[发明专利]微波-超声波联合回收高铁、高铅浸出渣中锌的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种利用微波焙烧结合超声波强化浸出从高铁、高铅浸出渣中回收锌的方法，属于微波和超声波应用技术领域。

背景技术

锌的用途十分广泛，在国民经济中占有重要的地位，锌的熔点较低，熔体流动性好，有较好的抗腐蚀性能，主要用于镀锌工业，常作为钢铁的保护层，如镀锌的板材管件等，其消耗量占世界锌消耗量的50％。我国是世界第一产锌大国，而国内锌常见矿中常伴生有8～15%的铁。目前锌厂的常规冶炼工艺：焙烧-浸出-电积，在焙烧常规过程中，铁不可避免和焙砂中的锌氧化生成铁酸锌。因铁酸锌的化学性质稳定，常规湿法冶金中的酸浸很难完全溶解铁酸锌，常需要高温，高压浸出条件进行处理；而锌矿中也常见伴生有铅，在焙烧及浸出工程中生成难溶于酸的硫酸铅，在浸出过程中覆盖在颗粒表面，阻碍锌于酸的反应；因上述硫酸铅及铁酸锌物质的存在，导致锌的总体回收率仅有75～80%，且产生大量浸出渣。

为解决湿法浸出渣铁酸锌中锌的回收问题，目前主要的湿法和火法工艺有烟化法（201010286118.7），还原焙烧（201110096566.5），电热法（91107379.5），热酸浸出法（201110286158.6），但都不够完善，火法工艺一般存在劳动强度较大，锌回收率不高，能耗大，环境污染严重等问题，并且在常规加热过程需要较高的温度和较长的反应时间（201010611028.0），且由于高温所形成的固溶体具有较高的硬度，给后期磨矿带来一定的困难，后续难以采用常规方法回收其中的有价金属，造成大量炉渣堆积；现有的湿法工艺存在工艺复杂，设备要求高，一次投入成本较高等问题。并且高酸，高温条件提高了运行成本，并使得大量的铁元素进入溶液，造成电积液处理负担及工艺负荷增加，同时对硫酸铅的存在也没有较好的处理方法。因此，锌冶金行业目前迫切需要一种能有效解决上述问题的工艺方法。

发明内容

本发明针对现有生产过程中存在的问题及不足，提出了一种微波还原焙烧结合超声波强化浸出的工艺方法，以锌烟尘浸出渣为原料，先经过微波配碳还原焙烧，破坏铁酸锌的结构，降低了后续浸出所需的条件，再利用超声波空化所产生的的机械效应，对酸浸颗粒表面的硫酸铅进行剥离，从而使得锌的回收率大大提高，本方法不仅分别针对锌冶炼过程中存在的铁酸锌和硫酸铅提出了微波配碳还原及超声波强化浸出工艺，而且减少大量浸出渣堆存造成的环境污染问题。

本发明通过下列技术方案实现：一种微波-超声波联合回收高铁、高铅浸出渣中锌的方法，经过下列各步骤：

（1）取高铁、高铅浸出渣，再加入其质量1～7%的碳粉，混匀后经微波加热至550～950℃后恒温1～3小时，然后停止加热，并通入N₂保护气氛以防止四氧化三铁氧化，直至温度降至100℃以下，得到还原后浸出渣；

（2）将步骤（1）所得还原后浸出渣，以液固比为3～8：1加入浓度为70～170g/L的酸液，在45～85℃下，再对混合液以超声波辐射进行强化浸出1～3h，经固液分离得到浸出液，再对浸出液进行后续净化，经电积回收金属锌。

所述步骤（2）的酸液为硫酸溶液。

所述步骤（2）的超声波辐射的条件是：超声波频率为20～25KHz，每升混合液分配的超声波功率40～160W。

本发明的优势：

（1）微波具有穿透性、选择性加热的特点，能直接作用在金属氧化物上，降低所需的反应温度，缩短反应时间，节省能源，降低成本，具有很强的市场竞争能力。

（2）由于碳为强吸波性物质，所以均匀配碳可使得物料升温均匀，避免局部烧结现象。

（3）超声波辐射阶段产生大量的热，提供酸浸温度条件，无需额外加热。

（4）相比常规热酸浸出，明显缩短了浸出时间，降低了浸出酸度和浸出温度，能回收90～98%的锌。

（5）本发明克服了高铅，高铁体系下锌回收率低的难题，流程简单，处理效果好，能高效回收锌等有价金属，解决大量废弃渣堆存造成的环境污染及资源浪费问题。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为高铁、高铅浸出渣的XRD图谱。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1