用全湿法工艺处理红白镉尘的研究.pdf

3 用全湿法工艺处理红白镉尘的研究 姜澜王德全林茂森 东北大学，沈阳1 1 0 0 0 6 摘要处理红白镉尘的硫酸化焙烧一浸出工艺不仅环境污染严重．操作条件恶劣，而且造 成设备腐蚀．我们研究了用中性浸出一氧化热酸浸出全湿法冶叠工艺处理红白镉生的方法．考察 丁氧化热礁授出的工艺参数，在最佳条件下．锌、镉总浸出率均可达9 5 ％左右． 关键词红白镉尘；中性浸出；氧化热酸浸出 中圈分类号T F S l 9文献标识码A 葫芦岛锌厂火法炼锌过程产出的红白镉 尘采用硫酸化焙烧一浸出工艺进行处理． 硫酸化焙烧工序产生的烟气中含有大量的硫 化氢、二氧化硫、硫和水蒸气，这不仅造成环 境污染，操作条件恶劣，设备腐蚀严重，而且 在排放中产生的硫磺堵塞管道，造成后部受 阻．为了根治烟害，彻底改善操作条件，本 研究采用全湿法工艺取代现有的硫酸化焙烧 一浸出工艺。本工艺的最大好处是砍掉硫酸 化焙烧工序，从根本上解奂现有流程所造成 的一系列危害问题．此外，现有流程的主要 产品是硫酸锌，这种产品销路不好。采用全 湿法流程后，将改变产品方案，浸出得到的 硫酸锌溶液可直接送电解锌厂生产电锌．因 此，采用全湿法流程处理红白镉尘不但能消 除污染，改善劳动条件，而且能提高产品的 经济效益。采用全湿法工艺处理红白镉尘， 只需砍掉酸化窑，在现有浸出流程的基础上 - 稍加改造即可实现。 1原理 红白镉尘是锌精矿焙烧得到的烟尘，经 x 射线衍射分析，其主要物相成分有Z n O ， P b S 、Z n S 、C d S 、Z n O F b 2 0 hP b O 和P b S O 。 从原料的物相组成可以看出，红白镉尘 成分复杂，既含有容易浸出的氧化锌，又含 有难以浸出的铁酸锌和硫化物。对于硫化矿 浸出，常用的方法有高压氧化浸出o ’和常 压氧化浸出，后者又称氧化热酸浸出，根据 所采用氧化剂的不同包括铁盐法o ～”，铜盐 法。，软锰矿法0 1 等方法．此原料的物相组 成特点是还原性物质硫化物和氧化性物质铁 酸锌共存，这是采用自身氧化浸出技术可利 用的条件。浸出过程的化学反应为 Z n C d O H 2 S O 。 z a C C d s 0 4 H 2 0 1 五1 0 F e A 4 H z S O ‘ Z n S 0 4 F e 捋0 0 3 4 H p 2 Z n C d S F e 2 s O 也 Z n C d s O ． 2 F e S 0 4 S o 3 反应 1 在低温低酸的中性浸出条件下 即可进行，反应 2 必须在热酸中进行。在 热酸浸出过程中，铁酸锌中的铁溶解进入溶 液形成的F b “马上与硫化物反应，使硫化 锌，硫化镉中的锌和镉进人溶液 反应3 。 这种无需外加氧化剂，利用自身物料特点进 行氧化热酸浸出豹方案是本研究的关键所 在。 2实验 2 ．1原料实验原料为葫芦岛锌厂的红自镉 万方数据 4 尘，其主爱化学成分列于寝l 中。粒度 一7 4 l t m 占9 5 ％以上， 表1戴白镉尘的主要诧攀成分f ％ 元素嚣nC d P b F eS 窘量弘8 45 ．9 82 2 ．3 9 9 968 3 五2工艺流程从原料特点出发，兼顾现有 工芑流程的具体情况，本研究采用两段浸 瓣工艺整理红自镰盎王。王琶流程蠲蚕l 鬃 示。 繇巍强垒 广 匝习困 厂k ] r L _ 睦墨量堡垦堕 t 邈电解锌厂 另行处理 矬蛊系羲} 拖鞋出 垩 圄较锯和硫 圈1念湛法工学处理缎白镉尘溅程 3实验结果及讨论 叁l孛健澄篷牵缝浸出鹃鏊豹是游麓建 白镉尘中的氧化锌。实验条件为搅拌速度 4 0 0 r ／m i n 、黢辩比O ．4 4 温度6 0 ℃、渡围比4 l 、漫出时闯l h ．准此条件下。锌和镛的漫 出率分别为7 7 ．8 ％翱7 6 ，2 ％，铁的中性浸出 零为1 4 ．5 ％。 3 ．2氧化热酸浸出氧化热酸浸出撼本研 究的关键。实验固定搅拌速发为4 0 0 r ／r a i n 、 液陶毙4 l ，考察了始酸浓骧、温度、潢寤酵 闻等因素对浸出率的的影响。 f { ，楚黢浓度对浸窭搴的彩璃纛湿囊 9 0 ℃，浸出时间2 h 的条件下，考察不阊始酸 浓发对浸出的影响。结果见阑2 。从图中可 蕊看出 始酸浓度8 魄l 对，锌，镉浸辫率分 苓 姗 麓 瓣 0 遗 蒜鏊{ 辞， 圈2始酸浓度对浸出率的影响 剿茭1 5 ，骐％稳1 3 ，8 2 ％；始酸浓建2 0 0 9 ／l 时，锌、镉浸出率分别为1 8 ．7 5 ％和 1 6 ．8 5 ％。以后再增大酸度，锌镉浸如率几乎 没有变像，但铁的浸击辜帮随酸度增太丽掇 高显著．当始酸浓度为2 4 0 9 ／1 时，铁的浸出 率达到翳，2 5 ％，瓣土中性疑出封铁纳畏出枣 1 4 ．