一種從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有色金屬回收和固體廢物資源化領(lǐng)域，涉及一種從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法。包含以下步驟：（1）制備強(qiáng)堿浸取液；（2）將含銅鋅廢物的顆粒加入到步驟（1）制得的強(qiáng)堿浸取液中，微波加熱；（3）用分離劑凈化步驟（2）所得浸出液中的雜質(zhì)得到電解液；（4）用脈沖電源電解步驟（3）凈化后的電解液，得到鋅粉；（5）回收浸出殘?jiān)懈患你~。該方法環(huán)保易于規(guī)?；僮?，利用微波加熱浸取液，提高了浸出物中鋅銅比，使超過98%的銅富集與渣中；引入脈沖技術(shù)電解浸出液，提高了鋅粉品位和比表面積，豐富了產(chǎn)品形貌控制手段，并且利用自產(chǎn)的高活性枝狀鋅粉除雜，用量少，反應(yīng)效果優(yōu)于常規(guī)鋅粉，并實(shí)現(xiàn)了自產(chǎn)鋅粉的循環(huán)利用。
【專利說明】一種從含銅鋅廢物中分罔富集銅、鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬回收和固體廢物資源化領(lǐng)域，涉及一種從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是有色金屬的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源短缺的矛盾也日益突出。近年來，在國(guó)家政策引導(dǎo)和產(chǎn)業(yè)自身不斷努力推動(dòng)下，我國(guó)有色金屬再生產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)再生銅年利用量已超過200萬噸、再生鋁超過300萬噸、再生金屬年產(chǎn)量已突破600萬噸。再生金屬回收流程的多個(gè)工段副產(chǎn)廢渣、廢塵灰，如電爐灰、轉(zhuǎn)爐渣、熔煉爐渣、電除塵器等收集的塵灰等等，且此類灰渣隨著再生金屬行業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大年產(chǎn)量逐年遞增，已超過10萬噸/年。這些固體廢物中含有大量重金屬，屬于有害廢物，其處理成本、儲(chǔ)存成本、運(yùn)輸成本都高于一般固體廢物；但其含有鋅、鉛、銅、鋁等，又具有潛在利用價(jià)值。因此開發(fā)出一種簡(jiǎn)單環(huán)保的工藝流程從這些工業(yè)灰渣中分別回收金屬具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]中國(guó)專利CN1450182A- —種用氧化鋅礦生產(chǎn)高純度金屬鋅的方法和CN1482263A-從氧化鋅礦生產(chǎn)高純金屬鋅的方法中提出的工藝推動(dòng)了堿法電解鋅粉工藝的大規(guī)模生產(chǎn)，但是此流程生產(chǎn)出的鋅粉粒徑大，且分布不均勻，后續(xù)加工成本高、工藝難度大；已申請(qǐng)專利201210249664.2- 一種添加含鋁化合物堿液電解制備超細(xì)鋅粉的方法和201210034534.7- 一種添加含鉛化合物堿液制備超細(xì)鋅粉的方法則是利用添加物的極化作用增加鋅粉比表面積，電解出的鋅粉呈樹枝狀形貌，適用于濕法冶金中的置換劑及部分化工品生產(chǎn)的添加劑，然而工藝流程控制較為復(fù)雜。中國(guó)發(fā)明專利CN102181886A-—種從強(qiáng)堿溶液中直接電解生產(chǎn)一維納米片狀鋅粉的方法實(shí)現(xiàn)了厚度在IOOnm內(nèi)的片狀鋅粉，但是工藝流程中需添加大量表面`活性劑，增加了槽電壓及能耗。
