專利名稱：一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法
技術領域：
本發明涉及一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，屬于有色金屬回收和固體廢物資源化技術領域。
背景技術：
金屬鋅廣泛應用于合金，鑄造、電鍍、印染業、醫藥業、橡膠業及電池等行業。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濟性，使金屬鋅的生產量和消費量不斷增加，根據國際鉛鋅研究小組(ILZSG)的統計，全世界鋅消耗年均增長為2.7%，2010年年消耗鋅為12 . 1萬噸。金屬鋅材料需求量的日益增大，帶來了前所未有的資源和環境問題。一方面，需求的急劇增加導致了富礦和易選礦的迅速減少，鋅冶煉行業逐步面臨著原料供應短缺的危機；另一方面，金屬鋅生產和消費量的不斷增加，使得含鋅廢渣、廢料的產生量也隨之不斷增加，不僅浪費了資源，而且還會造成環境污染和生態破壞。處理利用低品位礦、復雜礦及含鋅廢渣等二次資源已成為鋅冶金行業的持續健康發展亟待解決的問題。含鋅廢渣和貧雜鋅礦所含金屬品位低且成分復雜，若應用傳統酸法處理，原料中的硅轉化為硅膠，固液分離難；其他金屬無法選擇性浸出，酸耗高，且凈化流程復雜；原料中氯、氟的存在，易造成電解燒板。相對于傳統酸法工藝，堿法工藝采用堿溶液浸出-除雜-電解的方法直接生產金屬鋅粉，具有流程簡單、能耗低、原料適應性強、產品質量好、 有利于環境保護和資源綜合利用等優越性。但是含鋅廢渣或原料中的鋅若主要以鐵酸鋅 (ZnFe2O4)形態存在(如煉鋼廠電弧爐粉塵、酸性浸出渣、貧雜氧化鋅礦等)，因鐵酸鋅是屬于尖晶石(AB2O4)類型，晶格具有相當大的穩定性，一般酸堿浸難于溶出，傳統的濃酸及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。
發明內容
本發明公開了一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，可以有效克服采用傳統酸法處理，除硅膠困難及其他金屬無法選擇性浸出，酸耗高，且凈化流程復雜，采用堿溶液浸出，因鐵酸鋅晶格具有相當大的穩定性，一般堿浸難于溶出等弊端。本發明方法不僅工藝簡單、成本低廉，而且使得含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中的鐵酸鋅成分大部分可溶解于堿溶液，直接從浸出液中電解生產金屬鋅粉，浸取轉化后的廢渣因基本不含元素鋅，可作為高爐煉鐵原料，避免了鋅在鋼鐵企業內部循環富集，實現資源的循環利用。研究發現在有硫化合物存在和機械活化的條件下，含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中的鐵酸鋅可以轉化為硫化鋅，而硫化鋅在有鉛化合物存在和機械活化的條件下，可以溶解于堿溶液中，鉛則轉化為硫化鉛存在于浸出渣中。根據這一規律，本發明工藝在含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中加入硫化物，通過機械活化作用，使鐵酸鋅得以轉化，從而實現了鐵酸鋅的堿性濕法冶煉。本發明技術方案是這樣實現的
—種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，按照如下步驟進行A)以含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦為原料，將轉化劑與原料同時加入攪拌磨反應器中，原料與球磨介質的質量比為1 10 30，轉化劑與原料中含鐵酸鋅的質量比為0.2 1:1;B)機械攪拌速度400 800r/min，在反應器內通過攪拌使原料和介質一起研磨碰撞，在轉化反應的同時進行磨細、活化，活化轉化反應時間1 3h，反應完成后，原料中的鐵酸鋅轉化為硫化鋅；C)再向攪拌磨反應器中加入堿濃度為2 8mol/L的堿溶液和碳酸鉛，機械攪拌、 浸出1 池，經過濾，使固液分離；D)浸出液經傳統的電解方法提取金屬鋅后再直接循環于下一個浸取流程；E)過濾得到的浸出渣經碳酸鈉溶液轉化回收其中的鉛，制成碳酸鉛后再返回浸取工序重復使用，轉化鉛后的浸出渣可用于高爐煉鐵原料，實現資源循環利用。