一種銅鎘渣中回收鎘的新方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅鎘渣中回收鎘的新方法，主要工藝流程為銅鎘渣浸出—一次置換—壓餅—溢流漿料造液—二次置換—壓餅得粗鎘-粗鎘還原熔煉-精鎘連續(xù)真空蒸餾生產(chǎn)精鎘。該方法解決了現(xiàn)有濕法煉鋅過程中鋅粉消耗大、鎘回收率低、操作環(huán)境惡劣的缺點(diǎn)，生產(chǎn)過程中環(huán)境友好，工人操作安全性提高，污染小，整個(gè)流程基本無三廢排放，可做到鎘回收和鋅冶煉系統(tǒng)的閉路循環(huán)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的清潔生產(chǎn)。
【專利說明】一種銅鎘渣中回收鎘的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有色金屬冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種從銅鎘渣中回收金屬鎘的新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]濕法煉鋅過程中，每生產(chǎn)I萬t電鋅約產(chǎn)生1300t銅鎘渣，該渣中一般含有Cd5~10%, Cul.5~5%，Zn28~50%。目前，國內(nèi)外從銅鎘渣中提取鎘的主要方法是采用濕法和火法流程。濕法流程和火法流程的主要區(qū)別在于得到鎘綿后，是采用火法精煉還是鎘電解沉積。
[0003]目前處理銅鎘渣的濕法過程有氨浸法和酸浸法。氨浸法有高壓氨浸和常壓氨浸。高壓氨浸對設(shè)備提出了更高要求，不利于工業(yè)化的廣泛應(yīng)用；常壓氨浸由于使用氨水和碳酸銨作為浸出劑，浸出率不高，尤其是渣中的金屬銅不易浸出且浸出速度慢，導(dǎo)致生產(chǎn)周期長，設(shè)備利用率不高，影響企業(yè)效益。酸浸法是主要生產(chǎn)工藝，國內(nèi)一般采用“浸出、一段置換、二段置換”工藝，該工藝在兩段置換時(shí)控制鋅粉加入比例來控制置換所得海綿鎘的品位，不能較好的除去雜質(zhì)及提高鎘綿品位，且鋅粉用量大。另外，近年來，研究人員提出了加壓酸浸法、微生物浸礦法等技術(shù)方法來處理銅鎘渣。加壓酸浸法在高溫高壓下進(jìn)行，對設(shè)備提出了更高的要求，不利于工業(yè)化的廣泛應(yīng)用；微生物浸礦法難以與現(xiàn)有銅鎘渣處理體系銜接。
[0004]從海綿鎘處理產(chǎn)出高質(zhì)量的鎘產(chǎn)品的方法主要有電解沉積法、間斷真空蒸餾法、連續(xù)精煉法等。
[0005](I)電解沉積法
[0006]電解沉積法生產(chǎn)鎘，所用原料是濕法煉鋅廠產(chǎn)出的銅鎘渣。主要包括銅鎘渣的浸出、置換沉淀海綿鎘、海綿鎘溶解、鎘溶液凈化、鎘電解沉積和熔化鑄錠。它是以鋁板為陰極，鉛銀合金為陽極進(jìn)行電解精煉得到陰極鎘。陰極鎘經(jīng)干燥，在400-500°C的溫度下用熔融燒堿覆蓋進(jìn)行熔煉，并用木棒攪拌，使部分被氧化的鎘重新還原，同時(shí)脫除鋅、砷等雜質(zhì)，得到精鎘。由于鎘在電解沉積時(shí)容易長成樹枝狀結(jié)晶，故電解時(shí)采用低電流密度(65~ΙΟΟΑ/m2)，導(dǎo)致電解效率低、電耗大，電解沉積得到的陰極鎘一般含有微量的鉍、銅、鐵等雜質(zhì)，需進(jìn)一步熔化精煉，精煉得到的鎘產(chǎn)品純度也僅為99.99%,不符合YS/T72— 2005所規(guī)定的99.995%精鎘的要求。另外該工藝還存在生產(chǎn)過程不容易控制，周期長、廠房占地面積大等缺點(diǎn)。
[0007](2)間斷真空蒸餾法(僅僅是隔絕空氣)
[0008]間斷真空蒸餾法工藝為:海綿鎘一粗煉一粗鎘錠一2~4次間斷真空蒸餾一精鎘餅一精煉一鑄錠一99.995%精鎘錠。該工藝設(shè)備簡單、投資少、生產(chǎn)控制方便，但存在精鎘產(chǎn)出率低、鍋底殘?jiān)k較高，無法簡單回收，存在二次污染；機(jī)械化程度低、勞動強(qiáng)度大；操作中工人易與鎘接觸，存在鎘中毒隱患的缺點(diǎn)。該工藝已基本被連續(xù)精煉法代替。
