專利名稱：一種常壓堿性直接浸出鋅精礦或低品位混合鋅礦的方法
技術領域：
一種常壓堿性直接浸出鋅精礦或低品位混合鋅礦的方法，涉及一種鋅精礦或低品位混合鋅礦生產(chǎn)鋅粉的方法。屬于有色金屬回收和固體廢物資源化領域。
背景技術：
金屬鋅廣泛應用于合金，鑄造、電鍍、印染業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、橡膠業(yè)及電池等行業(yè)。金屬鋅已成為國計民生必不可少的重要金屬材料，由于其用途的廣泛性和經(jīng)濟性，使金屬鋅的生產(chǎn)量和消費量不斷增加，根據(jù)國際鉛鋅研究小組(ILZSG)的統(tǒng)計，全世界鋅消耗年均增長為2.7％，2006年年消耗鋅為1106.4萬噸。
傳統(tǒng)的金屬鋅冶煉的酸法工藝流程為閃鋅礦焙燒-酸浸-除雜-酸電解。該工藝因需將原料焙燒后酸浸，存在污染嚴重、投資大、工序復雜、除雜困難、電解條件苛刻及對含氧化鋅礦和廢渣適應性差等缺點。相對于傳統(tǒng)酸法工藝，堿法工藝采用堿溶液浸出-除雜-電解的方法直接生產(chǎn)金屬鋅粉，具有流程簡單、能耗低、原料適應性強、產(chǎn)品質(zhì)量好、有利于環(huán)境保護和資源綜合利用等優(yōu)越性。但是鋅精礦或低品位混合鋅礦中的硫化鋅因其特殊的化學性質(zhì)，在常壓下不能直接溶于酸性或堿性介質(zhì)中，傳統(tǒng)的高壓高溫工藝因存在對材料要求高、成本大、操作危險等缺點使其適用性受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種工藝簡單、成本低廉的常壓堿性直接浸出鋅精礦或低品位混合鋅礦的方法。
為達到以上目的，本發(fā)明經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)在有鉛化合物存在和機械活化的條件下，鋅精礦或低品位混合鋅礦中的硫化鋅可以溶解于堿溶液中，而鉛轉化為硫化鉛在浸出渣中。根據(jù)這一規(guī)律，本發(fā)明工藝在浸出過程中加入含鉛化合物作為促進劑，在浸出的同時進行機械活化，從而實現(xiàn)了硫化鋅礦的常壓直接濕法冶煉。
本發(fā)明采用如下工藝首先，以鋅精礦或低品位混合鋅礦作為原料，粉碎到0.5-1mm；接著，將原料、強堿性溶液及浸出反應促進劑同時加入攪拌磨活化反應器中，在研磨活化的同時浸出。強堿性溶液的堿濃度為2～8M，分別量取原料∶活化介質(zhì)為1∶(5～20)(質(zhì)量比)，浸出反應促進劑∶原料中含硫化鋅為(1～2.5)∶1(質(zhì)量比)，在浸出溫度70～100℃，攪拌速度300～600r/min，活化浸出時間60～120min條件下，對原料進行研磨機械活化，同時進行浸出反應。浸出反應促進劑可以單用硫酸鉛或碳酸鉛或氧化鉛或硝酸鉛或過氧化鉛或四氧化三鉛，或者也可以按任意比例將上述含鉛化合物混合使用。攪拌磨活化反應器為炭鋼或不銹鋼制作，活化介質(zhì)為剛玉球或不銹鋼球，在反應器內(nèi)通過攪拌使原料和介質(zhì)一起研磨碰撞，在浸出的同時既有磨細作用又有活化作用，增加反應接觸面，降低反應活化能。鋅精礦或低品位混合鋅礦中的鋅被溶解，鋅浸出率在80～90％，然后經(jīng)過過濾，使固液分離后，浸出液經(jīng)常規(guī)的電解等方法提取金屬鋅后再直接循環(huán)于下一個浸取流程，過濾得的浸出渣經(jīng)碳酸鈉溶液轉化回收其中的鉛，碳酸納的加入量為碳酸納∶浸出渣中的鉛含量為(1.5～2)∶1質(zhì)量比，制成浸出反應促進劑再返回浸取工序循環(huán)利用，轉化鉛后的廢渣用于制磚或填埋。
