一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，濕法煉鋅沉礬工序產生的鐵礬渣含鋅由不溶鋅和水溶鋅組成。不溶鋅主要成分為ZnS、ZnO·Fe2O3等，水溶鋅主要成分為ZnSO4。通過對鐵礬渣進行充分攪拌酸性洗滌，可以降低渣含可溶鋅含量，提高鋅回收率。采用熟石灰中和洗滌后液中殘酸，溶液中Fe3+水解，實現(xiàn)鋅和鐵的分離。經中和除鐵后，除鐵后液進入P204萃鋅工序。采用P204-煤油做有機相，可通過簡單地調節(jié)溶液的pH值提高鋅的萃取效果。本工藝與傳統(tǒng)鐵礬渣處理工藝相比，具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和無污染的優(yōu)點。
【專利說明】一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋅濕法冶煉【技術領域】，涉及一種鋅濕法冶煉系統(tǒng)鐵礬渣綜合回收鋅的方法。
【背景技術】
[0002]世界煉鋅方法分為火法和濕法兩大類。其中，濕法煉鋅的優(yōu)點是較好地滿足了環(huán)保要求，勞動條件好，金屬回收率高，產品質量高，易于實現(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)化、自動化生產。目前，濕法煉鋅產量占世界總鋅產量的85 %以上。然而，濕法煉鋅工藝過程會產生大量的浸出渣，浸出渣過濾后仍夾帶著大量的含鋅溶液。由于這部分溶液中含鋅高，渣中夾帶的鋅量高，有很大的回收利用價值。
[0003]為了有效地回收利用浸鋅渣中的有價元素，國內外專家學者進行了較為廣泛的研究，開發(fā)了多種工藝方法，歸納起來有以下幾種:回轉窯煙化法、選冶聯(lián)合法、熱酸浸出-沉鐵法、熔煉-萃 取法、氯化煙化法、合金法等。目前，我國濕法煉鋅廠主要采用回轉窯煙化法和熱酸浸出法處理浸鋅渣以回收浸鋅渣中的有價元素。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，該方法具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和環(huán)境友好的優(yōu)點，能夠經濟處理鋅浸出渣，顯著地增加企業(yè)經濟效益。
[0005]本發(fā)明的主要原理為，鐵礬渣經過“酸性洗滌一中和除鐵一萃取提鋅”的方法，使其中可溶鋅得到進一步回收。
[0006]浸鋅渣中所含Zn主要是夾帶的浸出液中的ZnSO4，為水溶性鋅，用水即可將其洗出。本方法的重點是如何從洗渣水中把鋅提取出來，溶劑萃取是其核心技術。本發(fā)明在鋅溶劑萃取研究的基礎上，提出浸出渣直接水洗-凈化-萃取提鋅的工藝流程，該工藝還未見相關報道。
[0007]其中，水洗采用低濃度的硫酸水溶液(含H2S042~20g/L)。
[0008]凈化采用熟石灰[Ca(OH)2]中和水解除鐵。選取熟石灰作為中和劑，因為熟石灰易獲得，且不容易產生過中和，中和的溶液PH值最大小于6，完全符合除鐵過程的要求。熟石灰在中和反應過程中不產生氣體，杜絕了冒槽的風險。熟石灰固體顆粒還能為Fe(OH)3的沉淀提供核心，增加了 Fe (OH)3沉淀時的晶核顆粒數(shù)，有利于Fe (OH)3的沉淀和團聚。
[0009]萃取采用P204-煤油做有機相。P204是屬于酸性磷類萃取劑，可通過調節(jié)溶液的PH值提高鋅的萃取效果。
[0010]與傳統(tǒng)的鋅浸出渣處理工藝相比，該工藝具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和無污染的優(yōu)點，能夠經濟處理鋅浸出渣，具有顯著地經濟效益和社會效益。
