本發(fā)明屬于濕法冶煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為高氯鋅灰物料氨浸離子交換聯(lián)合工藝生產(chǎn)電解鋅的方法。
背景技術(shù)：
：隨著鋅礦資源的不斷枯竭，采用高氯含量的鋅灰來進(jìn)行濕法生產(chǎn)電解鋅越來越受到重視。然而通常情況下，鋅灰中均含有大量以化合物形態(tài)存在的氯，一般含氯1％～30％不等。如果不將這些雜質(zhì)成分除去，將嚴(yán)重影響后續(xù)的電積作業(yè)。而如何有效脫除這類有害雜質(zhì)一直是人們沒有解決好的課題。目前，鋅冶煉行業(yè)中鋅灰脫氯常見的方法有火法和濕法兩種，火法工藝主要有多膛爐法和回轉(zhuǎn)窯法，濕法工藝主要有堿洗法。多膛爐法和回轉(zhuǎn)窯法原理為采用高溫焙燒的方式，使鋅灰中的氯化合物揮發(fā)到收塵灰中得以脫除。該法存在能耗高、煙氣多、污染大等問題，同時(shí)還多了收塵灰需要額外處理，且多膛爐法需要燃燒煤氣，設(shè)備要求很高。堿洗法是目前鋅冶煉行業(yè)內(nèi)使用較為普遍的方法，采用氫氧化鈉、碳酸鈉其中一種或兩種作為堿性藥劑對(duì)鋅灰進(jìn)行濕法漿化洗滌。該法具有操作簡(jiǎn)單、投資小、見效快等優(yōu)點(diǎn)，但也存在堿洗水氯離子濃度低(小于10g/L)、用水量大、洗滌效果不徹底、后續(xù)水處理成本高等缺點(diǎn)。當(dāng)鋅灰中氯總含量高于5％時(shí)，使用這種方法就根本無法確保鋅灰中氯的脫除效果了。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述問題，提出一種高氯鋅灰物料氨浸離子交換聯(lián)合工藝生產(chǎn)電解鋅的方法，該法能使高氯含量的鋅灰中的氯得到有效脫除，使該類物料通過濕法鋅冶煉流程得以回收利用，并降低過程中水的消耗，同時(shí)該法具有氨浸濾液含氯離子濃度高、流程穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，以此彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種高氯鋅灰物料氨浸離子交換聯(lián)合工藝生產(chǎn)電解鋅的方法，其特征在于包含以下步驟：(1)首先將高氯含量的鋅灰進(jìn)行制漿，在漿液中加入制漿氨進(jìn)行氨浸，使其中的氯化物溶出或轉(zhuǎn)化溶出進(jìn)入氨浸液，經(jīng)過濾后得氨浸濾渣和氨浸濾液，濾液中如氯離子濃度小于80g/L時(shí)，返回制漿氨浸，如氯離子濃度大于80g/L則開路進(jìn)行蒸發(fā)回收氯鹽一；(2)對(duì)氨浸濾渣進(jìn)行漂洗并過濾得漂洗水和漂洗后鋅灰，對(duì)漂洗后鋅灰進(jìn)行濕法硫酸浸出，得硫酸鋅溶液和浸出渣，浸出渣作為回收鋅鉛使用；(3)對(duì)步驟(2)步中的硫酸鋅溶液用離子交換樹脂脫除氯離子，脫氯后硫酸鋅溶液送電積回收鋅，電積后液返回用于濕法硫酸浸出；離子交換樹脂用解吸劑解吸氯，解吸后液進(jìn)入一體式脫氯裝置脫氯生產(chǎn)氯鹽二，解吸后的離子交換樹脂循環(huán)使用。(4)對(duì)步驟(3)中的一體式脫氯裝置脫氯生產(chǎn)氯鹽二，使解吸后液中的氯轉(zhuǎn)移進(jìn)入吸收液，讓脫氯解吸后液得以循環(huán)使用，返回離子交換樹脂作解吸劑。吸收后液達(dá)到一定濃度后回收氯鹽二。進(jìn)一步的改進(jìn),步驟(1)中所述高氯含量的鋅灰為含有氯化物的含鋅物料，其大致成分為：含鋅品位20％-75％、含氯0.5％-30％。進(jìn)一步的改進(jìn),步驟(1)中所述制漿氨浸用的是碳酸氫銨、氨水中的一種或二種，氨的加入方式可以為固體直接加入或制成氨液加入，氨浸過程控制pH6-10、氨浸溫度20℃—80℃。進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(2)中漂洗過程為單級(jí)或多級(jí)逆流漂洗。進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(3)中所述解吸劑主要為稀硫酸溶液，其重量百分比為：硫酸1％—30％，解吸劑經(jīng)解吸作業(yè)后成為富含氯的解吸后液，通過一體式脫氯裝置脫氯后，得脫氯解吸后液返回離子交換循環(huán)使用。進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟(4)中所述吸收液主要為氯化亞鐵溶液，其重量百分比為：氯化亞鐵10％—60％，吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達(dá)到一定濃度后回收氯鹽二。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)是：高氯鋅灰物料采用制漿氨浸和單級(jí)或多級(jí)逆流漂洗，可在脫除其中絕大部分氯的同時(shí)，確保氨浸濾液含氯離子濃度得到大幅增加，有效減少水體積、降低回收氯鹽的成本。漂洗后鋅灰中殘存的少量氯則通過離子交換除氯技術(shù)在凈化除雜后液中加以脫除，如此保證了濕法鋅系統(tǒng)中溶液氯離子處于極低水平(氯離子濃度小于300mg/L)，滿足濕法電積鋅的要求。通過將離子交換工序的解吸后液經(jīng)一體式脫氯裝置脫氯后返回作解吸劑使用的方式，回收了氯鹽，變廢為寶，使整個(gè)方法實(shí)現(xiàn)無廢水外排。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了超過現(xiàn)有堿洗脫氯工藝處理極限(含氯5％)數(shù)倍的高氯鋅灰物料的高效、低成本地脫雜除害，為電解鋅生產(chǎn)提供了新的合格原料來源。本發(fā)明基本上無廢水排放，有害氯變成有價(jià)氯鹽副產(chǎn)品，十分有利于環(huán)保，對(duì)廢棄物資源化利用程度高，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。附圖說明圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為一體式脫氯裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面以生產(chǎn)試驗(yàn)實(shí)踐為例進(jìn)一步說明本發(fā)明的積極效果。實(shí)例1：某種鋅灰1主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量56.31.217.11.5采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機(jī)械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動(dòng)攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫胺、氨水等進(jìn)行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時(shí)間1h、溫度40℃、調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為7。