堿溶液浸出硫化鋅及浸出渣中鉛的回收過程發(fā)生的主要反應如下Na2Pb(OH)4(aq.)+ZnS(s)＝Na2Zn(OH)4(aq.)+PbS(s)PbS(s)+Na2CO3(aq.)+2O2(g)＝PbCO3(s)+Na2SO4(aq.)本發(fā)明具有如下的優(yōu)點1.由于本發(fā)明采用了可循環(huán)利用的含鉛促進劑及機械活化方式，克服了常壓下硫化鋅在堿溶液中基本不能溶解的難題，使得鋅精礦或低品位混合鋅礦中的硫化鋅成分大部分可溶解于堿溶液，不需要高溫焙燒和高溫高壓條件；并可結合堿法煉鋅工藝優(yōu)點直接從浸出液中電解生產(chǎn)金屬鋅粉，提鋅后廢液返回浸出循環(huán)利用，實現(xiàn)了硫化鋅的常壓直接濕法冶煉。
2.本發(fā)明的工藝可利用含鋅量5％以上的低品位混合鋅礦、尾礦或含硫化鋅廢渣為原料，充分利用廢棄資源，具有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
3.由于本發(fā)明的工藝過程中廢渣都能利用，浸取渣中的鉛經(jīng)碳酸鈉轉化后循環(huán)利用，轉化后廢渣用堿液和水洗滌后，可用于制磚或填埋。經(jīng)毒性浸取試驗，轉化渣無毒性，可作為一般固體廢物進行處理，屬于清潔生產(chǎn)工藝。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖
具體實施例方式
實施例1請參閱附圖1。以云南瀾滄生產(chǎn)鋅精礦為原料，其化學成分如表1。
表1 瀾滄鋅精礦化學成分

將100g上述鋅精礦原料粉碎到0.5-1mm，加入到攪拌磨反應器中，同時加入1-1.5L濃度為2-8M工業(yè)燒堿溶液和50-150g含鉛的浸出反應促進劑(是將市售的工業(yè)級碳酸鉛和氧化鉛按任意比例混合而成)，以及原料∶活化介質(zhì)為1∶5(質(zhì)量比)的活化介質(zhì)(剛玉球或不銹鋼球)，浸取溫度控制在70-90℃，在300-600轉/min的攪拌條件下，反應60min。鋅精礦中鋅提取率為86.5％。過濾，用水洗浸出渣(濾渣)，洗水用于浸出工序。量取市售工業(yè)級碳酸納∶浸出渣中的鉛為1.5∶1質(zhì)量比，用碳酸鈉溶液浸取濾渣，將濾渣中的硫化鉛轉化為碳酸鉛后作為浸出反應促進劑返回下一浸取流程，轉化后的廢渣用于制磚或填埋。浸出液經(jīng)常規(guī)的電解提取金屬鋅后可直接循環(huán)于下一個浸取流程。
實施例2以云南蒙自的鋅精礦為原料，其化學成分如表2。
表2 云南蒙自鋅精礦化學成分

將100g上述鋅精礦粉碎到0.5-1mm加入到攪拌磨反應器中，同時加入0.8-1.2L濃度為2-8M工業(yè)燒堿溶液和40-100g含鉛的浸出反應促進劑(市售的工業(yè)級硫酸鉛和過氧化鉛按任意比例混合而成)，以及原料∶活化介質(zhì)為(1∶5～1)∶20質(zhì)量比的活化介質(zhì)(剛玉球或不銹鋼球)，浸取溫度控制在80-90℃，在300-600轉/min的攪拌條件下反應90min。鋅精礦中鋅提取率為89.2％。過濾，用水洗濾渣，洗水留用于浸出工序。量取市售工業(yè)級碳酸納∶浸出渣中的鉛為2∶1質(zhì)量比，浸出渣用碳酸鈉溶液將硫化鉛轉化為碳酸鉛后作為浸出反應促進劑，返回下一浸取流程，轉化后的廢渣用于制磚或填埋。浸出液經(jīng)常規(guī)的電解提取金屬鋅后可直接循環(huán)于下一個浸取流程。
實施例3
以新疆低品位混合鋅礦為原料，其化學成分如表3。經(jīng)物相分析，其中ZnS占其中鋅含量的40％，ZnO和ZnCO3占60％。
