專利名稱：一種利用中低品位氧化鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦制備氯化鉛和硫酸鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用中低品位氧化鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦制備氯化鉛和硫酸鋅的方法，具體涉及異極礦、菱鋅礦、硅鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦的綜合利用。
背景技術(shù)：
自然界中鋅礦石大部分以硫化鋅礦形式存在。我國硫化鋅精礦的消耗巨大，鉛鋅硫化礦已開采多年，產(chǎn)量難以提高，滿足不了我國鋅冶煉的發(fā)展要求。我國的氧化鋅礦資源十分豐富，云南蘭坪鉛鋅礦含有大量的氧化鋅礦，是儲量在1000萬噸以上的巨型礦床。此夕卜，儲量大于200萬噸的氧化鋅礦有6個。氧化鋅礦的處理和冶煉將作為鋅金屬的一個重要來源。 目前氧化鋅礦有兩類處理方法一是氧化鋅礦經(jīng)選礦富集后冶煉得到金屬鋅；二是將氧化鋅礦直接冶煉處理。目前，選礦方法有全浮選法、重介質(zhì)-浮選法、磁-浮流程法等方法，但選礦指標(biāo)都不理想，回收率為60% 70%，精礦品位為30% 40%。近年來用浮選方法處理氧化鋅礦得到了廣泛的研究，各種各樣的新藥劑應(yīng)運(yùn)而生，選礦工藝方面取得了不小的進(jìn)展。但富集困難、回收率低兩大問題仍未解決。冶煉又分為火法冶煉和濕法冶煉?；鸱ㄒ睙挿椒ㄊ瞧肺惠^低的礦石，一般先用鼓風(fēng)爐熔礦，再由煙化爐揮發(fā)；品位較高者，由回轉(zhuǎn)爐等設(shè)備直接揮發(fā)，兩者均可以獲得含鋅50 % 60 %的氧化鋅粉，此氧化鋅粉采用回轉(zhuǎn)爐和多膛爐等設(shè)備脫除氟、氯后，再用常規(guī)濕法冶煉(濕法浸出有酸浸出、堿浸出)產(chǎn)出電鋅。盡管氧化鋅礦易于用火法處理，但工藝環(huán)節(jié)多，設(shè)備龐大，耗能高，且回收率低。濕法浸出有酸浸出、堿浸出。硫酸浸出氧化鋅工藝的缺點(diǎn)是工藝技術(shù)條件控制要求嚴(yán)格，技術(shù)難度大；經(jīng)濟(jì)效益受礦石品位制約。氧化鋅礦的堿法浸出分為氫氧化鈉浸出和氨水-銨鹽體系浸出。氫氧化鈉處理氧化鋅礦過程中，鋅轉(zhuǎn)化成鋅酸鈉溶解，硅以硅酸鈉形式進(jìn)入溶液中。氨法浸出工藝中，鋅與氨生成鋅氨絡(luò)合離子進(jìn)入溶液，凈化后送電積或蒸氨煅燒，制取陰極鋅或氧化鋅、碳酸鋅和鋅粉等產(chǎn)品。氨法存在蒸氨工序能耗高，蒸氨塔結(jié)疤嚴(yán)重，以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對鋅礦未能合理利用的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種利用中低品位氧化鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦制備氯化鉛和硫酸鋅的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到將鋅礦磨細(xì)至80 μ m以下，與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化鋅礦中的鋅、鐵、鋁恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的O. 8 I. 5倍，焙燒溫度為350°C 500°C，時(shí)間為Ih 3h。焙燒過程中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)有ZnO+ (NH4) 2S04 = ZnS04+2NH3 i +H2O Fe203+4 (NH4) 2S04 = 2NH4Fe (SO4) 2+6ΝΗ3 +3H20 Al203+4 (NH4) 2S04 = 2NH4A1 (SO4) 2+6NH3 +3H20 (NH4) 2S04 = 2NH3 +SO3 +H2O
焙燒過程中產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。主要化學(xué)反應(yīng)為2NH3+S03+H20 = (NH4) 2S04焙燒好的熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為2 : I 5 : 1，溶出過程中進(jìn)行攪拌，溶出時(shí)間為O. 5h 2h，溫度為20°C 100°C，溶出結(jié)束后過濾。所得硫酸鋅、硫酸鐵、硫酸鋁混合溶液采用針鐵礦法沉鐵將熟料溶出液加入雙氧水氧化Fe2+，并以一定流量噴灑到底液中，保持底液中Fe3+濃度在lg/L以下，用鋅焙砂調(diào)節(jié)溶液pH在3. 5 5. 0，在80°C 100°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完畢后溶液Fe3+濃度降至O. Olg/L以下，同時(shí)招以氫氧化招的形式沉淀，過濾，濾液為硫酸鋅溶液，濾洛為針鐵礦和少量的氫氧化招。