專(zhuān)利名稱(chēng)：一種從高氟氯次氧化鋅粉制取電鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
通過(guò)高溫?zé)熁ㄌ幚砗\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(xué)成分除鋅外，尚有高含量的其它一些對(duì)濕法制取鋅十分有害的雜質(zhì)，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(zhì)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(zhì)含量明顯過(guò)高，以致于電解作業(yè)無(wú)法進(jìn)行，無(wú)法獲得合格的電鋅產(chǎn)品，必須設(shè)法予以去除。采用常規(guī)的多膛爐或回轉(zhuǎn)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(zhì)有效除去；采用堿洗預(yù)處理氧化鋅粉，再配以硫酸鋅浸出液中濕法脫氯的聯(lián)合方法，工藝冗長(zhǎng)、鋅損失大、處理費(fèi)用高昂、排污治理復(fù)雜等弊端；此外，對(duì)原料中所含氟及呈亞鐵形態(tài)存在的鐵的去除，該聯(lián)合法至今未能解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)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(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保地將這種次氧化鋅粉中的高含量的氟、氯和低價(jià)鐵等雜質(zhì)除去，為后續(xù)電解作業(yè)創(chuàng)造必充條件，以此克服現(xiàn)有處理此類(lèi)固廢物技術(shù)的不足。本發(fā)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(yè)硫酸或/和電解殘液直接浸出次氧化鋅粉料，控制反應(yīng)終點(diǎn)為PH4.8^5. 2， 使Si、Cl、F、Cd及部分狗等進(jìn)入浸出液，PbJn等留于浸出渣中；
(2)對(duì)第(1)步浸出完成后的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離得浸出液和浸出渣；
(3)將浸出液于反應(yīng)槽中進(jìn)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(yīng)槽中進(jìn)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(xiàn)低于0.08g/L時(shí)即為合格電解液；如果高于0. 08g/ L時(shí)采用化合脫除，做法是在攪拌反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)出的Cu2Cl2沉淀，將其置于攪拌反應(yīng)槽中進(jìn)行轉(zhuǎn)化再生反應(yīng)，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(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)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(yīng)使用。轉(zhuǎn)化反應(yīng)后液經(jīng)多效蒸發(fā)結(jié)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(diǎn)的控制，是通過(guò)一臺(tái)雙電位裝置控制加料漿泵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，脫氯終點(diǎn)的數(shù)值確定為Cl—< 0. 2g/L。第(5)步中Ni(OH)2的加入量及脫氟終點(diǎn)的控制是通過(guò)一臺(tái)雙電位裝置控制加料漿泵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，脫氟終點(diǎn)的數(shù)值確定為F —< 0. 05g/L。分離步驟(5 )脫氟反應(yīng)產(chǎn)出的NiF2沉淀，將其置于攪拌反應(yīng)槽進(jìn)行轉(zhuǎn)化再生反應(yīng)， 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(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成Ni (OH)2，鎳化合物得予再生利用。轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)出的鎳化合物M (OH) 2，漿化后返回步驟(5)，供下次脫氟反應(yīng)用。轉(zhuǎn)化反應(yīng)后液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)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(zhì)超標(biāo)，可在攪拌反應(yīng)槽中，采用常規(guī)的多段鋅粉置換法予以?xún)艋幚恚环蛛x置換渣與凈液，置換渣供進(jìn)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(chǎn)生的浸出渣，其富集了一些有價(jià)金屬，如Hk h等，可供進(jìn)一步綜合利用。在第(3)步的脫鐵作業(yè)中發(fā)生的反應(yīng)為 2Fe2+ + H2O2 + 40Γ=2 Fe (OH) 3 I
