濃度的(Niy2S0^溶液4.8L裝入10L燒杯，加熱至951C后，將300g氧化 鋅煙塵緩緩加入其中，反應(yīng)4h,料漿沐值6.(L過(guò)濾得浸出液4.6L,含Zn44,56g L—1, F"0.02 g*L_l, CnU7g'L、 CuO. 052g L、 Cd0.21g'i;', Pb0.055g L—1' Sh0.046g'i:'， AsO.63g.L-1,鋅浸出率94,5Wi浸出渣重幼,6g，含Pb26. l將，InO.32%, In富集tt.8倍。
8.取上述浸出液4.饑，用廢電解液調(diào)pH值至L8，冷卻至151C,攪拌45分鐘，析出復(fù)
鹽ZnSOp (肌)250*'61^)1014.6g，含Znl6.251 CdO.077%, FO.0002%, (:10.(M)魏；產(chǎn)出復(fù) 鹽母液3727.6ml，含Zn3,59g'L-1, (NlQ^O^Ol. 9g I/1, F0.021g'L'， 17g L Cu0.0站g,L-1, CdO. 022gPb0.053g'r'， Sb0,044gAs0.6lg'L-1，鋅沉淀率 92.5線(xiàn)
C. 取上述復(fù)鹽WOOg,用250(W濃度為20g/L H鄰淑水溶液，在40t的溫度下溶解30 分鐘，得復(fù)鹽溶解液2772依1，含21158.628'1;1, TO.00072g L', CL0.014g I/1, Cu0.015g*L""l， Cd0.28g，i;1， Pb0.0093g,lA Sb0.0083g L-1, AsO. 102g L一1，
D. 取上述復(fù)鹽溶解液250加1，在851C的溫度及不斷攪拌下分批慢慢加入2.5倍理論量 的鋅粉2.5658,反應(yīng)2,0h,過(guò)濾得凈化液2406ml，含Zn62.13g L'1，其雜成為 (mg，i;":F0.75, C114.6, Cu0,035, Cd0.046, Pb0.53, SW).32, As0.26。
E. 取上述凈化液200加1,在電流密度400A/ctf,溫度60"C,電解前液鋅濃度 62.13g L—1,酸度20g'r1,加入骨膠300ng及異極距為3cm的條件下電解8h,獲得電鋅 片52,4g,含Zn99.99魏，雜質(zhì)元素含量符含零號(hào)電鋅要求電流效率為92.8糊，廢電解 液鋅濃度35.93g L_l,酸度59.28g IT1,
F. 取上述復(fù)鹽母液300tol，在95TC的溫度及不斷攪拌下分批加入3倍理論量的 9(0H》^ 37g,及2.5倍理論量的29g,反應(yīng)1,5h后濾去殘?jiān)瑸V液含PO. 075 g Cl.OLOOSg*!;1,沐值為7,0。
G. 取除去F和Cl—后的618加1復(fù)鹽母液,先用液氨中和至沐值為5.5,在溫度為1001C, 時(shí)間為4.5h的條件下，蒸發(fā)濃縮至480加1,這種濃硫酸銨溶液含(朋4)瀏4.0鵬1 r"濃， 可返回浸出過(guò)程作浸出劑。
權(quán)利要求
1、一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于先以濃硫酸銨溶液為浸出劑浸出復(fù)雜氧化鋅原料，得到浸出液和浸出渣；向浸出液中加入廢電解液冷卻沉復(fù)鹽；將復(fù)鹽用水和廢電解液的混合液溶解，然后加入鋅粉凈化除雜得到凈化液，最后將凈化液電積得金屬鋅及廢電解液，廢電解液循環(huán)使用；復(fù)鹽母液除去F-和Cl-后返回浸出過(guò)程；有價(jià)金屬富集在浸出渣中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于: 用濃硫酸氨溶液浸出復(fù)雜氧化鋅原料,浸出條件為:a.浸出劑中(鵬)^S(X濃度2 &no1 L—', b,沐值5,0 7.5， c.溫度75 90TC, d,時(shí)間0,5 6.加，e,液固體積質(zhì)量比1 : 2 20。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于: 用廢電解液調(diào)整pH值并降溫沉復(fù)鹽，沉復(fù)鹽條件為a.溫度S 45t!, b. pH《2.0, c. 時(shí)間HJ 120min.
4、 根據(jù)權(quán)利耍求1所述的一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于 用廢電解液和水的混合溶液溶解復(fù)鹽，復(fù)鹽溶解條件為a.混合液酸度5 150g'L"貼a， b.復(fù)鹽與混合液的質(zhì)S比l: 2 4, e.溫度5 卵"C, d.時(shí)間0.2 4h。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于-用鋅粉置換法對(duì)復(fù)鹽溶解液進(jìn)行凈化，凈化除雜條件為a,鋅粉用量0.5 5Kg/tf, b.鋅 粉分批慢慢加入，c溫度5 90TC, |1.時(shí)間0.5 5.( 1。
6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種處理復(fù)雜次氣化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于: 凈化液電解制備電鋅，電積條件為《■電流密度200 600A/crf, b,蕰度40 70"C, c,電 解前液鋅濃度50 80g r1，酸度5 150g L、 4骨膠加入量S0 250mg L', e.時(shí)間4 24h, f.異極距2 4c邊
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理復(fù)雜次氣化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于！ 復(fù)鹽母液用消石灰除r,用cif除cr,其條件為a.消石灰加入量為理論量1.2 !0.5倍， Ci/的加入量為理論量的2 20倍，b.溫度5 95TC, c.時(shí)間0.5 6h, d.終點(diǎn)pH值為5.0~ 7.5。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于 除去『和Cr的復(fù)鹽母液用液氣調(diào)整pH值后濃縮，濃縮條件為a,溫度80 10(TC， b.時(shí) 間0.5 5.( 1，仏終點(diǎn)沐值為5.0 7,0, d,體積與浸出劑一樣》
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理復(fù)雜次載化鋅原料制取電鋅的方法，復(fù)雜氧化鋅Ji 料為氟、瓶、鉛、銻、銦、鉍、鐵中一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)雜質(zhì)元素含量高的次氧化鋅或氧化 鋅礦或鑄鋅浮渣o
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，其特征在于 廢電解液加 8(m返回沉復(fù)鹽過(guò)程，10 30%返回復(fù)鹽瘠解過(guò)程。
全文摘要
一種處理復(fù)雜次氧化鋅原料制取電鋅的方法，先以濃硫酸銨溶液為浸出劑浸出復(fù)雜氧化鋅原料，得到浸出液和浸出渣；向浸出液中加入廢電解液冷卻沉復(fù)鹽；將復(fù)鹽用水和廢電解液的混合液溶解，然后加入鋅粉凈化除雜得到凈化液，最后將凈化液電積得金屬鋅及廢電解液，廢電解液循環(huán)使用。復(fù)鹽母液除去F^-和Cl^-后返回浸出過(guò)程。鉛、銀等有價(jià)金屬富集在浸出渣中，送鉛冶煉廠處理。本發(fā)明有效地解決了因?yàn)榉群扛叨鵁o(wú)法由鋅渣、鋅煙塵制取電鋅的問(wèn)題，為復(fù)雜氧化鋅資源的高效利用創(chuàng)造了條件。具有原材料價(jià)廉，成本低，流程閉路循環(huán)，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜氧化鋅資源的有效利用具有重要意義。
文檔編號(hào)C22B19/00GK101157987SQ20071003602
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者靜 何, 唐朝波, 唐謨堂, 鵬 張, 楊聲海, 楊建廣, 魯君樂(lè) 申請(qǐng)人:中南大學(xué)