[0004]中國(guó)發(fā)明專利CN101012514A( —種用含鉛鋅廢渣或氧化鉛鋅礦生產(chǎn)金屬鉛和鋅的方法)提出了用含鉛鋅廢渣或低品位氧化鋅礦生產(chǎn)金屬鉛和鋅的方法，工藝簡(jiǎn)單、原料來源廣泛、生產(chǎn)成本低，可綜合回收利用金屬。然而此流程未提出電解除鉛后殘余Pb的去除工藝，同時(shí)也未對(duì)溶液中潛在有害物質(zhì)Sb進(jìn)行相應(yīng)處理。中國(guó)發(fā)明專利CN102234821A(從含鉛鋅物料中回收制備超細(xì)鉛粉及純鉛錠鋅錠的方法)提供了一種以含鉛鋅物料中回收制備超細(xì)鉛粉或純鉛錠鋅錠的方法，該工藝操作方便、環(huán)境友好、適合規(guī)?；a(chǎn)，但是其電解鋅過程使用的電流密度過低，這樣很難獲取到表面積大，且分布均勻的鋅粉。中國(guó)發(fā)明專利CN102409180A (—種從煉銅廢渣中回收銅鉛鋅錫金屬的冶金工藝)主要針對(duì)常規(guī)煉銅工業(yè)廢渣，其原料組成與本工藝中的廢灰渣差異顯著，且該工藝采用兩步除氯、凈化成本高，酸洗環(huán)節(jié)也會(huì)造成一定量的鋅損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，該方法簡(jiǎn)單環(huán)保易于規(guī)?；僮?，且充分利用自產(chǎn)產(chǎn)品、并在電解環(huán)節(jié)引入脈沖技術(shù)來提高鋅粉品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了廢物的充分利用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，該方法的過程簡(jiǎn)單，步驟包括:
[0008]( I)用強(qiáng)堿制備浸取液；
[0009](2)用步驟(1)制得的浸取液微波加熱浸取含銅鋅工業(yè)廢物顆粒；
[0010](3)用分離劑凈化步驟(2)所得浸出液中的雜質(zhì)得到電解液；
[0011](4)用脈沖電源電解步驟(3)凈化后的電解液，得到鋅粉；
[0012](5)回收浸出殘?jiān)懈患你~。
[0013]本發(fā)明中含銅鋅廢物的顆粒來自金屬再生行業(yè)副產(chǎn)廢灰渣等。
[0014]所述步驟(1)中，強(qiáng)堿為NaOH或Κ0Η，其中，NaOH在浸取液中的含量為150_250g/L ；Κ0Η在浸取液中的含量為250-420g/L。 [0015]所述步驟(2)中含銅鋅工業(yè)廢物顆粒的粒徑小于1mm。
[0016]所述步驟(2)中，浸取液與工業(yè)廢物顆粒的液固比為8:1-12:1，利用600-800W微波加熱，加熱循環(huán)2-4次，單循環(huán)持續(xù)10-50S。
[0017]所述步驟(3)中分離劑的添加量為所述工業(yè)廢物中所含鉛摩爾含量的1.2-2倍。
[0018]所述步驟(3)中的分離劑為硫基化合物，基于溶度積原理，以凈化浸出液中的雜質(zhì)，生成硫化物沉淀，其中硫基化合物為硫化鈉或硫化鉀。
[0019]所述步驟(3)中的分離劑為鋅粉，以置換浸出液中的雜質(zhì)；該鋅粉優(yōu)選枝狀鋅粉，該枝狀鋅粉可采用本發(fā)明步驟(4)電解自產(chǎn)的枝狀鋅粉，也可采用市場(chǎng)購(gòu)買的枝狀鋅粉。
[0020]所述步驟(3)中的雜質(zhì)包括鉛、銅、鋪。
[0021]所述步驟(3)電解液中的銻含量大于lmg/L時(shí)，加入陰離子表面活性劑，以抑制由于銻導(dǎo)致的電流效率下降和使鋅粉起泡的負(fù)面作用，其中，陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、或十二烷基磺酸鈉中的一種或一種以上的混合，當(dāng)銻含量濃度超過5mg/L則需活性鋅粉和硫基化合物配合深度凈化后進(jìn)入下一步驟。
[0022]所述步驟(4)中，電解板為不銹鋼板，極間距為1-lOcm，整個(gè)電解過程在一個(gè)槽中進(jìn)行，電解液溫度15-80°C，電解時(shí)間為60-120min。
[0023]所述步驟(4)中脈沖電源的導(dǎo)通時(shí)間Tm為10-20ms，關(guān)斷時(shí)間Irff設(shè)為5_30ms，峰值電流密度設(shè)為1000-1800A/m2。
[0024]所述步驟(5)浸出殘?jiān)懈患你~用氨浸法回收，或作為火法煉銅的原料。
[0025]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0026](I)利用強(qiáng)堿溶液一方面可以直接實(shí)現(xiàn)銅與鋅的分離，另一方面由于堿性電解液對(duì)氯的耐受性強(qiáng)于酸性電解液，降低了凈化成本。
[0027](2)利用微波選擇性加熱，提高了浸出物中鋅銅比，使得超過98%的銅富集與渣中。