4 6 ％。铁的总浸出率达到9 8 ％。始酸浓度 对铁的浸出率影响较大的原因是由于中性浸 出渣中辩铁主要潋铁酸锌辩形态存在，蟊铗 酸锌中的铁比镩难于浸出o ’．在9 0 ℃的祭 糌下，镁黢锌孛的锌在较低的敬度下就可以 浸出。丽铁必须柱高酸下才可能较究全建浸 出。因丽提高酸度对铁的浸出十分有利。 f 2 瀑废砖授出辜辩影响在考察湿度 对浸出精的影响时，固定始酸浓度为2 0 0 9 ／l ， 浸出时阕2 h 。锌，镉及铁的浸出率髓温度的 变化蔑律翔匿3 所示。旗藩中霉越看出，程 氧化热醴浸出过程中，温度对锌，镉的浸出 率影睫鞍太。疆罄温度豹辩离，镑辐漫出枣 呈显著上升趋势，且在5 5 ～7 5 ℃的范喇 内，锌镉浸出率提高较快，在8 5 ～9 5 ℃的 范匿海，锌镉浸如率趋予平稳。在蜜验温寝 范围内，铁的浸出率也有明显变化。由此可 班推鲠，氡托热黻浸出瀑囊要在8 5 ℃以 上，才能获得满意的锌．黼浸出率。这是由 于铁酸锌和硫化锌的浸出过程是在动力学 嚣8 ，掇嵩湿度燕耱逮反斑进行鳇蠢兹措蘧， 午甲龟丽 万方数据 5 丑厦 ℃ 圈3 温度对浸出率的影响 3 时间对浸出率的影响图4 为在始 酸浓度2 0 0 ，浸出温度为9 0 ℃的条件下， 锌，镉、铁浸出率随时间的变化规律。从图 中可以看出，浸出3 0 r a i n 时，锌的浸出率达 1 5 ．4 1 ％，浸出1 ．5 h 后，浸出率达1 8 ％，以后 浸出率变化趋于平稳。镉与铁浸出率的变化 规律与锌一致．这说明在高温高酸条件下， 铁酸锌的浸出以及F e ”对Z n S 、C d S 的氧化 速度都是比较快的．可见F c “是非常有效 的氧化荆． 甚 * 丑 琳 召 卤 时问f m i n 图4时间对浸出率的影响 4 结论 i 丑 理 1 红白锅尘的中性浸出条件为搅拌速 度4 0 O ／m i n ，始酸浓度1 1 魄 。浸出温度6 0 ℃，液固比4 l ，浸出时间l h 。在这种条件 下，锌、镉浸出率分别为7 6 ．8 0 ％和7 6 ．2 2 ％， 铁的浸出率1 4 ．4 6 ％。 2 氧化热酸浸出条件为搅拌速度 4 0 0 r ／r a i n ，始酸浓度2 0 吧 ，浸出温度9 0 ℃，液固比4 1 ，浸出时间1 ．5 l l 。在此条件 下．锌，镉浸出率为1 8 ．6 5 ％、1 6 ．7 5 ％，铁的浸 出率7 8 ．7 7 ％。全湿法流程锌、镉的总浸出 率为9 5 ．4 5 ％、9 2 ．9 7 ％。 3 由于锌精矿原料成分不稳定。可能造 成红白镉尘中铁、硫含量的变化。如果其中 的铁酸锌作为氧化剂含量不足。可加入少量 二氧化锰作为补充氧化剂． 4 从以上分析可以看出，用全湿法工艺 取代硫酸化焙烧一浸出工艺是可行的。这 一方案无需添加新设备，工艺容易实现，不 仅能彻底消除硫酸化焙烧带来的一系列问 题，而且还能够取得一定的经济效益． 参考文靛 l L i m p oJ L ，e ta 1 ．H y d x o m e t a l l u r g y ，1 9 9 2 ，2 8 2 1 4 9 2 ． 2 E z c q u i e lC r u zS A N C H E Z ．e ta 1 ．资潦e 素 村，1 9 9 7 ．1 1 3 6 3 l _ 3M a j h mH ．M e t a l l u r g i c a la n dM a t e r i a l s T r a n s a c t i o n sB ．1 哪．蜘1 慨 4H I R o S H IM A ⅡM A ．Y A S U m R 0A W A K m A ．M e t a l l t t r g i c a l T r a n s a c t i o n sB ．1 9 8 毛 t T B 6 2 l _ 5C r u n d w e l lF K ．H y d r o m c t a l l u r g y ．1 9 8 7 。l 9 2 2 7 2 4 2 6V e r b a a nB ．r u n d w e l lF K ．R e p o r t2 0 3 8 , № f i o n a lI n s t i t u t ef o rM e t a l l u r g y ，R a n d b u r g ， 1 9 8 n 7马荣骏．温法炼铜技术．长沙湖南科学技术出版 社。l 螂． 8D A SS C ．S A H O OP K ,R A OP K ． H y d r o m e t a l l u r g y ，1 9 8 2 , 8 3 5 ． 9 徐采栋．林蓉．王大成．锌冶金物理化学．上海科 学技术出版社，1 9 住 万方数据