一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸鋅廢渣中鋅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸鋅廢渣中鋅的方法。將含鐵酸鋅的廢渣與一定量的硫酸鐵混合均勻后焙燒，使鐵酸鋅高效分解轉化為硫酸鋅和氧化鐵，同時，廢渣中少量的以其它物相存在的鋅，如氧化鋅，硫化鋅，硅酸鋅等，在此條件下也可以轉化為硫酸鋅，并在后續(xù)水洗過程浸出，氧化鐵進入浸出渣，從而實現(xiàn)鋅鐵分離，浸出液為含雜質離子少的硫酸鋅溶液，可直接返回煉鋅工藝回收鋅。本工藝流程簡單、環(huán)保節(jié)能，有效解決了傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝中鋅鐵分離困難、鋅回收率不高、環(huán)境污染大等諸多問題。
【專利說明】一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸鋅廢渣中鋅的方法
【技術領域】:
[0001]本發(fā)明屬于冶金工程和環(huán)境工程交叉領域，具體涉及一種高效分解鐵酸鋅和回收鋅的方法。
技術背景:
[0002]鋅是重要的戰(zhàn)略性基礎材料，我國是世界第一產(chǎn)鋅大國。目前鋅的常規(guī)濕法冶煉工藝主要為氧化焙燒-浸出-電積。鋅礦中常伴有8-15%的鐵元素,氧化焙燒過程中這部分鐵不可避免地與氧化鋅發(fā)生反應生成鐵酸鋅。鐵酸鋅(ZnFe2O4)屬于尖晶石類型(AB2O4),晶格十分穩(wěn)定，一般酸堿難于溶出鋅，導致鋅的回收率低，并且產(chǎn)生了大量的含鐵酸鋅的廢渣。這些廢渣難處理，渣量逐年累積堆存占用了大量的土地，同時也造成環(huán)境污染。另外，廢渣的堆存造成了鋅資源的大量浪費，如何高效回收其中的鋅在資源日益枯竭的今天已成為一個亟待解決的問題。
[0003]目前，分解鐵酸鋅處理含鋅廢渣的方法有火法和濕法工藝。常規(guī)火法工藝有回轉窯揮發(fā)法，將含鋅廢渣添加40-50%的還原焦炭，在1100°C -1300°C的高溫下將鐵酸鋅還原為鋅蒸氣，鋅蒸氣經(jīng)氧化收集后返回鋅浸出工段。該工藝耗能高、勞動操作強度大、鋅的回收率不高、環(huán)境污染嚴重。產(chǎn)生的回轉窯渣主要為炭、鐵及稀散金屬的固溶體，硬度大磨礦困難，難于后續(xù)處理，大量堆積污染環(huán)境。濕法處理工藝主要為高溫高酸浸出-沉鐵工藝，其凈化流程復雜、生產(chǎn)成本大， 因此濕法處理工藝有一定的局限。

【發(fā)明內容】
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[0004]本發(fā)明的目的是提供一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸鋅廢渣中鋅的方法，其是一種含鐵酸鋅固廢高效資源化的技術，通過將含鐵酸鋅的廢渣與硫酸鐵混和后焙燒，鐵酸鋅高效分解轉化為硫酸鋅與氧化鐵，廢渣中氧化鋅、硫化鋅、硅酸鋅等可同時轉化為硫酸鋅，然后直接水浸溶出鋅，獲得含雜質離子少的硫酸鋅溶液，可以直接返回煉鋅工藝回收鋅，鐵以氧化鐵形式存在于浸出渣中，實現(xiàn)鋅鐵高效分離。本工藝可有效克服鋅浸出渣揮發(fā)窯處理能耗高、污染嚴重、以及傳統(tǒng)熱酸浸出-沉鐵工藝酸耗高、凈化流程復雜的缺點，具有工藝簡單、成本低廉、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點。
[0005]一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸鋅廢渣中鋅的方法，包括以下步驟:1)將含鐵酸鋅的廢渣與硫酸鐵混合均勻后焙燒；
[0006]2)將焙燒所得產(chǎn)物浸出回收。
[0007]步驟I)所述的焙燒溫度為500~1000°C。
[0008]步驟I)所述的焙燒時間為30~180min。
[0009]步驟I)所述的硫酸鐵的量為將廢渣中所有鋅都轉化為硫酸鋅的理論質量的0.8-2.5 倍。
[0010]步驟2)所述的浸出介質為水。
[0011]步驟2)所述的浸出液固質量比為(3~10):1。[0012]步驟2)所述的浸出溫度為25~60°C。
[0013]步驟2)所述的浸出時間為15~45min。
[0014]所述的含鐵酸鋅的廢渣是鋅冶煉過程中產(chǎn)生的。
[0015]本發(fā)明的基本原理和技術優(yōu)勢:
