一種火法煉鋅煙塵回收處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種煙塵回收處理工藝，具體涉及一種火法煉鋅煙塵回收處理工藝。
【背景技術】
[0002]火法煉鋅的過程中，一般會產生三種煙塵，一是沸騰爐產生的電收塵(即電塵)，二是二次焙燒產生的鎘塵，三是焦結蒸餾煙塵。電塵的化學成分一般為:Zn 10?30%，Pb15?35%，Cd 5?10%，S 10?15% ;鎘塵的化學成分一般為:Zn 25?35%，Pb 30?40%，Cd8?20%，S 5?10% ;焦結煙塵的化學成分一般為:Zn 35?55%，Pb 0.5?1.0%, Cd 0.5?3.5%，In 0.1?0.6%。上述煙塵的主要成分是氧化鋅，除此外還含有氧化鎘、氧化鉛、氧化銦等雜質。這些雜質不能返回煉鋅系統，需要通過其它工藝回收其中的有價金屬。
[0003]目前，常用的處理工藝是用濃硫酸與水配制成質量濃度70?100g/L的硫酸溶液，然后，加入煙塵進行浸出，浸出后，再通過凈化、置換、蒸發等工序得到硫酸鋅、一水硫酸鋅或者七水硫酸鋅，接著通過其它工藝得到金屬鎘和金屬銦，最后，硫酸鉛作為富集渣用作提煉鉛的原料。如CN102851693A公開了一種從冶煉煙灰中回收生產電解銅和電解鋅的工藝，該工藝步驟包括冶煉煙灰浸出、萃取提純銅-電積銅、中和除鐵、除鎘和萃取提純鋅-電積鋅。該工藝的第一步是先將硫酸液浸出劑與冶煉煙灰進行浸出反應，其浸出過程為，按照硫酸液浸出劑與冶煉煙灰的液固比為7?10:1，浸出劑中游離硫酸40?50g/L，在溫度20?80°C下，反應2?4h，浸出反應終點pH值1.5?3.5，經過液固分離，得到澄清的浸出液和浸出渣。該方法采用硫酸與水配成的水溶液浸出煙塵，耗能較大，浸出時間長，產能低，用水量大，浸出效果差，同時，操作環境中的水蒸氣夾雜硫酸霧多。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術在浸出工序中存在的問題，提供一種處理能力強，浸出率高，工藝過程簡單、節能、環保的火法煉鋅煙塵回收處理工藝。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下:一種火法煉鋅煙塵回收處理工藝，其特征在于:包括以下步驟:
Cl)混合:將火法煉鋅煙塵在攪拌下加入硫酸和水進行混料，得火法煉鋅煙塵混合物料；
(2)陳化:將步驟(I)所得火法煉鋅煙塵混合物料進行堆放陳化，得火法煉鋅煙塵陳化物料；
(3)浸出:將步驟(2)所得火法煉鋅煙塵陳化物料，在攪拌下加入水進行浸出，得浸出混合液；
(4)過濾:將步驟(3)所得浸出混合液過濾，得濾渣和濾液；
(5)回收有價金屬:將步驟(4)所得濾液采用現有技術分別回收其中的有價金屬。
[0006]進一步，步驟(I)中，所述火法煉鋅煙塵包括電塵、鎘塵和焦結煙塵；所述電塵主要成分的質量含量為:Zn 10?30%，Pb 15?35%，Cd 5?10%，S 10?15% ;所述鎘塵主要成分的質量含量為:Zn 25?35%，Pb 30?40%，Cd 8?20%，S 5?10% ;所述焦結煙塵主要成分的質量含量為:Zn 35?55%，Pb 0.5?1.0%，Cd 0.5?3.5%，In 0.1?0.6%。
[0007]進一步，步驟(I)中，所述硫酸的加入量為火法煉鋅煙塵中Zn、Pb、Cd和In的氧化物與硫酸反應的理論值之和的1.0?1.3倍；所述水的加入量為火法煉鋅煙塵質量的
0.18?0.52倍，該范圍水量的加入使得火法煉鋅煙塵形成一種糊狀物或者濕潤狀，便于反應充分進行。所述硫酸為工業級濃硫酸，質量百分濃度為93?98%，所述加入的水可為自來水，也可以使用生產過程回收的廢水。
[0008]步驟(I)中，所述混料一般為機械混料，混料過程中先將濃硫酸加入混勻，然后，再加入水混勻。混料時產生的廢氣，主要為水汽，可以采用水吸收裝置吸收，吸收的水可返回配料使用。