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子82g/L，開路部分進(jìn)行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯2.1％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進(jìn)行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進(jìn)行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子10g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子35g/L)、一段漂洗渣(含氯0.9％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進(jìn)行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.38％)用于浸出，采用硫酸和電積廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子1.1g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.28g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅4g/L、含氯4.2g/L、含硫酸根95g/L)進(jìn)入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進(jìn)入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅3.8g/L、含氯0.15g/L、含硫酸根89g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達(dá)到一定濃度后回收氯鹽二。一般來說，制漿溶液中也可加入氫氧化鈉，氫氧化鉀，碳酸鈉等堿性物質(zhì)除氯，但是其浸濾液中氯離子的含量最多只能在40g/L左右，浸濾階段的耗水量和此時(shí)生成的氯鹽回收的耗能量遠(yuǎn)高于使用氨水或碳酸氫銨。但是使用氨水或碳酸氫銨最主要的優(yōu)點(diǎn)在于，在后續(xù)的漂洗階段，浸濾渣中的余氯很容易被漂洗出去，從而不僅可以減少漂洗次數(shù)，節(jié)省資源、能源并增加生產(chǎn)速度，還使得后續(xù)硫酸鋅溶液中氯離子濃度足夠低，從而增加離子交換樹脂的吸附效率和吸附效果。根據(jù)實(shí)驗(yàn)使用氫氧化鈉等物質(zhì)，在漂洗階段，漂洗渣中的余氯含量達(dá)到0.5％時(shí)就已經(jīng)很難通過漂洗減少氯的含量，但是使用氨水或碳酸氫銨，漂洗渣中的余氯很容易可以控制在0.3％以下，甚至能夠控制在0.2％以下，從而提高后續(xù)生產(chǎn)出的鋅的質(zhì)量，并大大提高了氯的回收效率。一體式脫氯裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括反應(yīng)器1、吸收器2、吸附器3、蒸發(fā)結(jié)晶器4、抽風(fēng)機(jī)5、余氯測(cè)定儀6和自吸泵7，反應(yīng)器1通過抽風(fēng)管8連通吸收器2中部，吸收器2的頂部與反應(yīng)器1連通，吸收器2與蒸發(fā)結(jié)晶器4連通，吸收器2與自吸泵7連接，余氯測(cè)定儀6和抽風(fēng)機(jī)5設(shè)在抽風(fēng)管8內(nèi)，反應(yīng)器1與吸附器3連通。蒸發(fā)結(jié)晶器4通過管道連通吸收器2的底部。抽風(fēng)機(jī)5設(shè)在抽風(fēng)管8與吸收器2的連接端口處。解吸后液進(jìn)入反應(yīng)器1中后，抽風(fēng)機(jī)5和自吸泵7開啟，反應(yīng)器1中加入高錳酸鉀進(jìn)行反應(yīng)，使解吸后液中的氯離子變?yōu)闅庀嗟穆葰?，氯氣由抽風(fēng)機(jī)5送入吸收器2中，氯氣與吸收器2內(nèi)的吸收液反應(yīng)，使氣相的氯氣變?yōu)橐合嗟穆入x子，氣體再循環(huán)送入反應(yīng)器1內(nèi)攪拌趕走氯氣，當(dāng)余氯測(cè)定儀6顯示余氯小于1ppm時(shí)，抽風(fēng)機(jī)5和自吸泵7停止工作；由于脫氯解吸后液中還溶解有少量余氯，余氯會(huì)降解離子交換樹脂，因此不能直接用于離子交換樹脂除氯，必須經(jīng)過吸附器3吸附余氯后，脫氯解吸后液才可返回離子交換樹脂循環(huán)使用。氯離子轉(zhuǎn)移到吸收液生成三氯化鐵，同時(shí)吸收液中的三氯化鐵濃度不斷提高，當(dāng)三氯化鐵濃度達(dá)到30-60％時(shí)，抽出進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器4，得到三氯化鐵副產(chǎn)品。實(shí)例2：某種鋅灰2主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量51.22.215.92.5采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機(jī)械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動(dòng)攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫銨、氨水等進(jìn)行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時(shí)間1h、溫度50℃、調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為8。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子86g/L，開路部分進(jìn)行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯1.7％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進(jìn)行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進(jìn)行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子9g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子32g/L)、一段漂洗渣(含氯0.7％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進(jìn)行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.28％)用于浸出，采用硫酸和電積鋅廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子0.72g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.26g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅3.4g/L、含氯3.2g/L、含硫酸根92g/L)進(jìn)入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進(jìn)入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅3.2g/L、含氯0.11g/L、含硫酸根86g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達(dá)到一定濃度后回收氯鹽二。