[0016]1、在加熱過程中，硫酸鐵會發(fā)生一系列不同的反應，圖1為純硫酸鐵的DTA-DTG圖，如圖所示，硫酸鐵在100°c和250°C附近分別脫去表面水和結合水。當溫度繼續(xù)升高，硫酸鐵在600°C _760°C之間有明顯的失重峰，這是因為硫酸鐵分解釋放出三氧化硫。在6000C _760°C內，廢渣中的鐵酸鋅、氧化鋅、硅酸鋅可以被硫酸鐵分解釋放出來的三氧化硫高效轉化為硫酸鋅，相關熱力學數(shù)據(jù)見圖2。由圖2可知，在600°C _760°C溫度范圍內，鐵酸鋅、氧化鋅、硅酸鋅與三氧化硫反應的AG〈0，這說明這些反應在熱力學上可自發(fā)進行，鐵酸鋅、氧化鋅、硅酸鋅可以被轉化為硫酸鋅。同時，廢渣中的硫化鋅在此溫度范圍內直接被焙燒爐中的氧氣氧化成硫酸鋅，熱力學數(shù)據(jù)見圖3。綜上所述，廢渣中的鐵酸鋅和少量的氧化鋅、硅酸鋅和硫化鋅等經(jīng)過本發(fā)明焙燒后都可以轉化為硫酸鋅，為實現(xiàn)水浸高效回收鋅提供了基礎。焙燒前后物相變化以實施例1為例，圖4為實施例1中原廢渣的XRD圖譜，圖5為原廢渣經(jīng)過本工藝處理后的XRD圖譜，對比二者的物相變化可以看出，廢渣中的鐵酸鋅經(jīng)過本發(fā)明處理后被分解轉化為硫酸鋅，實現(xiàn)了鋅鐵分離。
[0017]2、廢渣中的鐵酸鋅以及少量的氧化鋅、硅酸鋅和硫化鋅等經(jīng)過本發(fā)明焙燒后都可以轉化為硫酸鋅，可直接用水浸，浸出條件溫和，鋅回收率高，對設備無損傷。
[0018]3、濾液為硫酸鋅溶液且含雜質離子少，可以直接返回煉鋅工藝，回收鋅?！緦＠綀D】

【附圖說明】 [0019]圖1為純硫酸鐵的DTA-DTG圖；
[0020]圖2為廢渣中的鐵酸鋅、氧化鋅、硅酸鋅被硫酸鐵分解釋放出來的三氧化硫高效轉化為硫酸鋅的相關熱力學數(shù)據(jù)；
[0021]圖3為廢渣中的硫化鋅直接被焙燒爐中的氧氣氧化成硫酸鋅的熱力學數(shù)據(jù)；
[0022]圖4為實施例1中原廢渣的XRD圖譜；
[0023]圖5為原廢渣經(jīng)過本工藝處理后的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0024]以下結合實施例旨在進一步說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0025]實施例1
[0026]以湖南某冶煉廠含鐵酸鋅的混合渣為原料，其化學成分如下表所示:
[0027]
【權利要求】
1.一種加入硫酸鐵焙燒-水浸回收含鐵酸鋅廢渣中鋅的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將含鐵酸鋅的廢渣與硫酸鐵混合均勻后焙燒； 2)將焙燒所得產(chǎn)物浸出回收。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)所述的焙燒溫度為500~1000°C。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟1)所述的焙燒時間為30~180mino
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)所述的硫酸鐵的量為將廢渣中所有鋅都轉化為硫酸鋅的理論質量的0.8-2.5倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)所述的浸出介質為水。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的方法，其特征在于，步驟2)所述的浸出液固質量比為(3 ~10):1。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)所述的浸出溫度為25~60°C。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的方法，其特征在于，步驟2)所述的浸出時間為15~45min。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含鐵酸鋅的廢渣是鋅冶煉過程中產(chǎn)生的。
【文檔編號】C22B19/20GK103789556SQ201410012237
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權日:2014年1月10日
【發(fā)明者】柴立元, 彭兵, 胡明, 李燕春, 彭寧 申請人:中南大學