[0009](3)連續(xù)精煉法[0010]該方法是我國鎘冶煉廠常用的方法之一。云南劍川有色有限公司、紫金礦業(yè)巴彥淖爾公司、豫光金鉛鋅業(yè)公司均采用該工藝生產(chǎn)精鎘。海綿鎘經(jīng)粗煉后產(chǎn)出粗鎘，粗鎘在常壓、850~950°C條件下經(jīng)過連續(xù)精煉爐生產(chǎn)99.995%精鎘。工藝為:海綿鎘一粗煉一粗鎘錠一連續(xù)精煉一鑄錠一99.995%精鎘錠。該法設(shè)備緊湊、熱利用率高、可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行，但存在鎘產(chǎn)量低、操作條件苛刻、工人常壓下操作存在鎘中毒隱患等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明針對以上技術(shù)存在的不足，提出一種環(huán)境友好的經(jīng)濟(jì)合理利用銅鎘渣的綠色新工藝，即銅鎘渣浸出一一次置換一壓餅一溢流漿料造液一二次置換一壓餅得粗鎘一粗鎘還原熔煉一精鎘連續(xù)真空蒸餾生產(chǎn)精鎘的方法。該方法解決了現(xiàn)有濕法煉鋅過程中鋅粉消耗大、鎘回收率低、操作環(huán)境惡劣的缺點(diǎn)，生產(chǎn)過程中環(huán)境友好，工人操作安全性提高，污染小，整個(gè)流程基本無三廢排放，可做到鎘回收和鋅冶煉系統(tǒng)的閉路循環(huán)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的清潔生產(chǎn)。[0012]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0013]一種銅鎘渣中回收鎘的新方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0014](I)將銅鎘渣漿化后進(jìn)行硫酸浸出；
[0015](2)將步驟(1)的浸出液進(jìn)行鋅粉一次置換得到鎘綿；
[0016](3)將步驟⑵得到的鎘綿壓餅得到鎘餅；
[0017](4)將步驟(3)壓餅時(shí)擠出來的料漿造液；
[0018](5)將步驟(4)所得到的溶液進(jìn)行鋅粉二次置換；
[0019](6)將步驟(5)得到的海綿鎘壓餅；
[0020](7)將步驟(3)和步驟(6)成型的鎘餅干燥，加入氫氧化鈉插木還原熔煉成粗鎘；
[0021](8)將步驟(7)的粗鎘在真空蒸餾爐中連續(xù)蒸餾產(chǎn)出精鎘(含Cd≥99.995% ),鑄成鎘錠。
[0022]步驟(1)中，浸出反應(yīng)溫度80~95°C，浸出時(shí)間4~6h，浸出液固比6~8: 1，浸出初始酸度以H2SO4計(jì)8~15g/l，浸出終點(diǎn)pH值5.2~5.5。
[0023]步驟(2)中，一次置換溫度45~55°C，置換時(shí)間0.5~Ih，澄清時(shí)間Ih，初始酸度以H2SO4計(jì)2~5g/l，終點(diǎn)pH值2.0~3.0。
[0024]步驟(4)中，對壓餅后的溢流料漿造液條件為造液溫度80~90°C，液固比6:1~8:1，造液時(shí)間5~7h，初始H2SO4濃度400~500g/L，終點(diǎn)pH值2.0~3.0。
[0025]步驟(5)中，二次鋅粉置換溫度50~60°C，置換時(shí)間0.5~1.0h，溶液酸化pH值
2.0 ~3.0。
[0026]步驟(3)及步驟(6)中，將置換工序產(chǎn)出的海綿鎘用高壓液壓成型以除去其水分，有利于熔煉及防止鎘氧化，壓餅壓力60~100t，壓餅餅塊成分Cd>80%，Zn〈4%。
[0027]步驟(7)中，進(jìn)料海綿鎘餅成分為:Cd > 80%、Zn < 4%、Cu〈0.8% ;還原溫度500~550°C;生產(chǎn)粗鎘產(chǎn)品成分:Cd > 97%；Zn < 0.05%;粗鎘還原熔煉時(shí)間:18h~20h。
[0028]步驟(8)中，蒸發(fā)溫度400~450°C，氣壓O~20Pa，蒸發(fā)周期24h，連續(xù)生產(chǎn)，精鎘產(chǎn)品成分Cd≥99.995%;產(chǎn)品能耗(電能)< 700kW h/噸；金屬鎘的回收率不小于98%。
