專利名稱：氧壓酸浸法處理鋅濕法冶金凈化廢渣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氧壓酸浸溶解鋅濕法冶煉過程中產(chǎn)生的凈化渣中的重金屬，特別 適用于溶解回收鋅濕法冶煉中產(chǎn)生的銅鎘渣、鎳鈷渣，還可以應(yīng)用于溶解含重金 屬的電子廢棄物、其他重金屬冶煉廢渣。
背景技術(shù)：
鋅濕法冶煉過程主要由礦物焙燒生產(chǎn)焙砂、焙砂的硫酸浸出和浸出液電積生 產(chǎn)金屬鋅等幾個步驟組成，由于所使用的硫化鋅礦中往往伴生有其他金屬如銅、 鎘、鈷等，因此浸出液中除鋅外還含有這些雜質(zhì)離子，為保證以后金屬鋅電積過 程的順利進(jìn)行，需要在電積前對浸出液進(jìn)行除雜?，F(xiàn)有的除雜方法是采用鋅粉置 換，置換一般分為兩段，第一段置換主要是除銅鎘，產(chǎn)生的廢渣稱為銅鎘渣，第 二段置換目的是除去微量的鎳和鈷，產(chǎn)生的廢渣稱為鎳鈷渣。置換凈化產(chǎn)生的渣 包含金屬鋅、銅、鎘、鈷、鐵等金屬，可以作為原料生產(chǎn)銅、鎘、鈷等金屬，并 回收其中的鋅。
目前在這類渣的處理方法是先用硫酸溶解，使可溶于硫酸的金屬鋅、鎘、鈷 溶解進(jìn)入溶液，然后通過置換沉淀等手段將其中的不同金屬分離提取出來，由于 金屬銅不溶于稀硫酸，金屬銅保留在渣中，通過火法冶煉處理。在這個過程中， 鋅凈化渣的硫酸浸出是關(guān)鍵步驟，但現(xiàn)有的直接稀硫酸溶解法存在明顯的缺點， 首先由于硫酸溶解金屬的過程中會產(chǎn)生大量氫氣，氫氣易燃易爆的特性使操作過 程十分危險，而混在渣中的砷、銻等元素在此條件下還會生成劇毒氣體砷化氫和 銻化氫，嚴(yán)重危害工人健康，并對環(huán)境造成危害；其次由于在渣的堆存過程中部 分金屬銅被氧化成為氧化銅，會被硫酸溶解進(jìn)入浸出液中，不但使浸出液的處理 過程更加復(fù)雜，而且使渣中的金屬銅含量降低，影響火法處理效率；此外由于硫 酸浸出過程中，渣中的鐵也會進(jìn)入溶液，因此浸出液必須除鐵，增加了處理步驟。
3氧壓酸浸法是在高壓氧氣存在條件下用硫酸浸出金屬廢渣，由于高壓氧氣的 氧化作用，在浸出過程中不產(chǎn)生氫氣和其他有毒氣體，并使包括金屬銅在內(nèi)的全 部重金屬被快速溶解到溶液中，而浸出液中的鐵被氧化為三價鐵，在加熱條件下 形成沉淀，容易從溶液中除去，減少后續(xù)除鐵負(fù)擔(dān)，形成的浸出渣中不含易溶有 毒重金屬元素，可以直接填埋處理。氧壓酸浸鋅置換渣工藝中所有金屬通過濕法 提取，取消了火法處理步驟，簡化了流程。綜上，利用氧壓酸浸法處理鋅濕法冶 煉過程中產(chǎn)生的凈化渣，具有處理效率高、操作費(fèi)用低、簡便易行、無二次污染 等優(yōu)點。
在鋅置換渣處理方面，國內(nèi)報道較多， 一般采取直接酸浸的方法，通過控制 酸度進(jìn)行選擇性浸出，浸出過程中往往會產(chǎn)生劇毒砷化氫氣體，有專利采用添加 氧化劑的方法強(qiáng)化浸出(中國專利，申請?zhí)?9115282.4)，但需要在操作過程中 添加強(qiáng)氧化劑過硫酸鈉，增加了操作步驟、流程較長、鈷回收率低。國外目前濕 法冶金渣處理方面僅有少量采用火法處理技術(shù)的設(shè)備專利(美國專利，申請?zhí)?94101927.6)。