[0028](3)引入脈沖技術(shù)電解浸出液，提高了鋅粉品位和比表面積，豐富了產(chǎn)品形貌控制手段，制得的鋅粉多呈枝狀結(jié)晶，活性高于常規(guī)鋅粉。
[0029](4)利用自產(chǎn)的高活性枝狀鋅粉除雜，用量少，反應(yīng)效果優(yōu)于常規(guī)鋅粉，并實(shí)現(xiàn)了自產(chǎn)鋅粉的循環(huán)利用?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得鋅粉的掃描電鏡圖。
[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所得鋅粉的掃描電鏡圖。
[0032]圖3為常規(guī)直流電解鋅粉的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于實(shí)施例。
[0034]實(shí)施例1
[0035]以浙江某廢銅回收廠工業(yè)廢物為原料，其組成如表1
[0036]表1
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:包括如下步驟: (O制備強(qiáng)堿浸取液； (2)將含銅鋅廢物的顆粒加入到步驟(1)制得的強(qiáng)堿浸取液中，微波加熱； (3)用分離劑凈化步驟(2)所得浸出液中的雜質(zhì)得到電解液； (4)用脈沖電源電解步驟(3)凈化后的電解液，得到鋅粉； (5)回收浸出殘?jiān)懈患你~。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟Cl)中，強(qiáng)堿為NaOH或KOH，其中，NaOH在浸取液中的含量為150_250g/L ;Κ0Η在浸取液中的含量為250-420g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(2)中含銅鋅廢物顆粒的粒徑小于1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，浸取液與含 銅鋅廢物顆粒的液固比為8:1-12:1，利用600-800W微波加熱，加熱循環(huán)2-4次，單循環(huán)持續(xù)10-50s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的雜質(zhì)包括鉛、銅、鋪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(3)中分離劑的添加量為所述含銅鋅廢物顆粒中鉛摩爾含量的1.2-2倍；所述分離劑為鋅粉或硫基化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述鋅粉優(yōu)選枝狀鋅粉；所述硫基化合物為硫化鈉或硫化鉀。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(3)電解液中的銻含量大于lmg/L時(shí)，加入陰離子表面活性劑，所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉中的一種或一種以上的混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，電解板為不銹鋼板，極間距為1-lOcm，整個(gè)電解過程在一個(gè)槽中進(jìn)行，電解液溫度15-80°C，電解時(shí)間為 60-120min ； 所述步驟(4)中脈沖電源的導(dǎo)通時(shí)間Tm為10-20ms，關(guān)斷時(shí)間Irff設(shè)為5-30ms，峰值電流密度設(shè)為1000-1800A/m2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述從含銅鋅廢物中分離富集銅、鋅的方法，其特征在于:所述步驟(5)浸出殘?jiān)懈患你~用氨浸法回收，或作為火法煉銅的原料。
【文檔編號(hào)】C22B15/00GK103805776SQ201410042951
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月29日
【發(fā)明者】趙由才, 李強(qiáng), 柴曉利, 牛冬杰 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)