涉及的化學(xué)反應(yīng)為Fe3++2H20 = 3H++Fe00H IΑ13++30Γ = Al (OH)3 I所得的硫酸鋅溶液蒸濃至含鋅50g/L 60g/L以上，用于電積制備金屬鋅。熟料溶出渣用200g/L的NaCl溶液浸出，浸出溫度為25°C，攪拌浸出20min，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH = I 2，渣中的Pb從PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCl2。浸出后所得濾液濃縮，冷卻結(jié)晶析出PbCl2晶體，NaCl溶液返回浸出工序,實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。涉及的化學(xué)反應(yīng)為PbS04+2CF = PbCl2+S042-本發(fā)明方法工藝流程簡單，設(shè)備要求不高，生產(chǎn)成本較低，實(shí)現(xiàn)了氧化鋅礦的利用，整個工藝過程不會對環(huán)境造成二次污染，符合綠色化工業(yè)生產(chǎn)的要求。


—種利用中低品位氧化鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦制備氯化鉛和硫酸鋅的方法工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I所用鋅礦組成為ZnO30. 6%, SiO2 21. 70%, Fe2O3 20. 10%, Al2O3 4. 70%, PbO4. 67%, CaO 4. 26%, SrO 3.56%。將鋅礦磨細(xì)至80 μ m以下，與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化鋅礦中的鋅、鐵、鋁恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的O. 8倍，焙燒溫度為350°C，時(shí)間為3h。產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為2 1，溶出時(shí)間為2h，溫度為100°C，溶出結(jié)束后過濾。向所得濾液中加入雙氧水氧化Fe2+，并以一定流量噴灑到底液中，保持底液中Fe3+濃度在lg/L以下，用鋅焙砂調(diào)節(jié)溶液pH在3. 5，在100°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完畢后溶液Fe3+濃度降至O. Olg/L以下，過濾，濾液蒸濃至含鋅50 60g/L以上，用于電積制備金屬鋅。熟料溶出渣用200g/L的NaCl溶液浸出，浸出溫度為25°C，攪拌浸出20min，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH = I 2，浸出后所得濾液濃縮，冷卻結(jié)晶析出PbCl2晶體，NaCl溶液返回浸出工序，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。實(shí)施例2所用鋅礦組成為ZnO35. 82%, SiO2 18. 05%, Fe2O3 14. 06%, Al2O3 5. 10%, PbO6. 84%, CaO 3. 67%, SrO 2.24%。將鋅礦磨細(xì)至80 μ m以下，與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化鋅礦中的鋅、鐵、鋁恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的I. I倍，焙燒溫度為400°C，時(shí)間為2. 5h。產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為4 : 1，溶出過程中進(jìn)行攪拌，溶出時(shí)間為I. 5h，溫度 為80°C，溶出結(jié)束后過濾。向所得濾液中加入雙氧水氧化Fe2+，并以一定流量噴灑到底液中，保持底液中Fe3+濃度在lg/L以下，用鋅焙砂調(diào)節(jié)溶液pH在4. 0，在90°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完畢后過濾，濾液蒸濃至含鋅50 60g/L以上，用于電積制備金屬鋅。熟料溶出渣用200g/L的NaCl溶液浸出，浸出溫度為25°C，攪拌浸出20min，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH = I 2。浸出后所得濾液濃縮，冷卻結(jié)晶析出PbCl2晶體，NaCl溶液返回浸出工序。實(shí)施例3所用鋅礦組成為ZnO25. 5%, PbO 10. 34%, SiO2 20. 41%, Fe2O3 16. 90%, Al2O36. 99%, CaO 5. 