一種分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法
【專利摘要】一種分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法，本發(fā)明首先將鋅浸出渣與硫酸銨、添加劑混合后進行焙燒，使鋅浸出渣中的鐵酸鋅等轉變?yōu)橐兹艿牧蛩徜\和難溶的三氧化二鐵；其次，焙燒產物通過稀硫酸溶液進行直接浸出；然后往鋅浸出液通入焙燒過程產出的以氨氣為主要成分的煙氣進行沉淀，產出氫氧化鋅和硫酸銨溶液，硫酸銨溶液經濃縮、結晶制備硫酸銨，返回硫酸銨焙燒過程。本發(fā)明硫酸銨焙燒過程可使鋅浸出渣中鐵酸鋅物相轉變?yōu)橐兹艿牧蛩徜\，鋅的浸出率高于97%，鐵的浸出率低于2%，有效實現了鋅、鐵分離；硫酸銨焙燒過程產出的氨氣直接用于浸出液沉鋅，在產出氫氧化鋅產品的同時可實現硫酸銨的再生；鋅的綜合回收率大于96%；可實現閉路循環(huán)，環(huán)境較友好。
【專利說明】一種分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法

【技術領域】
[0001]發(fā)明涉及冶金領域中火法冶金和濕法冶金過程，特別是一種有效分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法。

【背景技術】
[0002]硫化鋅精礦經沸騰焙燒產出鋅焙砂，利用稀硫酸溶液作溶劑進行直接浸出，以氧化鋅物相存在的鋅在浸出過程中溶出，剩余的鋅則保留在渣中常稱為鋅浸出渣。鋅浸出渣中未溶出的鋅含量一般在20%左右，由于所含的鋅主要以鐵酸鋅的物相形式存在，在常規(guī)的稀硫酸浸出過程中很難浸出，因此工業(yè)上通常采用還原揮發(fā)處理工藝或熱酸浸出工藝進行處理。
[0003]還原揮發(fā)處理工藝是將鋅浸出渣與焦炭、粉煤等混合后加入反應爐內，在爐內溫度高達1200°C下，鋅浸出渣中的鐵酸鋅和少量氧化鋅被還原為鋅蒸氣，鐵則進入冶煉渣中，從而實現鋅與鐵的分離，在該過程中揮發(fā)出來的鋅蒸氣在后續(xù)收塵過程中繼續(xù)氧化為氧化鋅粉塵得以回收。還原揮發(fā)處理工藝所采用的爐型目前主要為回轉窯、煙化爐等。盡管上述工藝流程簡單、生產處理量大、金屬回收率高，但也存在耐火材料消耗高、能耗大、作業(yè)環(huán)境差等缺點(晏祥樹，陳春林.鋅浸出渣火法處理工藝探討，中國有色冶金，2012，(5):58飛2)。
[0004]熱酸浸出工藝則是采用高溫高酸進行鋅浸出渣的強化浸出，此過程中鋅的浸出率達到90%以上，但由于大量的鐵、砷等雜質也會進入溶液，導致浸出液中的含鐵量通常達到30g/L以上，不利于鋅電積過程的正常運行。為了實現浸出液中鋅鐵分離，先后發(fā)展了黃鉀鐵釩法、赤鐵礦法和針鐵礦法等沉鐵工藝。黃鉀鐵釩法具有工藝簡單、生產成本低的特點，但該方法所產生的渣量大，需要單獨建設場地，同時渣中含有As、Pb等有毒元素，容易造成環(huán)境污染；針鐵礦法的渣量約為黃鉀鐵釩法渣量的60%，但工藝流程復雜、投資費用相對較高；赤鐵礦法金屬回收率高、原料綜合利用效果好，主要缺點則是設備材質要求高、投資費用大(彭容秋.鉛鋅冶金學.北京，科學出版社，2003)。


