鋼鐵廠含鋅煙塵濕法處理富集硫化鋅精礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼鐵廠固廢資源的綜合利用領(lǐng)域，尤其涉及濕法處理鋼鐵廠含鋅煙塵 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 含鋅鐵礦石、廢鍍鋅鋼材等其它一些含鋅原料中鋅在鋼鐵冶煉過(guò)程中隨鐵一起 被還原且揮發(fā)，形成的鋅蒸氣在上升過(guò)程中又被氧化成氧化態(tài)鋅進(jìn)入鋼鐵收塵系統(tǒng)，一般 將濕法收集的稱為泥，如高爐瓦斯泥、轉(zhuǎn)爐泥等，將干法收集的稱為塵，如高爐煙塵、電爐 煙塵、轉(zhuǎn)爐煙塵等，將干燥后的塵泥統(tǒng)稱為含鋅煙塵；鋼鐵系統(tǒng)中，煙塵產(chǎn)量為鋼鐵產(chǎn)量的 1%~2% ;我國(guó)鋼鐵業(yè)產(chǎn)能巨大，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2014年數(shù)據(jù)顯示，2014年我國(guó)粗鋼年產(chǎn)量為 8. 23億噸，意味著全年產(chǎn)生的含鋅煙塵至少為823萬(wàn)噸。
[0003] 由于所處理的原料不同，煙塵中鋅含量也有較大差別，一般未經(jīng)循環(huán)富集的一次 煙塵含鋅在10%以下，有些甚至低于2%，而經(jīng)過(guò)多次循環(huán)富集的煙塵含鋅多在15%以上；僅 按鋅品位1%計(jì)算，僅2014年，我國(guó)就有8. 23萬(wàn)噸鋅分散在鋼鐵廠含鋅煙塵中，無(wú)法有效 回收和利用，造成極大的資源浪費(fèi)；煙塵中除含一定量的有價(jià)金屬鋅外，還含有大量的鐵和 碳，另外還含有少量的鉛、鎘等有毒重金屬元素，存在一定的環(huán)境隱患；隨著有色金屬礦產(chǎn) 資源的枯竭，以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)都在積極探索鋼鐵廠含鋅煙塵的處理方案。
[0004] 目前，濕法處理鋼鐵廠含鋅煙塵的方法主要有以下三種： 酸浸：在酸性體系中浸出鋼鐵廠含鋅煙塵，浸出劑主要為硫酸，浸出過(guò)程中，煙塵中大 量的鐵與鋅一起溶出，造成浸出劑硫酸的大量消耗，且酸浸工藝處理鋼鐵廠含鋅煙塵必然 會(huì)有一個(gè)復(fù)雜的從浸出液中沉鐵的過(guò)程，因此，不太適合高含鐵的低品位鋅煙塵的處理；另 外，為了能使煙塵中鐵酸鋅溶解，酸浸工藝往往需要采取強(qiáng)化浸出（高溫、高酸浸出)，因而 對(duì)設(shè)備的防腐要求較高(可參見(jiàn)CN103911518A號(hào)中國(guó)專利文獻(xiàn))。
[0005] 氨浸：在堿性體系中（10 < pH < 14)浸出鋼鐵廠含鋅煙塵，浸出劑主要為氨 水和銨鹽，利用配體順3與Zn 2+形成配離子使煙塵中ZnO溶解進(jìn)入溶液，過(guò)程中鈣、鎂、 鐵、硅不會(huì)被大量溶解，試劑耗量少，具有選擇性浸鋅的特點(diǎn)，但浸出過(guò)程中有氨氣揮發(fā)， 對(duì)人體、環(huán)境危害較大；另外，氨浸工藝所用配體冊(cè)1 3對(duì)Zn 2+配合能力較弱，對(duì)煙塵中鐵 酸鋅（ZnFe2O4)的溶解能力不足，不具有深度脫除鋼鐵廠含鋅煙塵中鋅的能力，難以實(shí) 現(xiàn)鐵和鋅的深度分離(可參見(jiàn)佟志芳等.氨浸出含鋅煙塵制取活性氧化鋅[J].化工環(huán) 保，2009, 29(6) :534-537 )。
