一種濕法煉鋅中浸渣鎘高效浸出的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境工程與冶金工程交叉領(lǐng)域，具體設(shè)及一種濕法煉鋒工序中從中浸 渣中高效浸出儒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自然界中儒很少有獨(dú)立的礦產(chǎn)，常伴生于鋒礦、鉛鋒礦和銅鉛鋒礦石中。我國鋒產(chǎn) 量世界第一。目前國內(nèi)鋒冶煉企業(yè)多采用常規(guī)濕法煉鋒工藝，主要包括鋒精礦氧化賠燒-浸 出-電積工藝。鋒精礦中常伴生8~15%左右的鐵，賠燒工序中鋒、儒不可避免轉(zhuǎn)化為鐵酸鋒 及鐵酸儒。鐵酸鹽具有正八面體尖晶石結(jié)構(gòu)，常規(guī)中性及酸性浸出條件下，鋒、儒鐵酸鹽難 W溶解。鋒浸出渣處理方法主要包括火法和濕法工藝。常規(guī)火法工藝如回轉(zhuǎn)害法需要在 1000°CW上高溫下將鐵酸鋒還原為鋒蒸氣，鋒蒸汽經(jīng)氧化收集后返回鋒浸出工序。該工藝 流程簡單，但能耗高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、鋒回收率不高，環(huán)境污染嚴(yán)重，且回轉(zhuǎn)害渣中鐵及稀有金 屬難W回收，造成大量含鐵回轉(zhuǎn)害渣堆積。鑒于中浸渣中部分鋒儒鐵酸鹽難W溶解，20世紀(jì) 70年代熱酸浸出被廣為采用，即用高溫(〉90°C)高酸(浸出終點(diǎn)殘酸一般大于30g/L)浸出代 替酸性浸出，可將常規(guī)浸出流程中未被溶解進(jìn)入浸出渣中的鋒、儒的鐵酸鹽及硫化物等溶 解，從而提高鋒、儒的浸出率。但是高溫高酸條件下，鋒、儒鐵酸鹽強(qiáng)制溶解，酸、能量消耗 大，造成工藝負(fù)荷及處理成本加大。因此，如何從鋒冶煉中浸渣中低耗高效地實(shí)現(xiàn)鐵酸鹽的 浸出，實(shí)現(xiàn)儒的富集，防治或避免儒的分散污染，是鋒冶煉工業(yè)中儒污染防治工作中亟待解 決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種將鋒賠砂中浸渣中儒高效浸出的方法。鋒賠砂中浸渣為 鋒賠砂中性浸出階段剩余渣，其主要成分為中性浸出階段難W浸出的鋒、儒鐵酸鹽及部分 未溶解的儒、鋒氧化物。本方法不僅能解決常規(guī)鋒濕法冶煉過程中儒鐵酸鹽分解難題，同時(shí) 避免常規(guī)高溫高酸浸出工序中酸及能耗較高的問題。
[0004] -種濕法煉鋒中浸渣儒高效浸出的方法，包括W下步驟：
[0005] 中浸渣經(jīng)細(xì)磨后加入硫酸溶液，并通入S〇2氣體保持一定壓力和溫度條件下還原 浸出，冷卻后收集浸出液與剩余渣混合物，過濾，濾液沉鐵后用于回收儒。
[0006] 所述的中浸渣經(jīng)細(xì)磨后過200目篩。優(yōu)選粒度控制在0.01~0.05mm不低于85%。
[0007] 上述還原浸出體系浸出溫度:60-95°C。
[000引上述還原浸出體系硫酸濃度:50-90g/L。
[0009] 上述還原浸出體系二氧化硫分壓100-250k化。
[0010] 上述還原浸出體系液固比：5:1-15:1 (mL/g)。
[0011] 上述還原浸出體系攬拌速度40化pm。
[001 ^ 上述還原浸出體系浸出反應(yīng)時(shí)間：1 -2.化。
[0013]上述還原浸出反應(yīng)后向高壓蓋冷卻管中通入冷卻水直到蓋內(nèi)溫度降至25°C，收集 浸出液與剩余渣混合物，過濾，濾液沉鐵后電積法回收儒。
[0014] 本發(fā)明的基本原理及優(yōu)勢：
[0015] 本發(fā)明基于W下化學(xué)反應(yīng)原理：
[0016] Cd0+出 S〇4 = CdS〇4+出 0 (1)
[0017] 出 S〇4+化化 2〇4+2 出 S〇4 = aiS〇4+2FeS〇4+3 出 0 (2)
[001 引 出 S03+Cdxai(i-x)化 204+2 出 S04 = (1 -X) aiS04+2FeS04+xCdS04+3出0 (X = 0 ~1) (3)
