一種以熱鍍鋅渣濕法冶煉無害化生產(chǎn)鋅錠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬冶金中的濕法冶金領(lǐng)域，具體涉及一種以氯含量超過0.3%的熱鍍鋅渣濕法冶煉無害化生產(chǎn)鋅錠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國再生鋅產(chǎn)業(yè)有以下缺點(diǎn):
1、生產(chǎn)工藝和裝備水平低，環(huán)境保護(hù)措施不到位
目前我國從事再生鋅生產(chǎn)的企業(yè)屈指可數(shù)，工藝技術(shù)、裝備水平普遍不高，有的家庭式作坊企業(yè)甚至還是以犧牲環(huán)境、增加社會(huì)成本來贏得企業(yè)利益。
[0003]2、再生鋅產(chǎn)業(yè)原料沒有保障
原料問題是再生鋅產(chǎn)業(yè)面臨的主要問題，由于鋅在鋼材鍍鋅領(lǐng)域消費(fèi)量最大，利用鋅比較大的還有鋅錳電池行業(yè)，目前情況是，我國這幾年用于電池生產(chǎn)的鋅占鋅總消費(fèi)量的平均比例約20%，消費(fèi)的所有鋅錳電池都沒有進(jìn)行集中回收，應(yīng)用于化工行業(yè)的鋅也無法有效回收。
[0004]3、工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)再生鋅產(chǎn)業(yè)缺少應(yīng)有的重視
我國再生鋅產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)落后，無論是和國內(nèi)的再生銅、再生鋁產(chǎn)業(yè)相比，還是和國外再生鋅產(chǎn)業(yè)相比，都存在較大距離，一方面是由于鋅產(chǎn)業(yè)比較特殊，用途分散；更主要的原因還是對(duì)再生鋅產(chǎn)業(yè)沒有給予足夠的重視。到目前為止，對(duì)于在國外處理技術(shù)和工藝都很成熟的電弧鋼鐵煙塵回收利用，我國長期以來一直沒有給予關(guān)注和重視，50噸以上的電爐雖有收塵系統(tǒng)，但也只是收集，并不處理；50噸以下的小電爐連收塵系統(tǒng)都沒有。這不僅僅是資源的浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。我國再生鋅產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖然不大，但應(yīng)該向西方發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)廢鋅再生利用技術(shù)，這是我國大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的必然發(fā)展趨勢。
[0005]金屬鋅的生產(chǎn)方法分為火法和濕法兩種，火法又稱為干式煉鋅，即把鋅礦石和添加物一起放入爐中加熱至高溫，金屬鋅被還原，熔化成液體，從而分離出粗金屬鋅，進(jìn)一步精煉成純度較高的金屬鋅；濕法煉鋅是用酸、堿、鹽等溶液，從礦石中提取鋅組分，然后對(duì)含鋅溶液進(jìn)行電解制取金屬鋅。濕法煉鋅具有以下優(yōu)點(diǎn):對(duì)低品位礦石的適用性強(qiáng)；原料中有價(jià)金屬綜合回收程度高；有利于環(huán)境保護(hù)；并且生產(chǎn)過程較易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化，目前在全球范圍內(nèi)，濕法電解鋅工藝基本上代替了火法冶煉鋅工藝。濕法煉鋅方法主要區(qū)別在于液體凈化的方法，采用稀硫酸浸取含鋅原料，并對(duì)ZnSO4S液電解生產(chǎn)鋅錠的方法中，工藝區(qū)別主要在于如何處理浸取時(shí)產(chǎn)生的浸出渣及陰離子(特別是氯)的去除。常規(guī)濕法冶煉除鐵排渣主要采取黃鉀鐵釩法、鐵礦法。黃鉀鐵釩法會(huì)額外沉釩劑，產(chǎn)生的渣量大；常規(guī)鐵礦法需額外消耗還原劑，若采用硫化鋅或硫化鉛還原液體中Fe3+會(huì)產(chǎn)生大量還原渣，渣含鋅高。以上兩種常規(guī)濕法冶煉除鐵排渣的方法需再經(jīng)火法處理以回收有價(jià)金屬和對(duì)浸出渣進(jìn)行高溫煅燒除雜固化，這勢必會(huì)產(chǎn)生二次污染，對(duì)原料中的氯離子也沒有很好的凈化。國外也有采用赤鐵礦法除鐵排渣的，但赤鐵礦法需在高溫、高壓下進(jìn)行，需要昂貴的鈦材制造的耐高溫、高壓設(shè)備。