【發(fā)明內容】

[0005]為了克服現有鋅浸出渣處理工藝的不足，本發(fā)明提供一種能有效地分離鋅浸出渣中鋅和鐵的冶金方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:首先，鋅浸出渣與硫酸銨、添加劑混合后在一定溫度下進行焙燒，使鋅浸出渣中的鐵酸鋅等轉變?yōu)橐兹艿牧蛩徜\和難溶的三氧化二鐵；其次，焙燒產物通過稀硫酸溶液進行直接浸出，鋅進入溶液中，鐵不溶而留在渣中；然后往鋅浸出液通入焙燒過程產出的以氨氣為主要成分的煙氣進行沉淀，產出氫氧化鋅和硫酸銨溶液，硫酸銨溶液經濃縮、結晶制備硫酸銨，返回硫酸銨焙燒過程。
[0007]具體的工藝過程和工藝參數如下:
1 焙燒將鋅浸出渣、硫酸銨和添加劑按照100:30-90:2^5的質量比例混合，混合料在溫度40(T600°C下焙燒2飛h，焙砂過程所產生的煙氣經收集后備用。焙燒過程的主要化學反應如下:
(NH4) 2S04+ZnFe204=ZnS04+Fe203+2NH3 丨 +H2O
(NH4) 2S04+Zn0= ZnSO4+ 2NH3 丨 +H2O
3(NH4)2SO4= 4ΝΗ3 ? + N2 ? + 3S02 ? +6Η20
2浸出
取出焙燒過程所得焙燒產物進行冷卻后，置于小于0.5mol/L的稀硫酸溶液中漿化，控制液固比(稀硫酸溶液體積升與焙燒產物質量千克之比)為:5:1，反應溫度2(T80°C，反應
0.5^3h后過濾，即得浸出渣和含鋅浸出液。
[0008]3 沉淀
取含鋅浸出液通入焙燒過程所產生的煙氣，控制溶液PH為6~8，溫度為2(T60°C，雙氧水加入體積為含鋅浸出液體積的2飛％，反應0.5^2h后過濾，即得氫氧化鋅產品，濾液則經濃縮、結晶制備硫酸銨，返回硫酸銨焙燒過程。
[0009]所述的添加劑為無水硫酸鈣或硫酸鎂中的一種或兩種的混合物。
[0010]所述的硫酸銨、硫酸、雙氧水均為工業(yè)級試劑。
[0011]本發(fā)明適用于濕法煉鋅過程所產出的鋅浸出渣，其主要成分范圍以質量百分比計為(wt%):Zn 10^30, Fe 10~30，S12 0.5~18。
[0012]本發(fā)明與傳統(tǒng)的處理方法比較，有以下優(yōu)點:1、硫酸銨焙燒過程可使鋅浸出渣中鐵酸鋅物相轉變?yōu)橐兹艿牧蛩徜\，鋅的浸出率高于97%，鐵的浸出率低于2%，有效實現了鋅、鐵分離；2、硫酸銨焙燒過程產出的氨氣可直接用于浸出液沉鋅，在產出氫氧化鋅產品的同時可實現硫酸銨的再生；3、添加劑的加入避免了焙燒過程原料的燒結成塊，有利于縮短浸出時間；4、雙氧水的加入可使通入含鋅浸出液的氨氣和二氧化硫反應生成硫酸銨，提高了硫酸銨的產生率；5、本發(fā)明鋅的綜合回收率大于96% ;6、本發(fā)明可實現閉路循環(huán)，生產勞動強度低、環(huán)境較友好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1:本發(fā)明工藝流程示意圖。

