[发明专利]机械活化定向还原选择性浸出含铁酸锌废渣中锌的方法

说明书

本发明公开了一种机械活化定向还原选择性浸出含铁酸锌废渣中锌的方法，该方法利用机械活化使废渣中的铁酸锌晶格发生畸变和缺陷，将铁酸锌定向还原为易溶于酸的ZnO和不易溶于酸的Fe₃O₄，使锌进入溶液而铁留在渣中。本发明选择性实现了锌的浸出，减少危险废物的产生，减少了锌冶炼的时间与成本，使Zn²⁺在低酸浓度下最大限度浸出，而铁则以四氧化三铁的形式留在渣中，从而从源头上解决锌湿法冶炼过程中铁矾渣的问题。

技术领域

本发明涉及湿法炼锌技术，尤其是涉及一种机械活化定向还原选择性浸出含铁酸锌废渣中的锌的方法。

背景技术

锌冶炼主要包括火法和湿法。其中，80%以上的锌冶炼采用湿法，采用“焙烧-浸出-净化-电积”工艺。锌精矿经沸腾炉焙烧后得到了锌焙砂，经过浸出、净化、电沉积之后得到锌锭。锌焙砂主要成分包括铁酸锌(ZnFe₂O₄)、ZnO，其中ZnO易溶于酸，在较低的酸浓度下就可以浸出，因而湿法炼锌过程中，铁酸锌的存在是造成锌浸出率低的主要原因。ZnFe₂O₄是一种尖晶石结构，性质比较稳定，不溶于稀酸和碱。研究表明，浸出时间为150 min ~ 180min，浸出温度达到75 ℃，硫酸浓度达到120 g/L时铁酸锌才开始溶解，但是在高酸浓度下铁也被浸出进入到溶液中，引入了杂质，增加了后续提炼锌的步骤。同时溶液中Fe³⁺的增加导致溶液电位增加，进而抑制了铁酸锌分解。在湿法炼锌工艺中，将锌焙砂中浸之后得到的锌中浸渣经热酸浸得到酸浸液，酸浸液再经过预中和得到的预中和液利用铁钒法除铁后会得到一种危险废物——铁钒渣。铁钒渣中含有大量的Ga、Ge、In、Ag和Fe等有价金属，因此锌焙砂未得到有效处理，不仅浪费大量的Ga、Ge、In、Ag和Fe等有价金属资源，同时产生的锌浸渣会占用大量的土地，最后产生的铁钒渣对环境也有着严重的威胁。如中国专利CN101748289 A公开了一种湿法炼锌的中性浸出方法，该方法虽然锌的浸出率可达75%，出渣量少，但是所用酸浓度高达180 g/L。

火法炼锌工艺中，铁酸锌可以在高温下被C、SO₂等还原成Fe₃O₄和ZnO，但是该法易过还原成ZnO和FeO或ZnO和Fe。中国专利CN 103276197 A公开了一种锌焙砂闪速还原焙烧的方法，该发明虽然改进了能效高的问题，能实现锌焙砂中铁酸锌快速彻底分解还原（1 ~3 s），但是仍存在过还原问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械活化定向还原选择性浸出含铁酸锌废渣中的锌的方法。该方法是以传统湿法炼锌为基础，利用球磨机将含铁酸锌废渣进行机械活化，使含铁酸锌废渣中的锌定向还原选择性浸出，并让铁以Fe₃O₄的形式留在渣中。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：一种含铁酸锌废渣中锌的浸出方法，至少包括如下步骤：

S₁、将含铁酸锌废渣与还原剂以一定比例加入球磨罐中，球磨后得到机械活化的物料；

S₂、在搅拌下，将机械活化的物料在一定质量浓度的H₂SO₄溶液中浸出；

S₃、浸出反应完全后，抽滤、干燥。

一种含铁酸锌废渣中锌的浸出方法，至少包括如下步骤：

S₁、将含铁酸锌废渣加入球磨罐中，球磨后得到机械活化的物料；

S₂、在搅拌下，将机械活化的物料与还原剂置于一定质量浓度的H₂SO₄溶液中浸出；

S₃、浸出反应完全后，抽滤、干燥。