[0006] 堿浸：在強(qiáng)堿性體系中（pH > 14)浸出鋼鐵廠含鋅煙塵，浸出劑為氫氧化鈉 (NaOH)，利用配體OF與Zn 2+形成配離子使煙塵中ZnO溶解進(jìn)入溶液，過(guò)程中鐵不溶，也具 有選擇性浸鋅的特點(diǎn)。但堿浸工藝操作條件為強(qiáng)堿性體系，對(duì)設(shè)備的防腐要求較高；另外， 堿浸工藝所用配體0Γ對(duì)Zn 2+配合能力較弱，對(duì)煙塵中鐵酸鋅的溶解能力不足，同樣難以實(shí) 現(xiàn)鐵和鋅的深度分離(可參見(jiàn)CN200910119189號(hào)中國(guó)專利文獻(xiàn))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服現(xiàn)有濕法處理鋼鐵廠含鋅煙塵方法的不足，本發(fā)明的目的是提供一種能有 效脫除鋼鐵廠含鋅煙塵中鋅、鉛和鎘有毒重金屬元素，富集硫化鋅精礦的方法，且操作流程 簡(jiǎn)單，體系溫和，對(duì)設(shè)備防腐要求低，對(duì)人體和環(huán)境毒副作用小的清潔的濕法冶金工藝。
[0008] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：以氨基乙酸根離子（H2NCH 2COCT簡(jiǎn)寫 為Glf )為配體的配合劑水溶液，在弱堿性條件下（7 < pH < 10)，對(duì)鋼鐵廠含鋅煙塵進(jìn)行 浸出，浸出過(guò)程中，鐵、碳、鈣、鎂以及硅不溶解而留在浸出渣中，鉛及鎘隨鋅一起進(jìn)入浸出 液；浸出渣經(jīng)水洗后返回鋼鐵系統(tǒng)配料燒結(jié)，浸出液經(jīng)硫化沉淀后可返回浸出過(guò)程使用，所 得硫化渣即為硫化鋅精礦。
[0009] 具體工藝過(guò)程及參數(shù)如下： 1浸出 鋼鐵廠含鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅（ZnO)形式存在，少量以鐵酸鋅（ZnFe2O4)形式存 在，鋅在浸出過(guò)程中主要反應(yīng)如下：
[0011] 浸出條件：配合劑水溶液中氨基乙酸根離子總濃度為〇. l~2mol · ΙΛ浸出時(shí)液固 比(體積mL/重量g)為3:1~10:1，浸出pH值7 < pH < 10，浸出溫度25~85 °C，浸出時(shí)間 2~6h;浸出完成后固液分離，浸出渣水洗后返回鋼鐵系統(tǒng)配料燒結(jié)，洗水收集待用，浸出液 進(jìn)入下一步硫化沉淀。
[0012] 用于浸出的配合劑水溶液中配體氨基乙酸根離子，以氨基乙酸(甘氨酸 H2NCH2COOH)加入時(shí)，用氫氧化鈉（NaOH)調(diào)整體系pH值7 < pH < 10 ;以氨基乙酸鈉(甘氨 酸鈉 H2NCH2COONa)加入時(shí)，用氨基乙酸調(diào)整體系pH值7 < pH < 10,此時(shí)，配合劑水溶液中 氨基乙酸根離子總濃度為氨基乙酸和氨基乙酸鈉中氨基乙酸根離子濃度之和，配合劑水溶 液中配體氨基乙酸根離子總濃度為〇. l~2mol · L'
[0013] 硫化沉淀 向浸出液中加入硫化鈉（Na2S)進(jìn)行硫化沉淀，Na2S用量為理論量的0. 8~3倍(按沉淀 Zn2+計(jì)算)，反應(yīng)如下： 3i(Gh% + S2- = ZrS i +3GIy~ (5) 浸出液中Pb2+和Cd 2+隨ZnS -起沉淀進(jìn)入渣中，沉淀時(shí)，控制攪拌速度 200~600r · mirf1，溫度15~85°C，時(shí)間0. 25~2h ;沉淀完成后，固液分離，硫化渣水洗后即為 富集了 Pb和Cd的硫化鋅精礦，洗水與浸出階段洗水合并待用，硫化沉淀后的浸出液補(bǔ)充一 定體積洗水后直接返回浸出。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有濕法工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn)：1.本發(fā)明工藝流程短，操作簡(jiǎn)單；2.浸 出體系溫和，對(duì)設(shè)備防腐要求低，對(duì)人體和環(huán)境毒副作用小；3.能處理高含鐵的超低鋅品 位含鋅煙塵，實(shí)現(xiàn)鐵和鋅的深度分離；4.能有效脫除鋼鐵廠含鋅煙塵中有毒重金屬元素 Zn、Pb 和 Cd。
[0015] 本發(fā)明適用于處理含鐵10~45%，含鋅0. 5~8. 0%的高含鐵的超低鋅品位的鋼鐵廠 含鋅煙塵(成分范圍以重量百分比計(jì))。