铅冶炼烟灰的综合利用.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 1 3 铅冶炼烟灰的综合利用 杨绍文，曹耀华，李琦，高照国 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州4 5 0 0 0 6 摘要利用某铅冶炼厂产生的烟灰，以硫酸为浸取剂，采用适当的添加剂使Z n 浸出率达到9 9 ％，经除杂 净化、碳酸氢铵沉淀制取了纯度大于9 8 ％的氧化锌，同时浸渣含P b 达到4 0 ％以上，可作为炼铅原料。 考察了硫酸浓度、添加剂种类及加入量、温度等对浸出率的影响。 关键词烟灰；添加剂；浸出渣；氧化锌 中图分类号T F 8 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 7 ～7 5 4 5 2 0 0 7 0 3 一O o l 3 0 3 R e s e a r c ho nM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fZ i n cA s hf r o mL e a dM e t a l l u r g y Y A N GS h a o w e n ，C A OY a o h u a ，L IQ i ，G A OZ h a o - g u o Z h e n g z h o uI n s t i t u t eo fM u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fM i n e r a lR e s o u r c e s ，C A G S ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ．C h i n a A b s t r a c t T h ez i n ca s ho fl e a dr e f i n e r yi su s e da sr a wm a t e r i a la n dv i t r i o la sl e a c h i n ga g e n t ，t h ez i n c l e a c h i n gr a t ei s99 ％，t h e nt h ez i n co x i d ew i t h 9 8 ％p u r i t yi sm a d eb ya m m o n i u mb i c a r b o n a t ep r e c i p i t a t i o np r o c e s s 。T h ef o l l o w i n gf a c t o r so nt h ez i n cl e a c h i n gr a t ea r ed i s c u s s e dnd e t a i l s u l f u r i ca c i dc o n c e n t r a t i o n ，a d d i t i v ea n dt e m p e r a t u r e 。e t c ． K e y w o r d s Z i n ca s h ；A d d i t i v e ；L e a c h i n gr e s i d u e s ；Z i n co x i d e 受资源紧张、锌精矿产量有限等因素的影响，国 内锌精矿供给仍然紧张。综合利用低品位氧化矿、 次氧化矿、锌渣、锌灰等逐渐引起企业的重视。锌烟 灰是铅、锌冶炼过程中的一种中间产物，它是由回转 窑挥发、贫化处理铅鼓风炉渣、湿法浸锌渣等所产生 的。以河南某铅冶炼厂产生的烟灰为原料，采用硫 酸浸出净化除杂碱式碳酸锌沉淀工艺制备 氧化锌，为了提高Z n 浸出率并满足铅冶炼原料含 Z n 小于9 ％的要求，采用关键技术使Z n 浸出率提 高到9 9 ％以上，浸渣含Z n 小于5 ％，含P b 达到 4 0 ％以上，满足铅冶炼对原料的要求，实现了该原料 的综合利用。 1试验 1 ．1 试验原料和试剂 试验用烟灰主要化学成分 ％ Z n7 0 ．2 0 ，P b 作者简介杨绍文 1 9 6 5 一 ，男。河南原阳人，副研究员。硕士 5 ．8 9 ，F e0 ．2 3 ，A s 0 ．