專利名稱:一種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法
技術領域:
本發明涉及多段集成耦合濕法冶金提取鋅金屬的方法,一種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法。
背景技術:
通過高溫煙化法處理含鋅固廢物(如鋼鐵煙塵、煉鉛爐渣等)而得到富集物次氧化鋅粉,系一種制取金屬鋅的二次資源。其化學成分除鋅外,尚有高含量的其它一些對濕法制取鋅十分有害的雜質,如含Cl 3-10%、F 0.2-0.6% ,Fe 2_8% ;較之供電解用的硫酸鋅凈液的雜質含量要求Je < 0. 02g/L、Cl < 0. 2g/L、F < 0. 08 g/L,該次氧化鋅粉雜質含量明顯過高,以致于電解作業無法進行,無法獲得合格的電鋅產品,必須設法予以去除。采用常規的多膛爐或回轉窯加溫焙燒的方法處理氧化鋅粉,不可能將含量如此高的氟氯雜質有效除去;采用堿洗預處理氧化鋅粉,再配以硫酸鋅浸出液中濕法脫氯的聯合方法,工藝冗長、鋅損失大、處理費用高昂、排污治理復雜等弊端;此外,對原料中所含氟及呈亞鐵形態存在的鐵的去除,該聯合法至今未能解決。
發明內容
本發明的目的就是針對上述現有技術的不足,提出一種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,使該方法能經濟、高效、環保地將這種次氧化鋅粉中的高含量的氟、氯和低價鐵等雜質除去,為后續電解作業創造必充條件,以此克服現有處理此類固廢物技術的不足。本發明所提出的這種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于它有如下步驟
(1)用工業硫酸或/和電解殘液直接浸出次氧化鋅粉料,控制反應終點為PH4.8^5. 2, 使Si、Cl、F、Cd及部分狗等進入浸出液,PbJn等留于浸出渣中;
(2)對第(1)步浸出完成后的產物進行液固分離得浸出液和浸出渣;
(3)將浸出液于反應槽中進行氧化脫鐵,做法是加入雙氧水(H2O2)及中和劑(石灰乳等),控制PH5.0、溫度50-85°C,使液中狗2+呈狗(OH) 3沉淀成為鐵渣供再利用;
(4)第(3)步的脫鐵后液在攪拌反應槽中進行化合脫氯,做法是加入一種亞銅化合物 (CuOH),控制ρΗΙ. 0 5· 0、溫度4(T90°C,使溶液中的Cl —呈Cu2Cl2沉淀予以去除;
(5)步驟(4)所得脫氯后液如果含F低于0.08g/L時即為合格電解液;如果高于0. 08g/ L時采用化合脫除,做法是在攪拌反應槽中加入一種鎳化合物[Ni (OH)2],控制ρΗ2. (Γ5. 0、 溫度3(T90°C,使溶液中F —以NiF2 · 2H20沉淀予以去除。分離步驟(4)脫氯反應產出的Cu2Cl2沉淀,將其置于攪拌反應槽中進行轉化再生反應,做法是加入一種堿液(如NaOH, KOH、NH4OH等),控制ρΗ7· 0 12· 0、溫度30 90°C,使 Cu2Cl2發生轉化反應生成CuOH沉淀,亞銅化合物CuOH漿化后返回步驟(4),供下次脫氯反應使用。轉化反應后液經多效蒸發結晶回收氯化物(氯化鈉、氯化鉀、氯化銨等)。第(4)步中亞銅的化合物的加入量及脫氯終點的控制,是通過一臺雙電位裝置控制加料漿泵來實現的,脫氯終點的數值確定為Cl—< 0. 2g/L。第(5)步中Ni(OH)2的加入量及脫氟終點的控制是通過一臺雙電位裝置控制加料漿泵來實現的,脫氟終點的數值確定為F —< 0. 05g/L。分離步驟(5 )脫氟反應產出的NiF2沉淀,將其置于攪拌反應槽進行轉化再生反應, 做法是加入一種液堿(如Na0H、K0H、NH440H等),控制pH7. (Tl2. 0、溫度3(T90°C,發生轉化反應生成Ni (OH)2,鎳化合物得予再生利用。轉化反應產出的鎳化合物M (OH) 2,漿化后返回步驟(5),供下次脫氟反應用。轉化反應后液經蒸發結晶回收氟化物(氟化鈉、氟化鉀、氟化銨等)。脫氟后液如含Cu、Cd、Ni、Co等雜質超標,可在攪拌反應槽中,采用常規的多段鋅粉置換法予以凈化處理;分離置換渣與凈液,置換渣供進一步綜合回收,凈化液供電解鋅片,鋅片熔鑄成鋅錠。電解殘液返回步驟(1)供做下次浸出用。分離步驟(1)產生的浸出渣,其富集了一些有價金屬,如Hk h等,可供進一步綜合利用。在第(3)步的脫鐵作業中發生的反應為 2Fe2+ + H2O2 + 40Γ=2 Fe (OH) 3 I