[0009]進一步，步驟(2)中，所述堆放陳化的時間為4?6h。硫酸與火法煉鋅煙塵中的氧化鋅、氧化鉛、氧化銦、氧化鎘等氧化物作用需要一段時間，若時間過短，反應不完全，造成浸出率低。堆放陳化的目的是讓煙塵中的各種金屬氧化物與硫酸充分反應，生成硫酸鹽，所發生的化學反應如下:
ZnO+ H2SO4= ZnSO4+ H2O ；
PbO+ H2SO4= PbSO4 I + H2O ；
CdO+ H2SO4=CdSO4+ H2O ；
In2O3+ 3H2SO4=In2 (SO4) 3+ 3H20 ；
上述反應均屬放熱反應，其熱量足以讓反應完全。
[0010]進一步，步驟(3)中，所述水的加入量為火法煉鋅煙塵質量的2?5倍(優選3?4倍)，所述浸出的時間為2?4h。加入的水量是以溶液中的主要金屬離子的量確定的，一般在90?130g/L較為合適；該范圍浸出時間下硫酸鹽才能充分溶解在溶液中。浸出的目的是讓可溶性硫酸鹽能充分溶于水溶液中，其中，可溶性硫酸鹽包括硫酸鋅、硫酸鎘、硫酸銦，硫酸鉛不溶于水或硫酸溶液(因配料中硫酸用量有過剩，浸出時，溶液處于酸性狀態)中，通過后續過濾分離。用于浸出的水也可使用回用廢水。
[0011]進一步，步驟(3)中，所述浸出過程中游離硫酸的濃度為10?60g/L。實際操作中，可通過配料混合以及浸出時調整加入的水量對游離硫酸的濃度進行控制，控制游離硫酸的濃度是為了確保火法煉鋅煙塵陳化物料中的可溶性的硫酸鹽徹底浸出來，以提高可溶性硫酸鹽的浸出率。
[0012]進一步，步驟(4)中，所述過濾為板框過濾、離心過濾或真空過濾，優選板框過濾。過濾是將不溶于水和硫酸溶液的硫酸鉛、二氧化硅等雜質與可溶性的硫酸鹽溶液分離，因此，濾渣為富鉛渣，可直接作為提煉鉛的原料，濾液可用于回收其中的鋅、鎘、銦等。
[0013]步驟(5)中，所述回收濾液中的有價金屬具體為:采用鋅粉從濾液中置換得到海綿鎘，再進行熔鑄精煉得到金屬鎘；通過富集、置換將濾液中的銦回收，得到粗銦；通過凈化除鎘、銦溶液、蒸發將濾液中鋅轉化為一水硫酸鋅回收。
[0014]本發明主要有如下優點:
(O處理能力強:在混合、浸出過程中，水的加入量約相當于火法煉鋅煙塵質量的2.2?5.5倍，相較于現有浸出方法中7?10:1的液固比，S卩I噸煙塵加入7?1t硫酸溶液，本方法在相同工藝負荷的條件下，可以處理更多的火法煉鋅煙塵，說明本發明工藝處理能力強；
(2)浸出率高:火法煉鋅煙塵在陳化過程中，反應放熱超過100°C，有時甚至能達到200°C，在這樣的溫度下，硫酸與火法煉鋅煙塵中的有價金屬氧化物反應充分；另外，采用濃硫酸與少量的水混合進行陳化，由于在反應過程中沒有大量的水參與，提高了混合物料中硫酸的濃度，高濃度的硫酸與煙塵中的各種氧化物反應效果更好，因而，在浸出過程中，分離徹底，鉛渣富集率高，達到了 98%以上，浸出率高，鋅的浸出率多96%，鎘的浸出率彡99.9%，銦的浸出率彡99.9% ；
(3)節能:本發明工藝通過將火法煉鋅煙塵與硫酸、水混合，利用自身反應過程中釋放的熱量就可保證反應的正常進行，不需要額外的熱源；
(4)環保:目前采用硫酸溶液浸出技術，其浸出過程中，時間長，且一直保持80?100°C的溫度，產生大量的水蒸氣，與此同時，夾帶大量的硫酸霧進入環境；而本發明工藝在堆放陳化過程中，內部溫度高，物料表面溫度不高，因而冒出的硫酸水汽很少，可通過加裝水沫吸收裝置進行吸收，操作現場和周圍環境友好，另外，浸出是在室溫下進行的，該過程沒有水汽和酸霧產生，因此，本發明工藝相對于現有技術更加環保。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0016]本發明實施例所使用的電塵、鎘塵和焦結煙塵來源于火法煉鋅過程中；濃硫酸的質量百分濃度為93?98% ;其它所使用的化學試劑，如無特殊說明，均通過常規商業途徑獲得。
[0017]說明:實例步驟(5)中回收的一水硫酸鋅的質量不包含置換除鎘所用鋅粉所得一水硫酸鋅的質量。
[0018]實施例1
(1)混合:將10.9kg