表3 新疆低品位混合鋅礦化學成分

將100g上述粉碎到0.5-1mm的低品位混合鋅礦加入到攪拌磨反應器中，同時加入0.2-0.6L濃度為2-8M工業(yè)燒堿溶液和5-25g含鉛的浸出反應促進劑(按任意比例混合的硝酸鉛和四氧化三鉛的混合物)，以及原料∶活化介質(zhì)為1∶10(質(zhì)量比)的剛玉球或不銹鋼球活化介質(zhì)，浸取溫度控制在70-80℃，在300-600轉/min的攪拌條件下反應120min。鋅精礦中鋅提取率為81.5％。過濾，用水洗浸出渣，洗水回浸出工序。量取市售工業(yè)級碳酸納∶浸出渣中的鉛為1.8∶1質(zhì)量比，浸出渣用碳酸鈉溶液將硫化鉛轉化為碳酸鉛成為浸出反應促進劑，返回下一浸取流程，轉化后的廢渣用于制磚或填埋。浸出液經(jīng)常規(guī)的電解提取金屬鋅后可直接循環(huán)于下一個浸取流程。
權利要求
1.一種常壓堿性直接浸出鋅精礦或低品位混合鋅礦的方法，其特征在于先將鋅精礦或低品位混合鋅礦作為原料，粉碎到0.5～1mm，然后將含鉛化合物作為浸出反應促進劑，將剛玉球或不銹鋼球作為活化介質(zhì)，分別量取原料∶活化介質(zhì)＝1∶(5～20)質(zhì)量比；浸出反應促進劑∶原料中硫化鋅含量＝(1～2.5)∶1質(zhì)量比，將量取的物料同時加入攪拌磨活化反應器中，并在2～8M的強堿性溶液、浸出溫度為70～100℃、攪拌速度300～600r/min和活化浸出時間60～120min的條件下，對原料進行研磨機械活化的同時進行浸出反應，鋅精礦或低品位混合鋅礦中的鋅被溶解，鋅浸出率在80～90％；然后過濾，所得浸出液經(jīng)常規(guī)的電解方法提取金屬鋅后返回浸取工序，循環(huán)重復利用；所得的浸出渣按碳酸納∶浸出渣中的鉛為(1.5～2)∶1質(zhì)量比進行轉化回收其中的鉛，制成浸出反應促進劑，再返回浸取，重復使用，廢渣用于制磚或填埋。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種常壓堿性直接浸出鋅精礦或低品位混合鋅礦的方法，其特征在于所述的浸出反應促進劑是單獨或按任意比例混合使用的硫酸鉛、碳酸鉛、氧化鉛、硝酸鉛、過氧化鉛或四氧化三鉛。
全文摘要
一種常壓堿性直接浸出鋅精礦或低品位混合鋅礦的方法，涉及一種用鋅精礦或低品位混合鋅礦生產(chǎn)鋅粉的方法。先將鋅精礦或低品位混合鋅礦粉碎到0.5～1mm，再分別量取原料∶活化介質(zhì)＝1∶(5～20)，浸出反應促進劑∶原料中硫化鋅含量＝(1～2.5)∶1質(zhì)量比，加入攪拌磨活化反應器中，在堿濃度為2～8M，70～100℃，攪拌速度300～600r/min下，對原料研磨活化同時浸出60～120min。原料中的鋅被溶解浸出80％以上。過濾，浸出渣經(jīng)碳酸鈉轉化回收鉛制成促進劑，返回浸??；浸出液經(jīng)電解提取金屬鋅后也返回浸取。本發(fā)明實現(xiàn)了硫化鋅礦的常壓堿性直接浸出，流程簡單，成本低，控制容易，無污染，可對低品位混合鋅礦及含硫化鋅廢渣進行有效的資源化利用，具有較大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。
文檔編號C22B1/14GK101033506SQ20071003957
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月18日 優(yōu)先權日2007年4月18日
發(fā)明者趙由才, 張承龍, 易天晟, 郭翠香, 劉清, 邱媛媛 申請人:同濟大學