[0011]本發(fā)明的目的通過下列技術方案實現(xiàn)。
[0012]一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，包括以下步驟:
[0013](I)鐵礬渣酸性洗滌:鐵礬渣加入稀硫酸進行常壓攪拌洗滌，液固分離得到洗滌后液。
[0014](2)洗滌后液中和除鐵:向洗滌后液中加入石灰乳，中和除去洗滌后液中的鐵離子，中和除鐵后液固分離得到除鐵后液。洗滌后液含F(xiàn)e較高，會明顯影響萃取-反萃過程。采用熟石灰中和溶液中的游離酸，使Fe3+水解而被除去。
[0015](3)除鐵后液溶劑萃鋅:采用P204-煤油做有機相，萃取除鐵后液中的鋅離子?？梢酝ㄟ^調節(jié)溶液的PH值提高鋅的萃取效果。
[0016](4)反萃:將負載鋅離子的有機相反萃，鋅離子進入反萃液返回鋅濕法冶煉主系統(tǒng)。
[0017]步驟(1)中，鐵礬渣含鋅由不溶鋅和水溶鋅組成，不溶鋅主要成分為:ZnS、Zn0.Fe2O3等,水溶鋅的主要成分為ZnS04。通過對主系統(tǒng)所產鐵礬渣進行充分攪拌酸性洗滌，可以降低渣中水溶鋅含量，提高鋅回收率。酸性攪拌洗滌控制硫酸濃度為2~20g/L，洗滌周期10~80min，洗滌溫度15~85°C，洗滌液固比3~7: I。在此條件下Zn回收率>70%，渣含鋅〈I %，溶液含鋅2~7g/L，溶液含鐵〈0.2g/L。常壓攪拌洗滌過程中，有價金屬Zn、Fe的可溶鹽及部分氧化物進入溶液。
[0018]步驟(2)中，攪拌洗滌后液加入熟石灰進行中和除鐵，中和后液中鐵離子濃度<5mg/L，鋅離子濃度2~7g/L。中和除鐵的反應條件為:反應溫度20~90°C，反應時間
0.5~6h，控制溶液終點pH2~5。在該條件下，除鐵后液Fe〈5mg/L，Zn損失率〈2%，主要化學反應方程式如下 :
[0019]Ca (OH) 2+H2S04 = CaSO4 I +2H20
[0020]隨著反應進行和pH值上升，F(xiàn)e離子發(fā)生水解沉淀反應。主要化學反應方程式如下:
[0021]Fe3++3H20 = Fe (OH) 3 丨 +3H.[0022]在Fe3+的水解過程中產生一定量的酸，導致溶液的pH值降低，為了中和這些多余的酸，需要加入更多熟石灰，以維持溶液PH在除鐵所要求的pH值附近。
[0023]步驟(3)中，采用P204-煤油對除鐵后液進行萃鋅及反萃，鋅的單級萃取率>75%，可通過增加萃取級數(shù)進一步提高鋅的萃取率，萃取級數(shù)一般為I~3級。溶劑萃鋅的反應條件為:P204濃度10~50%，萃取相比1/4~3/2，萃取時間2~25min。在該條件下，鋅單級萃取率>75%，主要化學反應方程式如下:
[0024]Zn2+⑷+nH2R2(0) = ZnR2 (n_ I) H2R2 (。)+2H+⑷
[0025]式中，H2R2代表Ρ204 二聚體，下標“Α”、“0”分別代表水相和有機相。
[0026]反萃實際上是萃取的逆過程，當負載有金屬離子的Ρ204與含有一定酸度的溶液混合接觸時，Ρ204中的金屬離子就會被水溶液中氫離子所取代，于是，H+離子由水相轉入有機相，而有機相中的金屬離子又返回到水相，同時Ρ204得以再生。
[0027]本發(fā)明的全流程Zn回收率>85%，可溶鋅回收率高。
[0028]本發(fā)明方法與傳統(tǒng)的鋅鐵礬渣處理工藝相比，該工藝具有流程簡短、操作簡單、成本低廉和無污染的優(yōu)點，能夠經濟處理鋅鐵礬渣，可以為企業(yè)帶來顯著地經濟效益和社會效益。
