[发明专利]一种铁矾渣综合回收锌的方法

说明书

技术领域

本发明属于锌湿法冶炼技术领域，涉及一种锌湿法冶炼系统铁矾渣综合回收锌的方法。

背景技术

世界炼锌方法分为火法和湿法两大类。其中，湿法炼锌的优点是较好地满足了环保要求，劳动条件好，金属回收率高，产品质量高，易于实现大规模的连续化、自动化生产。目前，湿法炼锌产量占世界总锌产量的85％以上。然而，湿法炼锌工艺过程会产生大量的浸出渣，浸出渣过滤后仍夹带着大量的含锌溶液。由于这部分溶液中含锌高，渣中夹带的锌量高，有很大的回收利用价值。

为了有效地回收利用浸锌渣中的有价元素，国内外专家学者进行了较为广泛的研究，开发了多种工艺方法，归纳起来有以下几种：回转窑烟化法、选冶联合法、热酸浸出-沉铁法、熔炼-萃取法、氯化烟化法、合金法等。目前，我国湿法炼锌厂主要采用回转窑烟化法和热酸浸出法处理浸锌渣以回收浸锌渣中的有价元素。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁矾渣综合回收锌的方法，该方法具有流程简短、操作简单、成本低廉和环境友好的优点，能够经济处理锌浸出渣，显著地增加企业经济效益。

本发明的主要原理为，铁矾渣经过“酸性洗涤—中和除铁—萃取提锌”的方法，使其中可溶锌得到进一步回收。

浸锌渣中所含Zn主要是夹带的浸出液中的ZnSO₄，为水溶性锌，用水即可将其洗出。本方法的重点是如何从洗渣水中把锌提取出来，溶剂萃取是其核心技术。本发明在锌溶剂萃取研究的基础上，提出浸出渣直接水洗-净化-萃取提锌的工艺流程，该工艺还未见相关报道。

其中，水洗采用低浓度的硫酸水溶液(含H₂SO₄2～20g/L)。

净化采用熟石灰[Ca(OH)₂]中和水解除铁。选取熟石灰作为中和剂，因为熟石灰易获得，且不容易产生过中和，中和的溶液pH值最大小于6，完全符合除铁过程的要求。熟石灰在中和反应过程中不产生气体，杜绝了冒槽的风险。熟石灰固体颗粒还能为Fe(OH)₃的沉淀提供核心，增加了Fe(OH)₃沉淀时的晶核颗粒数，有利于Fe(OH)₃的沉淀和团聚。

萃取采用P204-煤油做有机相。P204是属于酸性磷类萃取剂，可通过调节溶液的pH值提高锌的萃取效果。

与传统的锌浸出渣处理工艺相比，该工艺具有流程简短、操作简单、成本低廉和无污染的优点，能够经济处理锌浸出渣，具有显著地经济效益和社会效益。

本发明的目的通过下列技术方案实现。

一种铁矾渣综合回收锌的方法，包括以下步骤：

(1)铁矾渣酸性洗涤：铁矾渣加入稀硫酸进行常压搅拌洗涤，液固分离得到洗涤后液。

(2)洗涤后液中和除铁：向洗涤后液中加入石灰乳，中和除去洗涤后液中的铁离子，中和除铁后液固分离得到除铁后液。洗涤后液含Fe较高，会明显影响萃取-反萃过程。采用熟石灰中和溶液中的游离酸，使Fe³⁺水解而被除去。

(3)除铁后液溶剂萃锌：采用P204-煤油做有机相，萃取除铁后液中的锌离子。可以通过调节溶液的pH值提高锌的萃取效果。

(4)反萃：将负载锌离子的有机相反萃，锌离子进入反萃液返回锌湿法冶炼主系统。

步骤(1)中，铁矾渣含锌由不溶锌和水溶锌组成，不溶锌主要成分为：ZnS、ZnO·Fe₂O₃等，水溶锌的主要成分为ZnSO₄。通过对主系统所产铁矾渣进行充分搅拌酸性洗涤，可以降低渣中水溶锌含量，提高锌回收率。酸性搅拌洗涤控制硫酸浓度为2～20g/L，洗涤周期10～80min，洗涤温度15～85℃，洗涤液固比3～7∶1。在此条件下Zn回收率>70％，渣含锌<1％，溶液含锌2～7g/L，溶液含铁<0.2g/L。常压搅拌洗涤过程中，有价金属Zn、Fe的可溶盐及部分氧化物进入溶液。

步骤(2)中，搅拌洗涤后液加入熟石灰进行中和除铁，中和后液中铁离子浓度<5mg/L，锌离子浓度2～7g/L。中和除铁的反应条件为：反应温度20～90℃，反应时间0.5～6h，控制溶液终点pH2～5。在该条件下，除铁后液Fe<5mg/L，Zn损失率<2％，主要化学反应方程式如下：

Ca(OH)₂+H₂SO₄＝CaSO₄↓+2H₂O