在第(4)步的脫氯作業中,發生的反應為 2Cu0H + 2C1 — + 2H+ = Cu2Cl2 I + 2H20
對第(4)步的脫氯作業中產出的Cu2Cl2沉淀所進行的加堿轉化,所發生的反應為 Cu2Cl2 + 2Na0H = 2Cu0H I + 2NaCl 或 Cu2Cl2 + 2K0H = 2Cu0H I + 2KC1 或 Cu2Cl2 + 2NH40H = 2Cu0H I + 2NH4C1
在對第(5)步脫氟反應產出的NiF2沉淀的加堿轉化處理作業中,所發生的反應為 NiF2 · 2H20 + 2Na0H = Ni (OH) 2 I + 2NaF + 2 H2O 或 NiF2 · 2H20 + 2K0H = Ni (OH) 2 I + 2KF + 2 H2O 或 NiF2 · 2H20 + 2NH40H = Ni (OH) 2 I + 2NH4F + 2 H2O
本發明的特點在于處理高雜質次氧化鋅粉制取電解鋅錠系采用多段集成耦合濕法冶金方法,物料中高含量的氟、氯、鐵等雜質,均通過加入各種化合物使進入溶液的雜質化合生成難溶沉液形式予以去除,脫雜程度并可嚴格受控,從而該工藝暢通,產出合格鋅錠產品;同時新生出的沉淀可通過轉化再生、循環回用,雜質則轉化呈相應的化工鹽副產品予以回收。本發明的優點體現為(1)采用全濕法冶金工藝方法處理,浸出及多段集成耦合除雜作業均可在成熟的工業型攪拌反應槽內進行,工藝條件寬松,操作簡便,除雜有效、受控、可靠;(2)除雜反應所用藥劑基本可再生,消耗少,成本低;(3)雜質呈適當的化工鹽副產品得予回收,綜合利用程度高;(4)無“三廢”產出,對環境較友好;(5)能適應多種來源、 多種雜質含量的鋅物料,如不同產源的次氧化鋅粉、鋅熔鑄浮渣、熱鍍鋅渣、電爐煉廢鋼飛灰等。
附圖為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式以高爐煉鐵塵經回轉窯煙化產出的次氧化鋅粉為原料,成分為(%) :Zn53.0、 Fe3. 0、C19. 0、F0. 5 , Pb7. 0, InO. 06
全部浸出及溶液除雜凈化均在多臺容積為50m3的攪拌反應槽內進行,處理量為8t/槽次氧化鋅粉,反應后的液固分離均采用廂式壓濾機。處理過程由如下幾段工藝集成耦合而成。如附圖所示。中件浸出加入電解殘液和工業硫酸作浸出劑。控制反應溫度80°C、反應時間 2. Oh、終點pH5.0,反應畢進行液固分離。浸出渣含此25%、^1(). 18%、供綜合回收HKIn。中性浸出液成分為(g/L) :Znl30,Fe3. 0、C117. 20、F0. 90。中件液除鐵控制反應溫度30°C,用泵將H2A加入至反應槽槽底,加入石灰乳控制 PH保持5. 0,檢測溶液含狗至<0. 02g/L即停止反應,進行液固分離。分離出鐵渣返揮發窯回收鋅,除鐵后液進行脫氯。除鐵后液脫氯往脫鐵后液的反應槽內加入按反應式計算略過量的CuOH料漿,控制pH2. 0、溫度80°C,加入量及終點通過一臺雙電極電位裝置控制,脫氯達終點C1<0. 2g/L 時,加料泵自動停止工作。進行液固分離,固體氯渣供轉化再生利用。 氯渣轉化再牛將氯渣料漿置于攪拌反應槽內,加入NaOH溶液進行轉化反應,保持pH12. 0、溫度80°C、反應2. Oh。進行液固分離,固體為再生CuOH,調漿后供下一步脫氯作業用。溶液為NaCl液,經三效蒸發結晶產出副產品工業氯化鈉。脫氯后液脫氟脫氯后液置于反應槽內,加入按反應式計算略過量的Ni (0!1)2料漿,控制PH5.0、溫度80°C,加入量及終點通過一臺雙電位裝置控制,脫氯達終點0. 05g/L 時、加料泵自動停止工作。進行液固分離,固體氟渣供轉化再生用。氟渣轉化再生將氟渣料漿置于反應槽內,加入NaOH溶液,保持pH12. 0、溫度 80°〇、反應2.01!。進行液固分離,固體為再生Ni (OH)2,調漿供下一次脫氟作業用;溶液為 NaF液,經三效蒸發結晶產出副產品工業氟化鈉。凈化和電解采用常規方法,最終產出Zn99. 99%的鋅片,熔鑄成精鋅錠。以上工藝經過多次反復試用,均顯穩定,且已建成年產萬噸鋅錠生產線,長期正常運轉。各項指標令人滿意。特別是用二臺雙電位裝置分別控制氯和氟的脫除作業,控制精度高,脫除指標能滿足電解作業要求。中間產物再生后基本返回再用,無“三廢”產出,對環境較友好。
權利要求