【專利附圖】

【附圖說明】[0029]附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0031]實施例1
[0032]取200g (干計)鐵礬渣渣樣(Zn4.44%，F(xiàn)e29.28%，S12.93%)，W8g/L H2SO4 溶液調成礦漿濃度20%，進行常溫攪拌洗滌，經過20min洗滌，鋅回收率達到79.60%,鐵礬渣含鋅0.75%，洗滌后液含鐵0.22g/L。
[0033]取600mL 洗滌后液(Zn4.67g/L，F(xiàn)e0.22g/L，H2S042.46g/L)，加入中和劑 Ca (OH) 2 進行常溫攪拌中和除鐵，控制反應終點pH值3~4，經過2h中和除鐵，除鐵后液含鐵<5mg/L，除鐵后渣含鋅0.12%。
[0034]取一定量的除鐵后液(Zn4.58g/L，F(xiàn)e<5mg/L, pH = 4.5)，按相比2:3與有機相(30% Ρ204-煤油)進行鋅單級萃取，萃取反應溫度25°C，混合時間3min。萃余液中含Znl.33g/L，單級鋅的萃取率75.0%。
[0035]實施例2
[0036]取200g (干計)鐵礬渣渣樣(Zn4.44%，F(xiàn)e29.28%，S12.93%)，W8g/L H2SO4 溶液調成礦漿濃度20%，進行常溫攪拌洗滌，經過20min洗滌，鋅回收率達到79.60%,鐵礬渣含鋅0.75%，洗滌后液含鐵0.22g/L。
[0037]取600mL 洗滌后液(Zn4.67g/L，F(xiàn)e0.22g/L，H2S042.46g/L)，加入中和劑 Ca (OH) 2 進行常溫攪拌中和除鐵，控制反應終點pH值3~4，經過2h中和除鐵，除鐵后液含鐵<5mg/L，除鐵后渣含鋅0.12%。
[0038]取一定量的除鐵后液(Zn4.58g/L，F(xiàn)e<5mg/L, pH = 4.5)，按相比1:2與有機相(20%Ρ204-煤油)進行鋅三級串級萃取試驗，萃取反應溫度25°C，混合時間3min。萃余液中含Zn〈0.9g/L，鋅的萃取率>80 %。
[0039]將一定量上述負載有機相(含鋅4.88g/L)與鋅電解液(Zn50g/L，H2S04150g/L)混合進行反萃。反萃相比4:1,混合時間3min,鋅反萃率為100%,反萃液含Zn>60g/L。
[0040]實施例3
[0041]取13.4kg(濕計)鐵礬渣渣樣(Zn4.44%，F(xiàn)e29.28%，S12.93% )，加 6g/L H2SO4溶液調成礦漿濃度20%，進行常溫攪拌洗滌，經過40min洗滌，鋅回收率達到89.72%,鐵礬渣含鋅0.61 %，洗滌后液含鐵0.32g/L。
[0042]上述洗滌后液(Zn7.09g/L, Fe0.32g/L，H2S042.46g/L)經由離心機去除部分洗滌渣后導入除鐵槽中進行中和除鐵。中和劑Ca(OH)2分批多次逐漸加入，控制反應終點pH值3~4，每批次經過Ih中和除鐵，除鐵后液含鐵<5mg/L，鐵脫除率>98%。除鐵后液含Zn7.llg/L除鐵后渣含鋅0.7%，Ζη回收率>85%。
[0043 ]取600L 除鐵后液(Zn7.94g/L，F(xiàn)e〈5mg/L，pH = 4.5)，按相比 1:2 與有機相(25 %P204-煤油)進行鋅三級連續(xù)逆流萃取，萃取反應溫度25°C，每個萃取箱中混合時間3min。萃取后，負載有機相直接進入反萃槽。電鋅廢液(Zn50g/L，H2S04150g/L)用作反萃水相，按反萃相比4:1進行一級反萃。