[0006]鍍鋅是指在金屬、合金或者其它材料的表面鍍一層鋅以起美觀、防銹等作用的表面處理技術(shù)。主要采用的方法是熱鍍鋅，隨著鍍鋅工藝的發(fā)展，高性能鍍鋅光亮劑的采用，熱鍍鋅技術(shù)在裝飾裝修已相當(dāng)成熟，應(yīng)用也比較廣泛，鍍鋅已從單純的防護(hù)目的進(jìn)入防護(hù)、裝飾性應(yīng)用中，在對(duì)鋼管、鋼板、鐵絲、鐵板進(jìn)行熱鍍鋅防腐防銹處理時(shí)，常產(chǎn)出高鋅渣，我國目前產(chǎn)出的鋅渣量巨大，而且熱鍍鋅渣中主含量為氧化鋅及單質(zhì)鋅，也含有對(duì)濕法冶煉有害的雜質(zhì)鐵及少量的氯，鋅渣粒度范圍大。常規(guī)濕法冶煉不便處理粒度范圍大的原料，且鋅渣中單質(zhì)鋅對(duì)常規(guī)冶煉方法的雜質(zhì)去除有負(fù)作用，鋅渣中所含氯離子使用常規(guī)濕法冶煉也難于去除，這樣在處理大規(guī)模的熱鍍鋅渣時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境、水域、人體有較大的傷害。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明目的在于:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供處理熱鍍鋅渣過程中無液體、固體、等有害物質(zhì)排放且操作簡單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、實(shí)用性強(qiáng)的一種無害化煉鋅方法，它特別適合對(duì)氯含量多0.3%的熱鍍鋅渣產(chǎn)生的浸出渣及熱鍍鋅渣中氯的無害化處理。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明利用熱鍍鋅渣的自身所含單質(zhì)鋅作還原劑還原高溫高酸中的Fe2+形成Fe3+，以促成α — FeOOH沉淀析出，利用α — FeOOH沉淀的吸附性能，再添加特殊定氯劑沉淀吸附氯離子，達(dá)到除去液體中氯的目的。生成的α — FeOOH鐵渣經(jīng)多次洗滌和干燥，使α — FeOOH鐵澄含鐵大于50%，水分小于15%以下后回收。
[0009]整個(gè)無害化處理主要反應(yīng)表示如下:
浸出過程:
Zn0+H2S04=ZnS04+H20Zn+H2S04=ZnS04+H2 個(gè)2Fe2++ H302+2H+=2Fe3++2H20Fe2 (SO4) 3+6H20=2Fe (OH) 3 丨 +3H 2S04還原過程:
2Fe (OH) 3+3H2S04= Fe2 (SO4) 3+6H20 Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+
氧化除鐵過程:
2Fe2++ H202+2H20 =2Fe00H 丨 +4H+
本發(fā)明所采用的具體方案是:
一種以熱鍍鋅渣濕法冶煉無害化生產(chǎn)鋅錠的方法，包括以下步驟:
0.原料預(yù)處理:將熱鍍鋅渣進(jìn)行遴選處理，所得多60目的單質(zhì)鋅粒熔鑄造成粗錠產(chǎn)品，粗錠產(chǎn)品熔鑄時(shí)所產(chǎn)生的氧化鋅灰進(jìn)入一次浸出工序；所得廢鐵回收；所得60目以下低氯細(xì)料進(jìn)入一次浸出工序；所得60目以下高氯細(xì)料進(jìn)行三次逆流洗滌，洗滌過濾所得固渣進(jìn)入一次浸出工序，洗滌過濾所得液料進(jìn)行脫鹽處理工序；
2).一次浸出:將步驟I)進(jìn)入一次浸出工序的物料浸入電解廢液中，物料與電解廢液的液固質(zhì)量比為1.0:5.0-8.0，攪拌混合，浸出鋅、鐵，浸出的鋅反應(yīng)生成硫酸鋅，鐵主要以Fe2+的形式溶入到液體中；控制反應(yīng)終點(diǎn)pH5.2-5.4，加入雙氧水，F(xiàn)e 2+氧化成Fe 3+，F(xiàn)e3+水解成Fe (OH) 3并沉淀，使溶液中鐵含量< 0.02g/L ;過濾，濾液進(jìn)入電解工序，鋅渣進(jìn)入二次浸出工序；
