一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法
【專利摘要】本發明涉及一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，屬于濕法冶煉【技術領域】。該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，首先將氧化鋅煙塵按照液固比為5～25:1加入溫度為30℃～40℃萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為100～600rpm進行中性浸出10～100min，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。本方法采用超聲波直接對氧化鋅煙塵的中性浸出進行強化，利用超聲波的空化作用對反應物表面產生強烈的沖擊和高速的微射流沖蝕，加速浸出反應，提高鋅的浸出率，增加二次資源的回收利用。
【專利說明】一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，屬于濕法冶煉【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鋅的用途廣泛，在國民經濟中占有重要地位。隨著我國經濟的高速發展，鋅精礦資源日趨緊張，鋅二次資源的使用越來越廣泛。氧化鋅煙塵是重要的二次鋅資源，主要來自于鋅鉛銅的冶煉、鍍鋅廢鋼料、鋼鐵煙塵等。氧化鋅煙塵來源廣泛，成分復雜，含有鋅、鉛、銦等多種有價金屬，具有較高的回收價值。由于世界可供開采礦石品位不斷下降，資源的綜合利用越來越迫切，許多鋅冶煉企業以氧化鋅煙塵為原料生產電鋅并對有價金屬進行回收。
[0003]目前，以氧化鋅煙塵為原料回收鋅主要采用“浸出一凈化一電積”的濕法流程。浸出過程以稀硫酸或濕法煉鋅過程的廢液作為溶劑，從煙塵中將ZnO盡量溶解，并希望其他組分完全不溶解，或溶解以后再沉淀下來進入渣中，達到鋅與這些組分較完全分離的目的。為此，除少數工廠采用一段中性浸出的單浸出流程，大多數濕法煉鋅工廠采用一段中性浸出和一段酸性浸出或兩段中性浸出的復浸出流程回收氧化鋅煙塵中的鋅和其他重要金屬。
[0004]從上述流程看出，氧化鋅煙塵首先進行中性浸出，其目的在于將鋅盡可能完全地溶解并保證鋅與其他雜質很好地分離。目前常規中性浸出過程多在60~80°C下進行(謝美求.從還原揮發氧化鋅煙塵中提鋅、銦的工藝研究.礦冶工程，2008，28 (2);高照國，曹耀華，劉紅召，王威.從含銦氧化鋅煙塵中回收銦.有色金屬(冶煉部分)，2012(11))，浸出溫度較高，大大增加了能耗 。也有研究者(張詮，梁柳姬，麥從心.高鋅煙灰中提取鋅及富集銦工藝研究.廣東化工，2004 (4))在常溫下對富鋅煙灰進行中性浸出，雖降低了浸出溫度，但大大延長了浸出時間。此外還有專利申請(專利申請號為200810232654.1)通過改善連續浸出的方式取得了一定效果。但這些方法存在著浸出溫度高或浸出時間長，鋅回收率低的問題。因此，如何更加有效地強化浸出過程，降低浸出溫度同時縮短浸出時間，又能保證鋅的回收率已經成為亟待解決的難題。
[0005]超聲波是指頻率范圍在20~16KHz的機械波，波長為10~0.01cm0超聲波既是一種波動形式，又是一種能量形式，在傳播過程中與媒質相互作用，產生熱學、化學等一系列效應，可以加速化學反應或開通新的反應通道，已廣泛應用于軍事、醫療、環保、金屬工業等領域。近幾年來，超聲波作為外場強化浸出過程也越來越受到冶金工作者的重視。
[0006]超聲波在傳播過程中使溶液受到劇烈變化的壓力，能夠形成強烈的攪動，顯著降低溶質的擴散阻力，提高傳質效率。常規條件下固相物反應前及反應過程中生成的覆蓋物在超聲作用下都可以剔除。超聲空化作用下微氣泡破裂時形成的沖擊波和微射流對固相表層具有沖擊破壞作用，有利于孔裂隙的發展和新反應界面的形成。
[0007]專利申請(專利申請號為201310117398)利用超聲波輻射在液體中產生巨大的能量并能引起“空化作用”，通過超聲波強化浸出回收鋅煙塵浸出渣中鋅，取得了較好的效果，但對鋅煙塵浸出渣再進行浸出，無疑增加了生產工序和生產成本，且在該申請中浸出反應溫度為55~85°C，浸出溫度依然高。
【發明內容】
[0008]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法。本方法采用超聲波直接對氧化鋅煙塵的中性浸出進行強化，利用超聲波的空化作用對反應物表面產生強烈的沖擊和高速的微射流沖蝕，加速浸出反應，提高鋅的浸出率，增加二次資源的回收利用，本發明通過以下技術方案實現。
[0009]一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為5~25:1加入溫度為30°C~40°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為100~600rpm進行中性浸出10~lOOmin，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0010]所述氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅20%~40%、鉛5%~20%、鐵5%~20%、稀散金屬銦0.02%~0.06%、二氧化硅含量為3%~7%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在。
[0011]所述萃余液為某鋅冶煉廠以鋅焙砂和氧化鋅煙塵為原料，稀硫酸為浸出劑進行中性浸出后所得中上清液經除鐵、銅、鉻等雜質離子后采用P204、P507、TPB、LN作萃取劑，經多級逆流萃取鋅所得的萃余液，包括以下組分:鋅10~20g/L，銦3~5mg/L。
[0012]所述超聲波條件為超聲波頻率為20~25KHz。
[0013]上述超聲波浸出氧化鋅煙塵的浸出率為75%~82%。
[0014]上述中性浸出的浸出終點pH值為4.0~4.5。
[0015]本發明的有益效果是:
1、本發明針對該氧化鋅煙塵成分復雜，采用超聲波強化中性浸出，常溫下即可進行，相比常規中性浸出，降低了浸出溫度，縮短了浸出時間，且鋅的浸出率>75% (現有技術同等條件下的中性浸出浸出率僅為70%)；
2、本發明充分利用了超聲波的聲空化作用，采用超聲波強化氧化鋅煙塵中性浸出過程，可加速浸出反應的進行，顯著提高過程中鋅的回收率，提高二次資源的回收利用率。
[0016]3、超聲波設備簡單、容易操作且能耗低、無污染，是一項潔凈的安全技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0019]實施例1
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為5:1加入溫度為35°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為10rpm進行中性浸出40min，浸出至終點pH值為4.08，結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0020]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅34.79%、鉛10.06%、鐵12.29%、稀散金屬銦0.045%、二氧化硅含量為3%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅15.55g/L，銦3.21mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為20KHz。
[0021]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為78.71%。
[0022]實施例2
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為10:1加入溫度為30°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為600rpm進行中性浸出90min，浸出至終點pH值為4.13，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0023]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅34.79%、鉛10.06%、鐵12.29%、稀散金屬銦0.045%、二氧化硅含量為3%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅10g/L，銦3mg/L ；超聲波條件為超聲波頻率為22KHz。