在第(4)步的脫氯作業(yè)中，發(fā)生的反應(yīng)為 2Cu0H + 2C1 — + 2H+ = Cu2Cl2 I + 2H20
對(duì)第(4)步的脫氯作業(yè)中產(chǎn)出的Cu2Cl2沉淀所進(jìn)行的加堿轉(zhuǎn)化，所發(fā)生的反應(yīng)為 Cu2Cl2 + 2Na0H = 2Cu0H I + 2NaCl 或 Cu2Cl2 + 2K0H = 2Cu0H I + 2KC1 或 Cu2Cl2 + 2NH40H = 2Cu0H I + 2NH4C1
在對(duì)第(5)步脫氟反應(yīng)產(chǎn)出的NiF2沉淀的加堿轉(zhuǎn)化處理作業(yè)中，所發(fā)生的反應(yīng)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(fā)明的特點(diǎn)在于處理高雜質(zhì)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(zhì)，均通過(guò)加入各種化合物使進(jìn)入溶液的雜質(zhì)化合生成難溶沉液形式予以去除，脫雜程度并可嚴(yán)格受控，從而該工藝暢通，產(chǎn)出合格鋅錠產(chǎn)品；同時(shí)新生出的沉淀可通過(guò)轉(zhuǎn)化再生、循環(huán)回用，雜質(zhì)則轉(zhuǎn)化呈相應(yīng)的化工鹽副產(chǎn)品予以回收。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)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(yè)均可在成熟的工業(yè)型攪拌反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行，工藝條件寬松，操作簡(jiǎn)便，除雜有效、受控、可靠；(2)除雜反應(yīng)所用藥劑基本可再生，消耗少，成本低；(3)雜質(zhì)呈適當(dāng)?shù)幕}副產(chǎn)品得予回收，綜合利用程度高；(4)無(wú)“三廢”產(chǎn)出，對(duì)環(huán)境較友好；(5)能適應(yīng)多種來(lái)源、 多種雜質(zhì)含量的鋅物料，如不同產(chǎn)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(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以高爐煉鐵塵經(jīng)回轉(zhuǎn)窯煙化產(chǎn)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(tái)容積為50m3的攪拌反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行，處理量為8t/槽次氧化鋅粉，反應(yīng)后的液固分離均采用廂式壓濾機(jī)。處理過(guò)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(yè)硫酸作浸出劑?？刂品磻?yīng)溫度80°C、反應(yīng)時(shí)間 2. Oh、終點(diǎn)pH5.0，反應(yīng)畢進(jìn)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(yīng)溫度30°C，用泵將H2A加入至反應(yīng)槽槽底，加入石灰乳控制 PH保持5. 0，檢測(cè)溶液含狗至<0. 02g/L即停止反應(yīng)，進(jìn)行液固分離。分離出鐵渣返揮發(fā)窯回收鋅，除鐵后液進(jìn)行脫氯。除鐵后液脫氯往脫鐵后液的反應(yīng)槽內(nèi)加入按反應(yīng)式計(jì)算略過(guò)量的CuOH料漿，控制pH2. 0、溫度80°C，加入量及終點(diǎn)通過(guò)一臺(tái)雙電極電位裝置控制，脫氯達(dá)終點(diǎn)C1<0. 2g/L 時(shí)，加料泵自動(dòng)停止工作。進(jìn)行液固分離，固體氯渣供轉(zhuǎn)化再生利用。 氯渣轉(zhuǎn)化再牛將氯渣料漿置于攪拌反應(yīng)槽內(nèi)，加入NaOH溶液進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，保持pH12. 0、溫度80°C、反應(yīng)2. Oh。進(jìn)行液固分離，固體為再生CuOH，調(diào)漿后供下一步脫氯作業(yè)用。溶液為NaCl液，經(jīng)三效蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)出副產(chǎn)品工業(yè)氯化鈉。脫氯后液脫氟脫氯后液置于反應(yīng)槽內(nèi)，加入按反應(yīng)式計(jì)算略過(guò)量的Ni (0!1)2料漿，控制PH5.0、溫度80°C，加入量及終點(diǎn)通過(guò)一臺(tái)雙電位裝置控制，脫氯達(dá)終點(diǎn)0. 05g/L 時(shí)、加料泵自動(dòng)停止工作。進(jìn)行液固分離，固體氟渣供轉(zhuǎn)化再生用。氟渣轉(zhuǎn)化再生將氟渣料漿置于反應(yīng)槽內(nèi)，加入NaOH溶液，保持pH12. 0、溫度 80°〇、反應(yīng)2.01!。進(jìn)行液固分離，固體為再生Ni (OH)2,調(diào)漿供下一次脫氟作業(yè)用；溶液為 NaF液，經(jīng)三效蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)出副產(chǎn)品工業(yè)氟化鈉。凈化和電解采用常規(guī)方法，最終產(chǎn)出Zn99. 99%的鋅片，熔鑄成精鋅錠。以上工藝經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試用，均顯穩(wěn)定，且已建成年產(chǎn)萬(wàn)噸鋅錠生產(chǎn)線，長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。各項(xiàng)指標(biāo)令人滿意。特別是用二臺(tái)雙電位裝置分別控制氯和氟的脫除作業(yè)，控制精度高，脫除指標(biāo)能滿足電解作業(yè)要求。中間產(chǎn)物再生后基本返回再用，無(wú)“三廢”產(chǎn)出，對(duì)環(huán)境較友好。