實(shí)例3：某種鋅灰3主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量60.31.110.40.5采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機(jī)械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動(dòng)攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫胺、氨水等進(jìn)行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時(shí)間1h、溫度30℃、調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為9。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子84g/L，開路部分進(jìn)行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯2.4％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進(jìn)行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進(jìn)行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子9g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子33g/L)、一段漂洗渣(含氯1.0％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進(jìn)行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.48％)用于浸出，采用硫酸和電積鋅廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子1.0g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛的原料使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.28g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅2.3g/L、含氯4.8g/L、含硫酸根98g/L)進(jìn)入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進(jìn)入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅2.3g/L、含氯0.09g/L、含硫酸根91g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達(dá)到一定濃度后回收氯鹽二。實(shí)例4：某種鋅灰4主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量58.31.35.60.7采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機(jī)械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動(dòng)攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫胺、氨水等進(jìn)行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時(shí)間1h、溫度50℃、調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH為6。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子84g/L，開路部分進(jìn)行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯1.4％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進(jìn)行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進(jìn)行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子8g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子31g/L)、一段漂洗渣(含氯0.6％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進(jìn)行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.18％)用于浸出，采用硫酸和電積鋅廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子0.64g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛的原料使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.23g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅2.1g/L、含氯2.4g/L、含硫酸根90g/L)進(jìn)入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進(jìn)入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅2.0g/L、含氯0.08g/L、含硫酸根82g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達(dá)到一定濃度后回收氯鹽二。上述方法已在工廠內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)性運(yùn)用，證明其具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益高。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3