80%, SrO 2.98%。將鋅礦磨細(xì)至80 μ m以下，與硫酸銨均勻混合。加入硫酸銨的量為氧化鋅礦中的鋅、鐵、鋁恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的I. 5倍，焙燒溫度為500°C，時(shí)間為lh。焙燒產(chǎn)生的尾氣用硫酸吸收，再返回焙燒工序。熟料用水溶出，液固質(zhì)量比為5 1，溶出過程中進(jìn)行攪拌，溶出時(shí)間為O. 5h，溫度為20°C，溶出結(jié)束后過濾。向所得濾液中加入雙氧水氧化Fe2+，并以一定流量噴灑到底液中，保持底液中Fe3+濃度在lg/L以下，用鋅焙砂調(diào)節(jié)溶液pH在5. 0，在80°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)完畢后過濾，濾液蒸濃至含鋅50 60g/L以上,用于電積制備金屬鋅。熟料溶出渣用200g/L的NaCl溶液浸出，浸出溫度為25°C，攪拌浸出20min，用鹽酸調(diào)節(jié)溶液PH = I 2，渣中的Pb從PbSO4轉(zhuǎn)化為PbCl2。浸出后所得濾液濃縮，冷卻結(jié)晶析出PbCl2晶體，NaCl溶液返回浸出工序，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
權(quán)利要求
1.ー種利用中低品位氧化鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦制備氯化鉛和硫酸鋅的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)研磨將鋅礦破碎、磨細(xì)至80μ m以下； (2)混料將磨細(xì)的鋅礦與硫酸銨均勻混合，礦粉與硫酸銨的比例為加入硫酸銨的量為鋅礦中的鋅、鐵、鋁恰好完全反應(yīng)所需硫酸銨理論值的O. 8 I. 5倍； (3)焙燒將混好的物料在250°C 500°C焙燒，保溫O.5 2h，反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣用稀硫酸吸收，溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨； (4)溶出將步驟(3)的焙燒熟料加入2 5倍質(zhì)量的水溶出，在50°C 100°C下攪拌15 60min,過濾； (5)沉鐵、鋁溶出溶液采用針鐵礦法沉鐵，同時(shí)鋁以氫氧化鋁的形式沉淀； (6)沉鐵、鋁后所得的硫酸鋅溶液蒸濃至40g/L以上，用于電解； (7)提鋅渣用碳酸氫銨溶液浸出，碳酸氫銨溶液濃度為I.4 I. 8mol/L，碳酸氫銨與鉛和鍶的摩爾比為1.2 3 1，在50°C 80°C反應(yīng)2. 5 4h，得到碳酸鹽渣； (8)碳酸鹽渣再用濃鹽酸溶解，碳酸鉛和碳酸鍶與濃鹽酸配比2 3 1，反應(yīng)完畢后過濾； (9)濾渣主要成分為ニ氧化硅，直接作為微硅粉； (10)氯化鉛和氯化鍶的混合溶液冷卻結(jié)晶，析出氯化鉛； (11)氯化鍶溶液與碳酸銨反應(yīng)制備碳酸鍶，得到的溶液為氯化銨溶液。
2.根據(jù)權(quán)カ要求I所述的ー種綜合利用氧化鋅礦的方法，其特征在于步驟(2)將磨細(xì)的氧化鋅礦與70% 98%的硫酸均勻混合，礦粉與硫酸的比例為礦中的氧化鎂、氧化鐵、氧化鋁按與硫酸反應(yīng)生成鹽所消耗的硫酸量計(jì)為1，硫酸與礦比例為O. 8 I. 5 I。
3.根據(jù)權(quán)カ要求I所述的ー種綜合利用氧化鋅礦的方法，其特征在于步驟(3)將混好的物料在250°C 500°C焙燒，保溫O. 5 2h，反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣用稀硫酸吸收，溶液蒸發(fā)結(jié)晶得到硫酸銨，過剩的硫酸氫銨分解產(chǎn)生的氨氣和三氧化硫用稀硫酸吸收。
4.根據(jù)權(quán)カ要求I所述的ー種綜合利用氧化鋅礦的方法，其特征在于步驟(7)中提鋅渣用碳酸氫銨溶液浸出，碳酸氫銨溶液濃度為I. 4 I. 8mol/L，碳酸氫銨與鉛和鍶的摩爾比都為1.2 3 1，在50°C 80°C反應(yīng)2. 5 4h，得到碳酸鹽渣。
全文摘要
一種利用中低品位氧化鋅礦和氧化鋅、氧化鉛共生礦制備氯化鉛和硫酸鋅的方法，該方法包括以下步驟(1)將鋅礦破碎，磨細(xì)后與硫酸銨混合焙燒；(2)焙燒熟料溶出，所得濾液進(jìn)行沉鐵、鋁，提鋅渣進(jìn)一步分離鉛；(3)沉鐵、鋁后所得的硫酸鋅溶液蒸濃后用于電解；(4)提鋅渣用NaCl溶液浸出，浸出后所得濾液濃縮，冷卻結(jié)晶析出PbCl2晶體，NaCl溶液返回浸出工序，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
文檔編號C01G9/06GK102730748SQ20121009359
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者孫毅, 王佳東, 申曉毅, 翟玉春, 辛海霞 申請人:東北大學(xué)