所述的轉化劑可以單用硫磺或硫化鈉或硫化鋇或硫化鈣，或任意兩種或兩種以上的組合；用量為原料中鐵酸鋅含量的0. 2 1倍質量比。所述的攪拌磨反應器為炭鋼或不銹鋼制作，球磨介質為剛玉球或不銹鋼球。本發明具有如下的優點和積極效果1.由于本發明采用了硫化物轉化劑及機械活化方式，使得含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦中的鐵酸鋅成分大部分可溶解于堿溶液，克服了低溫條件下鐵酸鋅在堿溶液中基本不能溶解的難題。2.不需要高溫焙燒和高溫高酸條件；并可結合堿法煉鋅工藝優點直接從浸出液中電解生產金屬鋅粉，提鋅后廢液返回浸出循環利用，實現了鐵酸鋅的低溫直接濕法冶煉。3.由于本發明的工藝過程中廢渣都能利用，浸取轉化后的廢渣因基本不含元素鋅，可作為高爐煉鐵原料，避免了鋅在鋼鐵企業內部循環富集，實現資源的循環利用。4.由于本發明實現了鐵酸鋅的低溫堿性直接浸出，成本低，易控制，無環境污染， 可對含鋅量3%以上的含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦進行有效的資源化利用，充分利用廢棄資源，具有較好的社會效益和經濟效益。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明進行詳細說明。實施例1以江蘇常州鋼鐵廠煙塵為原料，其化學成分如表1。經物相分析，其中Sii^2O4占其中鋅含量的81%，ZnO占19%。表1江蘇常州鋼鐵廠煙塵化學成分
權利要求
1.一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，其特征在于按照如下步驟進行A)以含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦為原料，將轉化劑與原料同時加入攪拌磨反應器中，原料與球磨介質的質量比為1 10 30，轉化劑與原料中含鐵酸鋅的質量比為0.2 1 1;B)機械攪拌速度400 800r/min，在反應器內通過攪拌使原料和介質一起研磨碰撞， 在轉化反應的同時進行磨細、活化，活化轉化反應時間1 池，反應完成后，原料中的鐵酸鋅轉化為硫化鋅；C)再向攪拌磨反應器中加入堿濃度為2 8mol/L的堿溶液和碳酸鉛，機械攪拌、浸出 1 池，經過濾，使固液分離；D)浸出液經傳統的電解方法提取金屬鋅后再直接循環于下一個浸取流程；E)過濾得到的浸出渣經碳酸鈉溶液轉化回收其中的鉛，制成碳酸鉛后再返回浸取工序重復使用，轉化鉛后的浸出渣可用于高爐煉鐵原料，實現資源循環利用。
2.根據權利要求1所述的一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，其特征在于所述的轉化劑可以單用硫磺或硫化鈉或硫化鋇或硫化鈣，或任意兩種或兩種以上的組合；用量為原料中鐵酸鋅含量的0. 2 1倍質量比。
3.根據權利要求1所述的一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，其特征在于所述的攪拌磨反應器為炭鋼或不銹鋼制作，球磨介質為剛玉球或不銹鋼球。
全文摘要
一種堿性浸出含鐵酸鋅廢渣或貧雜鋅礦的方法，將轉化劑與原料同時加入攪拌磨反應器，原料與球磨介質的質量比為1∶10～30，轉化劑與原料中含鐵酸鋅的質量比為0.2～1∶1；攪拌速度400～800r/min，活化轉化反應時間1～3h，使原料中的鐵酸鋅轉化為硫化鋅；再向攪拌磨反應器中加入堿濃度為2～8mol/L的堿溶液和碳酸鉛，機械攪拌浸出1～2h，經過濾使固液分離；浸出液經傳統的電解方法提取金屬鋅后直接循環于下一個浸取流程；過濾得到的浸出渣經碳酸鈉溶液轉化回收其中的鉛，制成碳酸鉛后再返回浸取工序重復使用，轉化鉛后的浸出渣可用于高爐煉鐵原料，實現資源循環利用。本發明克服了低溫條件下鐵酸鋅在堿溶液中基本不能溶解的難題，成本低，易控制，無環境污染。
文檔編號C22B3/12GK102534208SQ20111037951
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者吳雯杰, 周媛, 張承龍, 王景偉, 白建峰 申請人:上海第二工業大學