在氧壓處理濕法冶金廢渣技術(shù)方面，有與本專利類似的用氧壓法 處理銅陽極泥專利(中國專利，申請?zhí)?00510011022.9 )，但處理廢渣性質(zhì)不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種利用加壓氧化酸浸法浸取鋅濕法冶金凈化廢渣中 有價重金屬的工藝，該工藝具有處理效率高、操作費(fèi)用低、簡便易行、無二次污 染等優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計方案將鋅凈化渣粉碎磨細(xì)后調(diào)漿， 加入襯鈦高壓釜中，密閉條件下加入一定量硫酸，加熱，然后通入高壓氧氣或壓 縮空氣，在高壓氧氣和硫酸的共同作用下使廢渣中的鋅、銅、鎘、鈷等有價金屬 溶解，高壓氧氣和加熱條件使渣中浸出的二價鐵氧化為三價并發(fā)生水解沉淀，從 浸出液中除去。
實現(xiàn)本發(fā)明的步驟是(1)將廢渣粉碎、細(xì)磨、調(diào)漿；(2)將調(diào)漿后的物料 加入高壓釜中，加入100g/L—400g/L的硫酸，控制溫度在95 — 150。C; (3)通入 工業(yè)用氧或壓縮空氣，調(diào)整壓力為0.2—l.OMPa，浸取45 — 120min后出料；(4) 進(jìn)行固液分離，浸出渣中殘余的鋅、銅、鎘、鈷總含量低于0.5%，溶液中雜質(zhì)鐵含量低于0.1g/L。
鋅凈化渣氧壓浸出過程中的主要化學(xué)反應(yīng)式如下 2 Cu+ 2 H2S04 + 022 CuS04 + 2 H20
2 Zn+ 2 H2S04 + 02 — 2 ZnS04 + 2 H20
2 Cd+ 2 H2S04 + 02 — 2 CdS04 + 2 H20
2 Co+ 2 H2S04 + 02 — 2 CoS04 + H20
4 FeS04 + 02 + 2 H2S04 — 2 Fe2 (S04)3 + 2 H20
Fe2(S04)3+6H20^~^2Fe(OH)3 i +3H2S04
本發(fā)明的有益效果為因為采用氧壓酸浸法處理濕法冶金鋅凈化渣，可以加 快渣中鋅、鎘、鈷等金屬的浸出速度，提高浸出率；由于在高壓釜中采用氧化酸 浸，浸出過程中基本不產(chǎn)生氫氣和砷化氫及銻化氫等危險有害氣體，減少了操作 危險性和有害氣體對工人的傷害；浸出液中的二價鐵被氧化形成三價鐵，并在高 溫下水解形成沉淀，從浸出液中除去，減少了浸出液處理過程中的除鐵負(fù)擔(dān)；氧 氣的作用可以使銅鎘渣中金屬銅被硫酸溶解直接進(jìn)入浸出液，減少了處理含銅渣 的步驟。采用氧壓浸出代替現(xiàn)有的直接酸浸法可以使處理流程簡化，減少設(shè)備投 資，降低污染，提高金屬回收率。


圖1為本發(fā)明氧壓酸浸法處理鋅濕法冶金凈化廢渣的工藝流程簡圖。 其中A凈化廢渣 B球磨機(jī) C調(diào)漿池
D耐酸高壓釜 E工業(yè)硫酸 F工業(yè)用氧
具體實施例
實施例1:鋅濕法冶金凈化過程中產(chǎn)生的銅鎘渣，含銅10%、鎘15%、鋅
20%、鈷0.1%、鐵6%。
將塊狀渣破碎，磨至一IOO目，加水調(diào)漿，加入2L襯鈦高壓釜中，加入300g/L 硫酸，密閉；通入工業(yè)氧氣至表壓為0.4MPa,攪拌升溫至120°C ，保溫反應(yīng)120min。 銅、鋅、鎘的浸出率都在99.5%以上，渣中殘余的銅含量小于0.2%，浸出 液中鐵含量低于0.1g/L，可以不用除鐵，直接進(jìn)行有價金屬分離提取。實施例2:濕法冶金凈化過程中產(chǎn)生的鎳鈷渣，含鋅40%、鎘和鈷均為O.l
%，鐵為6%。