[0024]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為79.07%。
[0025]實施例3
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為20:1加入溫度為35°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為400rpm進行中性浸出20min，浸出至終點pH值為4.30，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0026]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅34.79%、鉛10.06%、鐵12.29%、稀散金屬銦0.045%、二氧化硅含量為3%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅15.55g/L，銦
3.21mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為20KHz。
[0027]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為79.14%。
[0028]實施例4
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為25:1加入溫度為40°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為300rpm進行中性浸出90min，浸出至終點pH值為4.29，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0029]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅34.79%、鉛10.06%、鐵12.29%、稀散金屬銦0.045%、二氧化硅含量為3%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅15.55g/L，銦
3.21mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為21KHz。
[0030]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為82.00%ο
[0031]實施例5
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為15:1加入溫度為32°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為300rpm進行中性浸出lOO min，浸出至終點pH值為4.32，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0032]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅34.79%、鉛10.06%、鐵12.29%、稀散金屬銦0.045%、二氧化硅含量為5%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅15.55g/L，銦
3.21mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為25KHz。
[0033]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為80.33%。
[0034]實施例6
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為8:1加入溫度為38°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為500rpm進行中性浸出lOmin，浸出至終點pH值為4.25，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0035]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅34.79%、鉛10.06%、鐵12.29%、稀散金屬銦0.045%、二氧化硅含量為3%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅15.55g/L，銦
3.21mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為20KHz。
[0036]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為75.02%。
[0037]實施例7
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為6:1加入溫度為36°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為400rpm進行中性浸出20min，浸出至終點pH值為4.47，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0038] 其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅20%、鉛20%、鐵5%、稀散金屬銦
0.06%、二氧化硅含量為5%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅20g/L，銦5mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為20KHz。
[0039]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為77.46%。
[0040]實施例8
如圖1所示，該超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為14:1加入溫度為39°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為600rpm進行中性浸出80min，浸出至終點pH值為4.39，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
[0041]其中氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅40%、鉛5%、鐵20%、稀散金屬銦
0.02%、二氧化硅含量為7%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在；萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅20g/L，銦5mg/L ;超聲波條件為超聲波頻率為20KHz。
[0042]上述超聲波中性浸出氧化鋅煙塵的鋅浸出率為79.98%。
[0043]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其特征在于具體步驟如下:首先將氧化鋅煙塵按照液固比為5~25:1加入溫度為30°C~40°C萃余液在超聲波條件下、攪拌速度為100~600rpm進行中性浸出10~lOOmin，浸出結束后得到浸出渣和鋅浸出液，鋅浸出液進入除雜工藝，浸出渣準備做下一步浸出。
2.根據權利要求1所述的超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其特征在于:所述氧化鋅煙塵包括以下質量百分比組分:鋅20%~40%、鉛5%~20%、鐵5%~20%、稀散金屬銦0.02%~0.06%、二氧化硅含量為3%~7%，氧化鋅煙塵中鋅主要以氧化鋅和鐵銦酸鋅形態存在。
3.根據權利要求1所述的超聲波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其特征在于:所述萃余液來自某鋅冶煉廠濕法煉鋅過程中的萃取銦工序，包括以下組分:鋅10~20g/L，銦3 ~5mg/L。
4.根據權利要求1所述的超聲 波中性浸出氧化鋅煙塵回收鋅的方法，其特征在于:所述超聲波條件為超聲波頻率為20~25KHz。
【文檔編號】C22B7/02GK104131176SQ201410373848
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月1日 優先權日:2014年8月1日
【發明者】彭金輝, 鄭雪梅, 李靜, 張利波, 郭文倩, 馬愛元, 葉乾旭 申請人:昆明理工大學