[0029]本發(fā)明具有以下有益效果:由于海綿鎘主要成分是金屬鎘和未反應(yīng)完的鋅粉，壓餅時(shí)金屬鎘綿容易壓成餅，而鋅粉不易壓成餅。壓餅時(shí)擠出來的漿料是含鋅高、含鎘低的物料，返回造液；壓成餅的是品位高的海綿鎘，送火法熔煉。這樣造液、二次置換的作業(yè)量將大幅度減少，大幅度降低鋅粉、硫酸的消耗，同時(shí)減緩鋅系統(tǒng)硫酸根離子的累積，鋅粉消耗大約為700kg/t.鎘。從粗鎘生產(chǎn)精鎘，國內(nèi)比較先進(jìn)的技術(shù)是連續(xù)精煉法，其實(shí)是隔絕空氣的鎘冶金，冶煉溫度在正常溫度下為850~950°C，本工藝將氣壓抽到O~20Pa，整個(gè)系統(tǒng)處于該氣壓下，冶煉溫度降低到400~500°C，實(shí)現(xiàn)了精鎘的連續(xù)真空蒸餾，將粗鎘中Cd元素含量由97%提高至≥99.995%，節(jié)約了能耗，真正做到清潔生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]附圖是本發(fā)明方法的原則工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]一種銅鎘渣中回收鎘的新方法，試驗(yàn)采用典型銅鎘渣作為試驗(yàn)原料(典型銅鎘渣化學(xué)成分見表1)，將銅鎘渣漿化后進(jìn)行硫酸浸出，浸出渣(銅渣)直接外賣，浸出液利用鋅粉進(jìn)行一次置換，置換后液返回鋅冶煉主系統(tǒng)，將溢流出的料漿造液、造液后的溶液進(jìn)行二次鋅粉置換，一次、二次置換所得海綿鎘壓餅，壓成餅的海綿鎘進(jìn)行插木還原熔煉得到粗鎘，粗鎘再在400~450°C下連續(xù)真空精餾得到Cd≥99.995%的精鎘。
[0032]表1典型銅鎘渣的化學(xué)成分
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種銅鎘渣中回收鎘的新方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將銅鎘渣漿化后進(jìn)行硫酸浸出； (2)將步驟(1)的浸出液進(jìn)行鋅粉一次置換得到鎘綿； (3)將步驟(2)得到的鎘綿壓餅得到鎘餅； (4)將步驟(3)壓餅時(shí)擠出來的料漿造液； (5)將步驟(4)所得到的溶液進(jìn)行鋅粉二次置換； (6)將步驟(5)得到的海綿鎘壓餅； (7)將步驟(3)和步驟(6)成型的鎘餅干燥，加入氫氧化鈉插木還原熔煉成粗鎘； (8)將步驟(7)的粗鎘在真空蒸餾爐中連續(xù)蒸餾產(chǎn)出精鎘，鑄成鎘錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，浸出反應(yīng)溫度80~95°C，浸出時(shí)間4~6h，浸出液固比6~8: 1，浸出初始酸度WH2SOJf 8~15g/l，浸出終點(diǎn)pH值5.2 ~5.5o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，一次置換溫度45~55°C，置換時(shí)間0.5~lh，澄清時(shí)間lh，初始酸度以H2SO4計(jì)2~5g/l，終點(diǎn)pH值2.0~3.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中，對壓餅后的溢流料漿造液條件為造液溫度80~90°C，液固比6:1~8:1，造液時(shí)間5~7h，初始H2SO4濃度400~500g/L，終點(diǎn)pH值2.0~3.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中，二次鋅粉置換溫度50~60°C，置換時(shí)間0.5~1.0h，溶液pH值2.0~3.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)及步驟(6)中，將置換工序產(chǎn)出的海綿鎘用高壓液壓成型，壓餅壓力60~IOOt，壓餅餅塊成分Cd>80%，Zn〈4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(7)中，進(jìn)料海綿鎘餅成分為:Cd> 80%, Zn < 4%, Cu<0.8% ;還原溫度500~550°C ;生產(chǎn)粗鎘產(chǎn)品成分:Cd > 97% ；Zn< 0.05% ;粗鎘還原熔煉時(shí)間:18h~20h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟⑶中，蒸發(fā)溫度400~450°C，氣壓O~20Pa，蒸發(fā)周期24h，連續(xù)生產(chǎn)。
【文檔編號】C22B7/04GK103924095SQ201410174714
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】蔣開喜, 王海北, 張邦勝, 汪勝東, 魏幫, 張登高, 蔣偉, 蔣訓(xùn)雄, 馮亞平, 劉巍 申請人:北京礦冶研究總院