[发明专利]一种湿法处理烟道灰的方法

说明书

技术领域

本方法属于固废、危废资源利用领域。针对我国有色冶炼行业产生的大量烟道灰同时富含多种有价元素(如Cu、Zn、As、Pb、Bi)及有害元素(如As、Cd)的特点，提出一种湿法的水洗-磁选-酸浸-梯级分离工艺，实现了各元素的初步分离。在大幅提高Cu、Zn、As浸出率的情况下，使Pb、Bi等元素富集到渣相中。通过对水洗液中Zn、As分离工艺优化，实现了砷的无害化处理及锌的选择性分离。酸浸液通过置换、结晶过程得到Cu、Zn产品；酸浸渣通过除杂、碱浸、电解过程得到Pb、Bi产品。

研究背景

有色冶炼行业副产的高砷烟道灰是一种典型的多金属危险废弃物。由于砷含量较高，在火法工艺中，其回用价值已不大。如何处理该类危险废弃物一直是相关企业亟需解决的排放达标难题。该类危废通常富含多种有价金属，特别是稀有贵金属和重金属等，因此，仍具有较高开发利用价值。目前，普通烟道灰的处理方式多为火法或者火法-湿法相结合的工艺路线，有价元素利用率低、附加值不高，且不适用于处理高砷类烟道灰。由于，烟道灰中某些砷物种在水中或其它溶剂中有较大的溶解度，为此，本发明提出了一种先通过水洗预处理分离一部分砷，再通过磁选选出一部分铁，实现铁的回收利用，最后通过酸浸-梯级分离过程，实现各有价元素逐步分离的全湿法处理含砷烟道灰新工艺。经该工艺处理后，Cu、Zn、As的总浸出率分别达到98％、98.7％、93.2％。水洗液经硫酸铁-氧化钙-氨水三级除砷后，砷的脱除率可达98.9％，而Zn的损失率仅为9.09％。同时，通过水洗-磁选预处理后，可有效降低整个工艺流程的酸耗。本方法初步实现了Cu、Zn、As和Pb、Bi的有效分离。开发出了一条绿色清洁、高附加值产品生产新路线。

发明内容

本发明针对有色金属冶炼行业产生的烟道灰凾需绿色高效利用这一重大需求，提出了一种湿法的水洗-磁选-酸浸-梯级分离的烟道灰处理工艺。

该方法的总工艺路线如下：烟道灰原料与水在≤6:1的液固比，≤90℃的温度，≤2小时的时间下反应后，趁热过滤，滤液逆流洗涤三次后利用沉淀法进行Zn、As分离，滤渣在≤400mT下进行磁选，将磁选出的非铁磁性物质与硫酸和硝酸的混合溶液反应，在液固比≤6:1，反应温度≤80℃，反应时间≤3小时下进行浸出，滤液通过置换、结晶过程得到Cu、Zn产品，滤渣通过除杂、碱浸、电解过程得到Pb、Bi产品。

三级逆流水洗液中Zn、As分离工艺如下：将水洗液与H₂O₂(浓度30％)以H₂O₂/As摩尔比≤2.6:1，在20-40℃温度下，反应0.5小时，再与Fe₂(SO₄)₃以Fe₂(SO₄)₃/As摩尔比≤1:1，在60-90℃的温度下，反应0.5-2小时，趁热过滤,滤液再与CaO以CaO/As摩尔比≤3:1，在30-60℃的温度下，反应0.5-2小时，趁热过滤,滤液再与与氨水以NH₃·H₂O/As摩尔比≤10:1，室温下反应2小时，取出过滤。

以上发明的总工艺参数在如下条件下更优：

(1)水洗温度为70-90℃，时间为1.5-2小时

(2)水洗时,液固比为3:1-6:1

(3)磁选时磁场强度为200mT

(4)酸浸时，混酸的体积比为：H₂O:浓H₂SO₄:浓HNO₃＝100:50:(8-15)

(5)酸浸温度为70-80℃，时间为2-3小时。

三级逆流水洗液Zn、As分离工艺参数在如下条件下更优：

(1)一级硫酸铁除砷时，H₂O₂的浓度为30％，H₂O₂/As摩尔比为1.1:1-2.6:1，室温反应0.5小时；Fe₂(SO₄)₃/As摩尔比为1:3-1:1，温度为70-90℃，时间为1.5小时

(3)二级除砷时，Ca/As摩尔比为1.5:1-3:1，温度为50-60℃，时间为2小时

(4)三级除砷时，NH₃·H₂O/As≤10:1，温度为室温，时间为2小时

样品的分析结果：