權(quán)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(yè)硫酸和電解殘液直接浸出次氧化鋅粉料，控制反應(yīng)終點(diǎn)為pH4.8^5. 2，使Si 、Cl、F、Cd及部分!^e進(jìn)入浸出液，Pb、In等留于浸出渣中；(2)對(duì)第(1)步浸出完成后的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離得浸出液和浸出渣；(3)將浸出液于反應(yīng)槽中進(jìn)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(yīng)槽中進(jìn)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(xiàn)低于0.08g/L時(shí)即為合格電解液；如果高于0. 08g/ L時(shí)采用化合脫除，做法是在攪拌反應(yīng)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(jù)權(quán)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(yīng)產(chǎn)出的Cu2Cl2沉淀，將其置于攪拌反應(yīng)槽加入堿液NaOH、KOH或NH4OH,控制 ρΗ7. (Γ12. 0、溫度3(T90°C，使Cu2Cl2發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成CuOH沉淀，CuOH沉淀漿化后返回步驟(4)，供下次脫氯反應(yīng)使用。
3.根據(jù)權(quán)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(diǎn)的控制，是通過(guò)一臺(tái)雙電位裝置控制加料漿泵來(lái)實(shí)現(xiàn)，脫氯終點(diǎn)的數(shù)值確定為Cl < 0. 2g/L。
4.根據(jù)權(quán)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(diǎn)的控制是通過(guò)一臺(tái)雙電位裝置控制加料漿泵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，脫氟終點(diǎn)的數(shù)值確定為F —< 0. 05g/L。
5.根據(jù)權(quán)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(yīng)產(chǎn)出的NiF2沉淀，將其置于攪拌反應(yīng)槽中，加入一種液堿Na0H、K0H或NH4OH, 控制ρΗ7. (Γ12.0、溫度3(T90°C，發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成Ni (OH) 2，漿化后返回步驟(5)，供下次脫氟反應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)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(zhì)超標(biāo)，在攪拌反應(yīng)槽中，采用常規(guī)的多段鋅粉置換法予以?xún)艋幚?，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(jù)權(quán)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(fā)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(yè)硫酸或/和電解殘液直接浸出次氧化鋅粉料，控制反應(yīng)終點(diǎn)為pH4.8~5.2，使Zn、Cl、F、Cd及部分Fe等進(jìn)入浸出液，Pb、In等留于浸出渣中；浸出完成后的產(chǎn)物進(jìn)行液固分離得浸出液和浸出渣；將浸出液于反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)電鋅。中間副產(chǎn)物Cu2Cl2、Ni(OH)2、電解殘液等均返回再用。本發(fā)明采用多段集成耦合濕法冶金方法使氟、氯、鐵等雜質(zhì)生成難溶沉液去除，脫雜程度可嚴(yán)格受控，工藝暢通，消耗少，成本低，無(wú)“三廢”，對(duì)環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C22B3/04GK102286759SQ20111021705
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月31日
發(fā)明者王樹(shù)楷 申請(qǐng)人:紅河鋅聯(lián)科技發(fā)展有限公司