[0044]連續(xù)試驗中，鋅萃取率>80%，有機相循環(huán)使用20次，未見對鋅的反萃效果有明顯影響，萃取率沒有明顯降低，兩相分離效果理想。鋅反萃率>90%，反萃液中鋅>90g/L。
[0045]實施例4
[0046]利用工業(yè)現(xiàn)場設備對鐵礬渣進行洗滌一除鐵實驗。
[0047]取用現(xiàn)場鐵釩渣渣量(濕計)2.5t，洗滌水量12.5m3,洗滌硫酸用量76kg，漿化洗滌30min后，直接進行中和除鐵試驗。初始加入55kg CaO，220kg水，后分批次逐漸加入IlOkgCaO固體，控制反應終點pH為3.5~4.5。除鐵后渣含鋅〈I %，除鐵后液含F(xiàn)e〈10mg/L，鋅回收率>85%。
[0048]上述除鐵后液按相比1:2與有機相(25% P204-煤油)進行鋅三級連續(xù)逆流萃取，萃取反應溫度25°C，每個萃取箱中混合時間3min。萃取后，負載有機相直接進入反萃槽。電鋅廢液(Zn50g/L，H2S04150g/L)用作反萃水相，按反萃相比4:1進行一級反萃。
[0049]連續(xù)試驗中，鋅萃取率>95%，有機相循環(huán)使用40次，未見對鋅的反萃效果有明顯影響，萃取率沒有明顯降低，兩相分離效果理想。鋅反萃率>90%。鐵礬渣經洗滌一凈化一萃取后，總鋅回收率>80%。
[0050]以某廠年產170000t鐵礬渣干渣量計算，可溶鋅平均回收率>80%，年回收鋅量>3600to
[0051]本發(fā)明提供了一種從鐵礬渣中綜合回收鋅的方法。其特點是，鋅冶煉產生的鐵礬渣采用“酸性洗滌一中和除鐵一萃取提鋅”流程進行處理，最終生產出的反萃液返回鋅冶煉主系統(tǒng)。
[0052]本發(fā)明采 用洗滌一凈化一萃取的方法，流程簡單、節(jié)約成本。另外，本發(fā)明的全流程Zn回收率>85%，鐵脫除率>98%，精簡了工藝，縮短了流程，更有利于工藝的實施。
【權利要求】
1.一種鐵礬渣綜合回收鋅的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)鐵礬渣酸性洗滌:鐵礬渣加入稀硫酸進行常壓攪拌洗滌，液固分離得到洗滌后液； (2)洗滌后液中和除鐵:向洗滌后液中加入石灰乳，中和除去洗滌后液中的鐵離子，中和除鐵后液固分離得到除鐵后液； (3)除鐵后液溶劑萃鋅:采用P204-煤油做有機相,萃取除鐵后液中的鋅離子； (4)反萃:將負載鋅離子的有機相反萃，鋅離子進入反萃液返回鋅濕法冶煉主系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述酸性洗滌條件為:稀硫酸濃度2~20g/L，洗滌周期10~80min，洗滌溫度15~85°C，洗滌液固比3~7: I。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述中和除鐵反應條件為:溫度20~90°C，反應時間0.5~6h，控制反應終點pH2~5。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中有機相P204濃度10~50%，萃取相比1: 4~3: 2，萃取時間2~25min，萃取級數(shù)為I~3級。
5.如權利要求1所 述的方法，其特征在于，步驟(4)中反萃液為鋅濕法冶煉過程中的電解廢液。
【文檔編號】C22B7/00GK103966448SQ201410218878
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權日:2014年5月22日
【發(fā)明者】蔣開喜, 劉三平, 王海北, 蘇立峰, 魏幫, 黃勝, 張邦勝, 鄒小平, 蔣應平, 李相良, 王玉芳, 李賀 申請人:北京礦冶研究總院