【具體實施方式】
[0014]實施例1:
鋅浸出渣主要成分以質量百分比計為(%):Zn 18.57%，Fe 21.74%，S12 12.96%。工業(yè)級硫酸銨，其中氮含量> 20.5%、水分≤1.0% ;工業(yè)級硫酸，其中H2SO4 ^ 98% ;工業(yè)級雙氧水，其中H2O2≤35% ;工業(yè)級無水硫酸鈣，其中CaSO4≤98%。
[0015]稱取鋅浸出渣100g，與90g硫酸銨和3g硫酸鈣混合均勻后加入爐內，在爐內溫度為600°C下焙燒2h，焙燒過程產生的煙氣主要成分體積百分含量為=NH3 48%, N2 15%，SO230%。
[0016]將焙燒后所得焙燒產物108.2g冷卻后置于400mL濃度為0.00005mol/L硫酸溶液中進行漿化，在溫度為25 V反應Ih后過濾、洗滌、烘干，即得浸出渣53.Sg,其主要成分為:Zn 0.39%、Fe 40.29%、S12 24.09% ;所得含鋅浸出液 392mL，其主要成分為-.Zn 46.84g/L、Fe 0.16 g/L。在該浸出過程中，鋅的浸出率為98.88%，鐵的浸出率為0.29%。
[0017]將焙燒過程硫酸銨分解所產生的氨氣通入含鋅浸出液中，控制溶液終點pH為7，雙氧水加入體積為1ml,在溫度為25°C下反應2h后過濾，即得氫氧化鋅產品27.96g,過濾后的濾液返回結晶產出硫酸銨。
[0018]實施例2:
鋅浸出渣主要成分以質量百分比計為(%):Zn 21.40%, Fe 23.56%，S12 10.38%。工業(yè)級硫酸銨，其中氮含量> 20.5%、水分≤1.0% ;工業(yè)級硫酸，其中H2SO4 ≥ 98% ;工業(yè)級雙氧水，其中H2O2≥35%;工業(yè)級無水硫酸鎂，其中MgSO4≥98%。
[0019]稱取鋅浸出渣100g，與42g硫酸銨和2g硫酸鎂混合均勻后加入爐內，在爐內溫度為500°C下焙燒3h，焙燒過程產生的煙氣主要成分體積百分含量為=NH3 60%、N2 10%、SO222%。
[0020]將焙燒后所得焙燒產物102.4g冷卻后置于400mL濃度為0.30mol/L硫酸溶液中進行漿化，在溫度為25°C反應Ih后過濾、洗滌、烘干，即得浸出渣53.0 g，其主要成分為:Zn
1.06%、Fe 44.35%、S12 19.58% ;所得含鋅浸出液 396mL，其主要成分為:Zn 52.62 g/L、Fe
0.13 g/L。在該浸出過程中，鋅的浸出率為97.37%，鐵的浸出率為0.22%。
[0021]將焙燒過程硫酸銨分解所產生的煙氣通入含鋅浸出液中，控制溶液終點pH為8，雙氧水加入體積為12ml，在溫度為25°C下反應2h后過濾，即得氫氧化鋅產品31.51g，過濾后的濾液返回結晶產出硫酸銨。
【權利要求】
1.一種分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法，其特征在于包括如下工藝過程: A.焙燒 將鋅浸出渣、硫酸銨和添加劑按照100:30-90:2^5的質量比例混合，混合料在溫度40(T600°C下焙燒2飛h，焙砂過程所產生的煙氣經收集后備用； B.浸出 取出焙燒過程所得焙燒產物冷卻后，置于小于0.5mol/L的稀硫酸溶液中漿化，控制稀硫酸溶液體積升與焙燒產物質量千克的液固比為3飛:1，反應溫度2(T80°C，反應0.5~3h后過濾，得浸出渣和含鋅浸出液； C.沉淀 取含鋅浸出液通入焙燒過程所產生的煙氣，控制溶液PH為6~8，溫度為2(T60°C，雙氧水加入體積為含鋅浸出液體積的2飛％，反應0.5^2h后過濾，得氫氧化鋅產品，濾液則經濃縮、結晶制備硫酸銨，返回硫酸銨焙燒過程。
2.如權利要求1所述的分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法，其特征在于:所述的添加劑為無水硫酸鈣或硫酸鎂中的一種或兩種的混合物。
3.如權利要求1所述的分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法，其特征在于:所述的硫酸銨、硫酸、雙氧水均為工業(yè)級試劑。
4.如權利要求 1所述的分離鋅浸出渣中鋅和鐵的方法，其特征在于:所述的鋅浸出渣的成分范圍以質量百分比計為=Zn 10^30, Fe 10~30，S12 0.5~18。
【文檔編號】C22B19/30GK104178642SQ201410435754
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月31日 優(yōu)先權日:2014年8月31日
【發(fā)明者】張杜超, 肖慶凱, 楊天足, 劉偉鋒, 陳霖, 饒帥, 郝占東 申請人:中南大學