[0019] 鋒精礦經(jīng)氧化賠燒后，鋒、儒部分轉(zhuǎn)化為鐵酸鋒和鐵酸儒。中性浸出階段，鋒、儒氧 化物大部分被浸出，儒鐵酸鹽由于具有正八面體尖晶石結(jié)構(gòu)而難W在此工序浸出。中浸渣 中儒物相分析分別見表1和表2。熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，硫酸體系中鐵酸鹽與S〇2的還原分解 反應(yīng)的_AG;'><0,且隨著溫度的增加，不斷減小，說明硫酸體系下鐵酸儒的S〇2還原分解 反應(yīng)可W自發(fā)進(jìn)行。通過控制合適的酸度和溫度，可W得到理想的儒浸出率，為后續(xù)的浸出 液中鐵資源化利用創(chuàng)造必要條件。
[0020] 該發(fā)明主要優(yōu)勢在于:采用S〇2作為還原劑，與傳統(tǒng)的熱酸浸出相比，S化還原浸出 所需要的初始酸濃度與液固比均大大降低，反應(yīng)時(shí)間亦大大減少，減少了酸耗與能耗。
[0021 ]表1鋒冶煉中浸渣鋒物相組成
[0022]
[0025] (2)本發(fā)明所采用的還原氣氛為純度99.9%的S〇2氣體，因其具有強(qiáng)還原性，可將 儒鐵酸鹽的尖晶石結(jié)構(gòu)被破壞，將中浸渣中化（虹)還原并W化形式進(jìn)入還原浸出液。
[0026] 本發(fā)明使用的浸出設(shè)備為高壓蓋，高壓蓋內(nèi)置具有防腐蝕功能的聚四氣乙締套 筒。
[0027] 本發(fā)明對(duì)中浸渣采用低酸還原浸出工藝，酸耗量及反應(yīng)時(shí)間大大降低，可使中浸 渣儒浸出率達(dá)到99% W上，有效阻止鋒冶煉過程中重金屬儒向環(huán)境中擴(kuò)散。還原浸出液中 化針鐵礦的形式從后續(xù)工序中沉淀，實(shí)現(xiàn)鐵、鋒分離，儒、鋒采用電積法從溶液中回收。
[0028] 本發(fā)明與傳統(tǒng)的熱酸浸出相比，可W將硫酸初始濃度由300g/L降至80g/L，液固比 由50:1降至10:1，反應(yīng)時(shí)間由200分鐘降至120分鐘，鐵酸鹽分解率可由95 %提高至99 % W 上。能耗及酸耗大大降低。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明處理對(duì)象鋒冶煉中浸渣XRD分析圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明S〇2還原浸出渣X畑分析圖；
[0031] 圖3合成鐵酸鋒儒純物相在出S化、S化和S〇2+出S化Ξ種體系中的儒浸出效果圖；
[00創(chuàng)圖4鋒冶煉中浸渣儒在出S04、S化和S02+出8化立種體系中的儒浸出效果圖；
[0033] 圖5不同溫度下鐵酸鋒儒中儒S〇2還原浸出效率圖；
[0034] 圖6不同溫度下中浸渣中儒S〇2還原浸出效率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，而不會(huì)限制本發(fā)明。
[0036] 實(shí)施例1:
[0037] 將Zn0、Cd0和Fe2〇3Wl: 1:1的物質(zhì)量比均勻混合，然后置于相蝸中在馬弗爐中，升 溫至960°C，賠燒反應(yīng)4h后，關(guān)閉馬弗爐。取出相蝸，將賠燒產(chǎn)品從相蝸中取出，用稀硫酸攬 拌浸泡30min后，將剩余固體重新置入相蝸中，放入馬弗爐中，960°C下賠燒地。關(guān)閉馬弗爐， 降溫至100°C W下，取出相蝸內(nèi)樣品，經(jīng)XRD檢測分析，生成的晶體為鐵酸鋒儒 (Cdo.5Zn〇.5Fe2〇4)。將樣品經(jīng)振磨后過200目篩，備用。稱取30g鐵酸鋒儒置于高壓蓋中，加入 300mL 80g/L的稀硫酸，密封高壓蓋。升溫至90°C，向高壓蓋內(nèi)通入S〇2氣體，直至S〇2分壓達(dá) 至lj200kPa，維持該分壓，攬拌速度40化pm，反應(yīng)化。高壓蓋反應(yīng)溫度用冷卻水控制。反應(yīng)結(jié)束 后，通冷卻水冷卻至25°C，打開高壓蓋，取出混合液，過濾，濾液定容后分析其中儒濃度，計(jì) 算儒浸出率。同時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中隨著高壓蓋溫度的升高，儒浸出率隨之升高(見圖5)。