3).二次浸出:在步驟2)的鋅渣中加入電解廢液/硫酸進(jìn)行二次反應(yīng)浸出，反應(yīng)終點(diǎn)酸度為5-10g/L，使鋅渣中的鋅進(jìn)一步浸出，并浸出鋅渣中Fe (OH) 3+，漿料中的Fe3+被單質(zhì)鋅還原為Fe2+使反應(yīng)液中Fe 3+< lg/L ;過濾，漿渣在本工序中循環(huán)利用，漿液進(jìn)入氧化除鐵工序；
4).氧化除鐵:在步驟3)的漿液中加入氧化鋅進(jìn)行中和反應(yīng)，使反應(yīng)液pH為3-4，加入雙氧水，使Fe2+氧化為Fe 3+形成羥基氧化鐵沉淀析出，使析出液中Fe 3+< 1.5g/L ;在析出液中加入除氯劑，使部分氯沉淀吸附于沉渣中；過濾，濾液進(jìn)入一次浸出工序，鐵渣進(jìn)入洗滌工序；
5).洗滌工序:對(duì)步驟4)的鐵渣進(jìn)行多次洗滌，將鐵渣中所含游離硫酸鋅洗出；過濾，濾液進(jìn)入二次浸出工序，鐵渣干燥為成品；
6).電解工序:將步驟2)的濾液放入電解槽中通電電解，電解析出鋅片進(jìn)入熔鑄工序，電解廢液進(jìn)入一次浸出工序和/或二次浸出工序；
7).熔鑄工序:將步驟6)所得的鋅片送入熔鑄爐，高溫熔化為鋅液，并澆鑄為鋅錠產(chǎn)品;
8).脫鹽處理工序:將步驟I)的濾液脫鹽處理并過濾，濾液進(jìn)入步驟I)作三次逆流洗滌的洗滌水，濾渣用于制備氯化鋅。
[0010]步驟I)中低氯細(xì)料的氯含量< 0.3% ;高氯細(xì)料的氯含量多0.3。
[0011]步驟I)中遴選處理是球磨遴選、篩分遴選和/或除鐵磁選；三次逆流洗滌的洗滌為堿洗和/或水洗。
[0012]步驟2)中的攪拌混合時(shí)間為90-120分鐘，浸出溫度為60_80°C。
[0013]步驟3)中的反應(yīng)浸出時(shí)間為120-180分鐘，反應(yīng)浸出溫度為60_80°C。
[0014]步驟4)中的中和反應(yīng)時(shí)間為120-180分鐘，中和反應(yīng)溫度為65_75°C ;除氯劑為定氯劑；所述氧化鋅的粒度< 200目。
[0015]所使用的雙氧水含H202濃度為27.5%。
[0016]步驟5)中成品鐵渣的水分含量< 15%。
[0017]步驟6)的電解廢液的含鋅量為40_45g/L、含硫酸130_160g/L。
[0018]步驟7)中熔鑄爐的爐溫為460_500°C。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明利用熱鍍鋅渣的自身所含單質(zhì)鋅作還原劑還原高溫高酸中的Fe3+形成Fe 2 +，以促成α — FeOOH沉淀析出，避免了常規(guī)除鐵方法引入其他陽離子和需額外還原劑，并利用α - FeOOH沉淀的吸附性能，再添加特殊定氯劑沉淀吸附氯離子，達(dá)到除去液體中氯的目的。生成的α — FeOOH鐵渣經(jīng)多次洗滌和干燥，使α — FeOOH鐵渣含鐵大于50%，水分小于15%以下后作煉鐵或建材廠原料銷售。鋅錠回收率大、鋅錠成品純度高，脫氯效果達(dá)90%，運(yùn)行成本低，可操作性強(qiáng)，無環(huán)境污染，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的一種工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例1:
1)，原料處理工序:將收集的含氯熱鍍鋅渣采用球磨機(jī)磨細(xì)、然后通過機(jī)械磁選除鐵篩選出鋅料中的鐵，作廢鐵回收；磨細(xì)后的鋅料通過40-60目篩網(wǎng)篩分過濾，未過篩網(wǎng)的鍍鋅渣作為粗料鑄成粗鋅錠產(chǎn)品；過篩網(wǎng)的細(xì)料分為兩種:一種為氯含量< 0.3%，另一種為氯含量多0.3%，鑄粗錠時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些氧化鋅灰，將氧化鋅灰和氯含量< 0.3%的低氯細(xì)料混合，進(jìn)入到一次浸出工序；將氯含量多0.3%的高氯細(xì)料進(jìn)行三次逆流的洗滌，洗滌采用堿洗或者水洗，也可以是堿洗和水洗同時(shí)洗滌，洗滌過濾所產(chǎn)生的固體渣進(jìn)入到一次浸出工序，洗滌過濾產(chǎn)生的液體