專利名稱：一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，屬于有色金屬回收和固體廢物資源化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬鋅廣泛應(yīng)用于合金，鑄造、電鍍、印染業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、橡膠業(yè)及電池等行業(yè)。金屬鋅已成為國(guó)計(jì)民生必不可少的重要金屬材料，由于其用途的廣泛性和經(jīng)濟(jì)性，使金屬鋅的生產(chǎn)量和消費(fèi)量不斷增加，根據(jù)國(guó)際鉛鋅研究小組(ILZSG)的統(tǒng)計(jì)，全世界鋅消耗年均增長(zhǎng)為2.7%，2010年年消耗鋅為12 . 1萬噸。金屬鋅材料需求量的日益增大，帶來了前所未有的資源和環(huán)境問題。一方面，需求的急劇增加導(dǎo)致了富礦和易選礦的迅速減少，鋅冶煉行業(yè)逐步面臨著原料供應(yīng)短缺的危機(jī)；另一方面，金屬鋅生產(chǎn)和消費(fèi)量的不斷增加，使得含鋅廢渣、廢料的產(chǎn)生量也隨之不斷增加，不僅浪費(fèi)了資源，而且還會(huì)造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞。處理利用低品位礦、復(fù)雜礦及含鋅廢渣等二次資源已成為鋅冶金行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展亟待解決的問題。含鋅廢渣和貧雜鋅礦所含金屬品位低且成分復(fù)雜，若應(yīng)用傳統(tǒng)酸法處理，原料中的硅轉(zhuǎn)化為硅膠，固液分離難；其他金屬無法選擇性浸出，酸耗高，且凈化流程復(fù)雜；原料中氯、氟的存在，易造成電解燒板。相對(duì)于傳統(tǒng)酸法工藝，堿法工藝采用堿溶液浸出-除雜-電解的方法直接生產(chǎn)金屬鋅粉，具有流程簡(jiǎn)單、能耗低、原料適應(yīng)性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量好、 有利于環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用等優(yōu)越性。但是含鋅廢渣或原料中的鋅若主要以鐵酸鋅 (ZnFe2O4)形態(tài)存在(如煉鋼廠電弧爐粉塵、酸性浸出渣、貧雜氧化鋅礦等)，因鐵酸鋅是屬于尖晶石(AB2O4)類型，晶格具有相當(dāng)大的穩(wěn)定性，一般酸堿浸難于溶出，傳統(tǒng)的濃酸及高溫工藝因存在對(duì)材料要求高、成本大、操作危險(xiǎn)等缺點(diǎn)使其適用性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，可以有效克服采用傳統(tǒng)酸法處理，除硅膠困難及其他金屬無法選擇性浸出，酸耗高，且凈化流程復(fù)雜，采用堿溶液浸出，因鐵酸鋅晶格具有相當(dāng)大的穩(wěn)定性，一般堿浸難于溶出等弊端。本發(fā)明方法不僅工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，而且使得含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中的鐵酸鋅成分大部分可溶解于堿溶液，直接從浸出液中電解生產(chǎn)金屬鋅粉，浸取轉(zhuǎn)化后的廢渣因基本不含元素鋅，可作為高爐煉鐵原料，避免了鋅在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部循環(huán)富集，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。研究發(fā)現(xiàn)在有硫化合物存在和機(jī)械活化的條件下，含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中的鐵酸鋅可以轉(zhuǎn)化為硫化鋅，而硫化鋅在有鉛化合物存在和機(jī)械活化的條件下，可以溶解于堿溶液中，鉛則轉(zhuǎn)化為硫化鉛存在于浸出渣中。根據(jù)這一規(guī)律，本發(fā)明工藝在含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中加入硫化物，通過機(jī)械活化作用，使鐵酸鋅得以轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)了鐵酸鋅的堿性濕法冶煉。本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
—種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，按照如下步驟進(jìn)行A)以含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦為原料，將轉(zhuǎn)化劑與原料同時(shí)加入攪拌磨反應(yīng)器中，原料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1 10 30，轉(zhuǎn)化劑與原料中含鐵酸鋅的質(zhì)量比為0.2 1:1;B)機(jī)械攪拌速度400 800r/min，在反應(yīng)器內(nèi)通過攪拌使原料和介質(zhì)一起研磨碰撞，在轉(zhuǎn)化反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行磨細(xì)、活化，活化轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間1 3h，反應(yīng)完成后，原料中的鐵酸鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅；C)再向攪拌磨反應(yīng)器中加入堿濃度為2 8mol/L的堿溶液和碳酸鉛，機(jī)械攪拌、 浸出1 池，經(jīng)過濾，使固液分離；D)浸出液經(jīng)傳統(tǒng)的電解方法提取金屬鋅后再直接循環(huán)于下一個(gè)浸取流程；E)過濾得到的浸出渣經(jīng)碳酸鈉溶液轉(zhuǎn)化回收其中的鉛，制成碳酸鉛后再返回浸取工序重復(fù)使用，轉(zhuǎn)化鉛后的浸出渣可用于高爐煉鐵原料，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。