[003引實(shí)施例2:
[0039]將取自湖南某鋒冶煉廠的鋒冶煉中浸渣放入105°C的烘箱內(nèi)烘干地，然后經(jīng)過振 磨后，過200目篩，備用。經(jīng)元素分析，中浸渣中儒含量0.261 %，鋒為35.9%，鐵為15.6%。稱 取30g鋒冶煉中浸原渣置于高壓蓋中，加入300mL 80g/L的稀硫酸，密封高壓蓋。升溫至95 °C，向高壓蓋內(nèi)通入S〇2氣體，直至S〇2分壓達(dá)到200k化，維持該分壓，攬拌速度40化pm，反應(yīng) 2h。高壓蓋反應(yīng)溫度用冷卻水控制。反應(yīng)結(jié)束后，通冷卻水冷卻至25°C，打開高壓蓋，取出混 合液，過濾，濾液定容后分析其中儒濃度，計(jì)算儒浸出率。同時(shí)實(shí)驗(yàn)過程中隨著高壓蓋溫度 的升高，儒浸出率隨之升高(見圖6)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種濕法煉鋅中浸渣鎘高效浸出的方法，其特征在于，包括以下步驟： 中浸渣經(jīng)細(xì)磨后加入硫酸溶液，并通入s〇2氣體保持一定壓力和溫度條件下還原浸出， 冷卻后收集浸出液與剩余渣混合物，過濾，濾液沉鐵后用于回收鎘。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：中浸渣經(jīng)細(xì)磨后過200目篩。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述的中浸渣磨礦粒度控制在0.01~ 0.05mm不低于85%。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還原浸出體系浸出溫度:60-95°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還原浸出體系硫酸濃度:50-90g/L。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于：還原浸出體系二氧化硫分壓100-250kPa〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還原浸出體系液固比:5:1-15: l(mL/g)。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還原浸出體系攪拌速度400rpm。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還原浸出體系浸出反應(yīng)時(shí)間：1-2.5h。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:還原浸出反應(yīng)后向高壓釜冷卻管中通入 冷卻水直到釜內(nèi)溫度降至25°C，收集浸出液與剩余渣混合物，過濾，濾液沉鐵后電積法回收 錦。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種濕法煉鋅中浸渣鎘高效浸出的方法。將中浸渣在硫酸體系及SO2還原氣氛條件下還原浸出，使中浸渣中鎘鐵酸鹽還原分解，鎘以Cd2+形式進(jìn)入浸出液，浸出液沉鐵后電積法回收鎘，實(shí)現(xiàn)鎘從中浸渣中的富集回收。本發(fā)明較常規(guī)高溫高酸浸出反應(yīng)時(shí)間短、能耗與硫酸耗量低，不僅能解決常規(guī)濕法煉鋅工藝鐵酸鹽浸出難題，而且降低含鎘廢渣堆存造成的環(huán)境生態(tài)污染風(fēng)險(xiǎn)及常規(guī)高溫高酸浸出過程酸及能耗大的問題。
【IPC分類】C22B7/00, C22B17/00
【公開號(hào)】CN105543483
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511023252
【發(fā)明人】閔小波, 柴立元, 張純, 費(fèi)講馳, 彭兵, 唐崇儉, 楊衛(wèi)春, 李青竹, 楊志輝, 柯勇, 李轅成
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日