1.一種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于它有如下步驟(1)用工業硫酸和電解殘液直接浸出次氧化鋅粉料,控制反應終點為pH4.8^5. 2,使Si 、Cl、F、Cd及部分!^e進入浸出液,Pb、In等留于浸出渣中;(2)對第(1)步浸出完成后的產物進行液固分離得浸出液和浸出渣;(3)將浸出液于反應槽中進行氧化脫鐵,做法是加入雙氧水(H2O2)及中和劑(石灰乳等),控制PH5.0、溫度50-85°C,使液中狗2+呈狗(OH) 3沉淀成為鐵渣供再利用;(4)第(3)步的脫鐵后液在攪拌反應槽中進行化合脫氯,做法是加入一種亞銅化合物 (CuOH),控制ρΗΙ. 0 5· 0、溫度4(T90°C,使溶液中的Cl —呈Cu2Cl2沉淀予以去除;(5)步驟(4)所得脫氯后液如果含F低于0.08g/L時即為合格電解液;如果高于0. 08g/ L時采用化合脫除,做法是在攪拌反應槽中加入一種鎳化合物[Ni (OH)2],控制ρΗ2. (Γ5. 0、 溫度3(T90°C,使溶液中F —以NiF2 · 2H20沉淀予以去除,得電解凈液。
2.根據權利要求1所述從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于分離步驟(4)脫氯反應產出的Cu2Cl2沉淀,將其置于攪拌反應槽加入堿液NaOH、KOH或NH4OH,控制 ρΗ7. (Γ12. 0、溫度3(T90°C,使Cu2Cl2發生轉化反應生成CuOH沉淀,CuOH沉淀漿化后返回步驟(4),供下次脫氯反應使用。
3.根據權利要求1所述從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于第(4)步亞銅的化合物的加入量及脫氯終點的控制,是通過一臺雙電位裝置控制加料漿泵來實現,脫氯終點的數值確定為Cl < 0. 2g/L。
4.根據權利要求1所述從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于第(5)步中M (OH)2的加入量及脫氟終點的控制是通過一臺雙電位裝置控制加料漿泵來實現的,脫氟終點的數值確定為F —< 0. 05g/L。
5.根據權利要求1所述從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于分離步驟(5)脫氟反應產出的NiF2沉淀,將其置于攪拌反應槽中,加入一種液堿Na0H、K0H或NH4OH, 控制ρΗ7. (Γ12.0、溫度3(T90°C,發生轉化反應生成Ni (OH) 2,漿化后返回步驟(5),供下次脫氟反應用。
6.根據權利要求1所述從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于脫氟后液如含Cu、Cd、Ni、Co等雜質超標,在攪拌反應槽中,采用常規的多段鋅粉置換法予以凈化處理,分離置換渣與凈液,凈化液供電解鋅片,鋅片熔鑄成鋅錠。
7.根據權利要求1所述從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其特征在于電解殘液返回步驟(1)供做下次浸出用。
全文摘要
本發明是一種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法,其步驟是用工業硫酸或/和電解殘液直接浸出次氧化鋅粉料,控制反應終點為pH4.8~5.2,使Zn、Cl、F、Cd及部分Fe等進入浸出液,Pb、In等留于浸出渣中;浸出完成后的產物進行液固分離得浸出液和浸出渣;將浸出液于反應槽中加入雙氧水及中和劑,控制pH5.0、溫度50-85℃,使液中Fe2+呈Fe(OH)3沉淀脫除;脫鐵后液在攪拌反應槽加入亞銅化合物,控制pH1.0~5.0、溫度40~90℃,使溶液中的Cl-呈Cu2Cl2沉淀除去;脫氯后液在攪拌反應槽中加入Ni(OH)2,控制pH2.0~5.0、溫度30~90℃,使溶液中F-以NiF2·2H2O沉淀予以去除,得電解凈液生產電鋅。中間副產物Cu2Cl2、Ni(OH)2、電解殘液等均返回再用。本發明采用多段集成耦合濕法冶金方法使氟、氯、鐵等雜質生成難溶沉液去除,脫雜程度可嚴格受控,工藝暢通,消耗少,成本低,無“三廢”,對環境友好。
文檔編號C22B3/04GK102286759SQ20111021705
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月31日 優先權日2011年7月31日
發明者王樹楷 申請人:紅河鋅聯科技發展有限公司