3 0 ，C d0 ．0 3 0 ，S b0 ．1 2 ，C u 0 ．0 2 0 ，M n0 ．0 0 2 ；浸出剂一硫酸；添加剂氯酸 钠、次氯酸钙、过氧化氢；除杂剂过氧化氢，沉淀 剂碳酸氢铵。 1 ．2 试验原理 烟灰中除含Z n 外，还含P b 、F e 、A s 、S b 、C u 、C d 等，大多以氧化物形态存在，与硫酸反应，生成可溶 性硫酸盐；杂质F e 、S b 、A s 主要以F e 3 、S b O ；3 _ 和 A s O 。3 _ 形式进入溶液。P b 2 以P b S O 。进入浸出 渣[ 川。溶液中的F e 经水解形成F e O H 。胶体， S b O 。3 册和A s O 。3 _ 被F e O H 。胶体吸附共沉降。 净化后的硫酸锌溶液与碳酸氢铵反应生成碱式碳酸 锌沉淀，经洗涤、烘干、煅烧得到氧化锌。主要反应 式为 M e O H 2 S 0 4 一M e S 0 4 H 2 0 1 2 F e 2 2 H H 2 0 2 2 F e 3 2 H 2 0 2 万方数据 1 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 F e 3 3 0 H F e O H 3J ， 3 3 Z n S 0 4 6 N H 4H C 0 3 Z n C 0 3 2 Z n O H 2 H 2 00 3 N H 4 2 S 0 4 5 C 0 2 4 Z n C 0 3 2 Z n O H 2 H 2O 全3 Z n O I C 0 2 十 3 H O 5 1 ．3 探索试验结果 进行了硫酸用量、浸出温度、浸出时间等探索试 验，硫酸用量对浸渣含Z n 和Z n 浸出率的影响见图 1 。 冰 瓤 求 妞 图1 酸量对渣含锌和锌浸出率的影响 F i g ．1 T h ee f f e c to fH 2S 0 4a m o u n t o nZ nc o n t a i n i n gi nr e s i d u e a n dZ nl e a c h i n gr a t e 由图1 看出，硫酸用量为理论量时，可得到较好 的试验结果，再增加浸出剂用量已无意义。另外，以 硫酸为浸出剂时，常温和加温浸出对渣含锌和锌浸 出率影响不大。 浸出时间试验结果见表1 。 表1 浸出时间试验结果 T a b l e1T e s tr e s u l t sa b o u tl e a c h i n gt i m e 不管常温或加温浸出，延长时间Z n 浸出率提 高不明显，渣含Z n 仍达不到铅精矿对Z n 含量的要 求，必须进一步降低渣中的含Z n 量。为得到较稳 定的试验结果，浸出时间选定1 ．5h 。 2 条件试验及结果 2 ．1 添加剂对浸出试验结果的影响 在探索试验基础上，试验确定加入适当的添加 剂以强化锌的浸出。加入添加剂氯酸钠量为矿量的 2 ．0 ％，浸出试验结果常温浸出时渣含锌2 0 ．2 0 ％、 含铅3 3 ．4 2 ％，锌浸出率9 5 ．6 5 ％；7 5 ℃浸出时渣含 锌5 ．6 5 ％、含铅4 1 ．3 6 ％，锌浸出率9 9 ．1 1 ％。常温 浸出时，氯酸钠的加入对浸出效果影响很小；力口热时 加入添加剂可使渣含Z n 显著降低，原因可能是原 料中少量的难浸出组分在添加剂的作用下生成易于 浸出的物质。 2 ．2 添加剂种类和数置对浸出试验结果的影响 加热 7 5 ℃ 条件下添加剂种类与Z n 浸出率试 验结果表明Z n 浸出率都能达到9 6 ％以上，在成本 消耗相同的情况下，以氯酸钠效果最好。氯酸钠用 量与渣含Z n 和Z n 浸出率关系见图2 。 冰 ≈ N 钿 趔 永 、 婚 丑 嬲 雨 氯酸钢用量 矿重 ，％ 图2 氯酸钠用量与渣含Z n 和Z n 浸出率关系 F i g ．2 T h ee f f e c to fa d d i t i v ea m o u n t o nz i n cc o n t a i n i n gi nr e s i d u e s a n dz i n cl e a c h i n gr a t e 由图2 结果看，使用添加剂，渣含锌最低可降至 1 ．5 ％，锌浸出率可达9 9 ％以上；从技术经济综合考 虑，以添加2 ％的氯酸钠为宜。 