將渣破碎，磨細(xì)至一100目，加水調(diào)漿，加入2L襯鈦高壓釜中，加入300g/L 硫酸，密閉；通入工業(yè)氧氣至表壓為0.4MPa，攪拌升溫至120°C ，保溫反應(yīng)120min。 鋅、鎘、鈷的浸出率都在99.9%以上，渣中殘余鋅鎘鈷重金屬總含量小于 0.1%,浸出液中鐵含量低于0.1g/L，可以不用除鐵，直接進(jìn)行有價金屬分離提 取。
實施例3:鋅濕法冶金凈化過程中產(chǎn)生的銅鎘渣，含銅11%、鎘12%、鋅 26%、鐵7%。
將塊狀渣破碎，磨至一IOO目，加水調(diào)漿，加入2L襯鈦高壓釜中，加入300g/L 硫酸，密閉；通入工業(yè)氧氣至表壓為0.2MPa，攪拌升溫至130°C ，保溫反應(yīng)150min。 銅、鋅、鎘的浸出率都在99.5%以上，渣中殘余銅含量小于0.1%，浸出液 中鐵含量低于0.1g/L。
權(quán)利要求
1.氧壓酸浸法處理鋅濕法冶金凈化廢渣的工藝，其特征在于鋅濕法冶金凈化渣分為兩種，一種是一段凈化產(chǎn)生的銅鎘渣，另一種是二段凈化產(chǎn)生的鎳鈷渣，含有銅、鋅、鎘、鈷、鐵等重金屬，難以完全溶解于稀硫酸；工藝主要由直接硫酸溶解、加壓氧化硫酸溶解兩部分組成，具體步驟為(1)直接硫酸溶解階段，采用稀硫酸在攪拌條件下對凈化渣進(jìn)行溶解，使部分金屬溶解；(2)加壓氧化硫酸溶解階段，向反應(yīng)器內(nèi)充入高壓氧氣，提高溫度，使有價金屬完全溶解，鐵被氧化形成沉淀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加壓氧化法處理鋅冶煉凈化渣的工藝，其特征在于原料漿濃度為100—400g/L，使用硫酸濃度為200—500g/L，控制最終pH為0_4。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加壓氧化法處理鋅冶煉凈化渣的工藝，其特征在于反應(yīng)器采用耐酸高壓釜，充氣后最初表壓為0.1 — 1.0MPa，溫度控制在85 140°C ，反應(yīng)時間控制在1 _3小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加壓氧化法處理鋅冶煉凈化渣的工藝，其特征在于鋅凈化渣是鋅濕法冶煉過程中由鋅粉置換銅鎘產(chǎn)生的銅鎘渣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加壓氧化法處理鋅冶煉凈化渣的工藝，其特征在于鋅凈化渣是鋅濕法冶煉過程中由鋅粉置換鎳鈷產(chǎn)生的鎳鈷渣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的加壓氧化法處理鋅冶煉凈化渣的工藝，其特征在于所充氣體為壓縮空氣，或富氧空氣，或工業(yè)氧氣。
全文摘要
本發(fā)明采用氧壓浸出法處理鋅濕法冶金過程中產(chǎn)生的凈化渣，包括置換除銅鎘產(chǎn)生的銅鎘渣和置換除鎳鈷產(chǎn)生的鎳鈷渣。即在耐酸高壓釜中，在通入高壓氧氣的條件下，用硫酸浸出鋅凈化渣。與常用的直接酸溶法相比，此方法具有浸出率高、處理速度快、不產(chǎn)生有毒有害氣體、可以在浸出過程中同時除鐵等特點，可以明顯改善現(xiàn)有工藝條件，減少污染，降低生產(chǎn)成本，也為其它含重金屬廢渣處理提出了新的方法。
文檔編號C22B3/00GK101550485SQ20081010326
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者張廣積, 方兆珩, 超 楊, 毛在砂, 禹耕之, 韓寶玲 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所