所述的轉(zhuǎn)化劑可以單用硫磺或硫化鈉或硫化鋇或硫化鈣，或任意兩種或兩種以上的組合；用量為原料中鐵酸鋅含量的0. 2 1倍質(zhì)量比。所述的攪拌磨反應(yīng)器為炭鋼或不銹鋼制作，球磨介質(zhì)為剛玉球或不銹鋼球。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.由于本發(fā)明采用了硫化物轉(zhuǎn)化劑及機(jī)械活化方式，使得含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中的鐵酸鋅成分大部分可溶解于堿溶液，克服了低溫條件下鐵酸鋅在堿溶液中基本不能溶解的難題。2.不需要高溫焙燒和高溫高酸條件；并可結(jié)合堿法煉鋅工藝優(yōu)點(diǎn)直接從浸出液中電解生產(chǎn)金屬鋅粉，提鋅后廢液返回浸出循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了鐵酸鋅的低溫直接濕法冶煉。3.由于本發(fā)明的工藝過程中廢渣都能利用，浸取轉(zhuǎn)化后的廢渣因基本不含元素鋅，可作為高爐煉鐵原料，避免了鋅在鋼鐵企業(yè)內(nèi)部循環(huán)富集，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。4.由于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鐵酸鋅的低溫堿性直接浸出，成本低，易控制，無環(huán)境污染， 可對(duì)含鋅量3%以上的含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦進(jìn)行有效的資源化利用，充分利用廢棄資源，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1以江蘇常州鋼鐵廠煙塵為原料，其化學(xué)成分如表1。經(jīng)物相分析，其中Sii^2O4占其中鋅含量的81%，ZnO占19%。表1江蘇常州鋼鐵廠煙塵化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行A)以含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦為原料，將轉(zhuǎn)化劑與原料同時(shí)加入攪拌磨反應(yīng)器中，原料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1 10 30，轉(zhuǎn)化劑與原料中含鐵酸鋅的質(zhì)量比為0.2 1 1;B)機(jī)械攪拌速度400 800r/min，在反應(yīng)器內(nèi)通過攪拌使原料和介質(zhì)一起研磨碰撞， 在轉(zhuǎn)化反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行磨細(xì)、活化，活化轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間1 池，反應(yīng)完成后，原料中的鐵酸鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅；C)再向攪拌磨反應(yīng)器中加入堿濃度為2 8mol/L的堿溶液和碳酸鉛，機(jī)械攪拌、浸出 1 池，經(jīng)過濾，使固液分離；D)浸出液經(jīng)傳統(tǒng)的電解方法提取金屬鋅后再直接循環(huán)于下一個(gè)浸取流程；E)過濾得到的浸出渣經(jīng)碳酸鈉溶液轉(zhuǎn)化回收其中的鉛，制成碳酸鉛后再返回浸取工序重復(fù)使用，轉(zhuǎn)化鉛后的浸出渣可用于高爐煉鐵原料，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)化劑可以單用硫磺或硫化鈉或硫化鋇或硫化鈣，或任意兩種或兩種以上的組合；用量為原料中鐵酸鋅含量的0. 2 1倍質(zhì)量比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，其特征在于所述的攪拌磨反應(yīng)器為炭鋼或不銹鋼制作，球磨介質(zhì)為剛玉球或不銹鋼球。
全文摘要
一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，將轉(zhuǎn)化劑與原料同時(shí)加入攪拌磨反應(yīng)器，原料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶10～30，轉(zhuǎn)化劑與原料中含鐵酸鋅的質(zhì)量比為0.2～1∶1；攪拌速度400～800r/min，活化轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間1～3h，使原料中的鐵酸鋅轉(zhuǎn)化為硫化鋅；再向攪拌磨反應(yīng)器中加入堿濃度為2～8mol/L的堿溶液和碳酸鉛，機(jī)械攪拌浸出1～2h，經(jīng)過濾使固液分離；浸出液經(jīng)傳統(tǒng)的電解方法提取金屬鋅后直接循環(huán)于下一個(gè)浸取流程；過濾得到的浸出渣經(jīng)碳酸鈉溶液轉(zhuǎn)化回收其中的鉛，制成碳酸鉛后再返回浸取工序重復(fù)使用，轉(zhuǎn)化鉛后的浸出渣可用于高爐煉鐵原料，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。本發(fā)明克服了低溫條件下鐵酸鋅在堿溶液中基本不能溶解的難題，成本低，易控制，無環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C22B3/12GK102534208SQ20111037951
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者吳雯杰, 周媛, 張承龍, 王景偉, 白建峰 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)