2 ．3 加温浸出重复试验结果 浸出温度7 5 ℃，2 ％氯酸钠，浸出重复试验结果 见表2 。 表2 浸出重复试验结果 T a b l e2T h er e p e a t e dt e s tr e s u l t so fl e a c h i n g 表2 数据看出，渣含Z n 在同样条件下有波动， A s 、P b 入渣比例相对稳定，这主要与操作过程料液 的黏稠程度不同有关，为保证料液浓度和操作顺行， 试验控制液固比4 ～5 ，锌的溶浸结果差别较小。 2 ．4 常温浸出渣的二次浸出试验 常温浸出因渣含Z n 高、含P b 低，加入添加剂 仍不能改善其浸出效果，对常温浸渣进行加温、加添 加剂的二次强化浸出试验，结果见表3 。结果表明 渣含Z n 可以从约2 1 ％降到1 ．6 ％～5 ．0 9 ％；渣含 P b 由3 2 ％增至4 0 ％～4 2 ％。 下转第1 9 页 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年3 期 1 9 表6 技术经济指标 T a b l e6T h et e e h n i c a la n di n d u s t r i a li n d e x 5结论及建议 1 本工艺具有净化、除铁负担轻，过程简单，这 样设备省，投资少等优点。半工业试验基本达到预 期目的，获取了工业生产设计中要求的各项数据，经 过8 次循环试验证明，废电解液返回不影响浸出率、 电解过程及电锌质量； 2 锌的平均浸出率9 0 ．8 2 ％，直接回收率约 8 9 ．4 4 ％，浸出过程中F e 、G e 、S i 、A s 、S b 、P b 均进入 浸出渣，而Z n 、C u 、C d 等进入浸出液中； 3 电锌产品中杂质C u 、C d 、S b 、A s 、N i 、C o 、P b 和F e 含量很低，均≤O ．0 0 0 2 ％； 4 吨锌主要原材料消耗为 t 焙砂1 ．1 8 ，液 氨0 ．4 1 ，锌粉0 ．0 5 0 ，添加剂G A 0 ．0 0 2 3 、T B 0 ．0 0 3 8 ，E C0 ．0 3 5 ，吨锌电能消耗≤31 0 0k W h 参考文献 [ 1 ] 彭德富．调整产品结构是解决我国干电池污染的主要途 径[ J ] ．环境保护，2 0 0 1 5 3 3 3 5 ． [ 2 ] 池克．无汞锌粉的现状及展望口] ．电池工业，2 0 0 0 2 8 5 8 7 ． [ 3 ] 杨声海，唐谟堂．Z n I I 一N H ，一N H 。c 1 一H 2 0 体系电 积生产金属锌[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 1 1 7 9 ． 上接第1 4 页 表3 常温浸渣的二次浸出试验结果 T a b l e3T h el e a c h i n gr e s u l t so ft h el e a c h e ds l a g 2 ．5 净化 浸出后的溶液主要含有杂质F e 、A s ，采取加入 过氧化氢并控制适宜条件去除杂质。试验结果表 明随除杂剂用量从1 ．5 1 ％增加到3 ．4 8 ％，F e 的去 除率变化不大 ～9 8 ％ ，A s 的去除率较高 9 9 ．6 ％ ，兼顾二者，选择了除杂剂用量为2 ．3 2 ％。 2 ．6 碱式碳酸锌和氧化锌制备 将碳酸氢铵溶液加入净化后的硫酸锌溶液中， 沉淀得到碱式碳酸锌经洗涤、烘干、煅烧得到产品氧 化锌。试验控制条件常温2 ～3h ，p H6 ．5 ～7 ，Z n 沉淀率9 5 ．6 6 ％；经8 5 0 ℃煅烧1 ．5h ，产品氧化锌中 杂质P b O 和C d O 较低，分别为0 ．0 0 1 6 ％和 0 ．0 2 4 ％，氧化锌纯度平均9 8 ．5 8 ％。 3结语 1 采用关键技术解决了铅冶炼烟灰资源中少 量难溶锌的溶出问题，Z n 浸出率达9 9 ％以上，渣含 锌约5 ％，试验产品氧化锌纯度大于9 8 ％。 2 采用加温、加添加剂和常温浸渣二次浸出工 艺，不仅降低渣含锌，还提高了渣含铅量，使该原料 得到综合利用。 参考文献 [ 1 ] 梅光贵．湿法炼锌学[ M ] ．湖南长沙中南大学出版社， 2 0 0 1 3 2 ． 万方数据