[发明专利]一种钢铁厂含锌烟尘制取电锌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁厂固废资源的综合利用领域，尤其涉及一种钢铁厂含锌烟尘湿法处理制取电锌的方法。

背景技术

钢铁生产过程中产生大量的含锌烟尘，无法有效回收和利用，且其中含有少量的有毒重金属铅和镉，形成潜在的环境隐患；因此，清洁、高效地回收钢铁厂含锌烟尘中有价金属则显得更加重要。

钢铁厂含锌烟尘湿法处理制备电锌方法主要有酸法、氨法和碱法；酸法的优点在于浸出速度快，不足之处在于酸法对烟尘中杂质Ca、Mg、Fe和Si不具有选择性，因而酸浸时酸耗高，浸出液中杂质含量高，浸出液净化复杂，且酸浸体系对人体伤害较大，设备防腐有一定要求（可参见张荣良,李凤连.从钢铁厂含锌烟尘湿法回收锌的研究现状及存在问题[J].湿法冶金,2014,33(3):165-167.）；氨法和碱法的优点在于其选择性浸锌能力，两种方法对烟尘中Ca、Mg和Fe均具有选择性，因而其试剂消耗少，浸出液净化除杂简单，便于后续电积工序的进行；但两种方法均有其不足之处，氨法处理过程中无法回避氨的挥发问题，现场操作环境恶劣，对人体伤害大（可参见中国专利CN101289706A）；碱法处理过程需要在强碱性条件下进行，强碱性体系对人体有伤害大，且对设备防腐有一定要求（可参见中国专利CN100417475C）。

发明内容

为克服现有钢铁厂含锌烟尘湿法处理制取电锌方法的不足，本发明的目的是提供一种工艺流程简单，无污染的钢铁厂含锌烟尘湿法处理制取电锌的方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：在弱碱性氨基乙酸盐水溶液中，利用配体氨基乙酸根离子（H₂NCH₂COO^-简写为Gly^-）与含锌烟尘中的金属离子配合能力的差异，选择性浸出钢铁厂含锌烟尘中有价金属Zn、Pb和Cd，浸出液用锌粉还原净化后得铅镉富集渣，净化后的浸出液直接进行电积得电锌，所得电锌纯度大于99wt%，电积残液可返回浸出。

具体工艺过程及参数如下：

1浸出

钢铁厂含锌烟尘中锌主要以氧化锌（ZnO）形式存在，少量以铁酸锌（ZnFe₂O₄）形式存在，锌在浸出过程中主要反应如下：

（1）

（2）

锌浸出的同时，钙、镁、铁及硅不溶解，而铅和镉的氧化物溶解进入浸出液：

（3）

（4）

浸出条件：弱碱性氨基乙酸盐水溶液中的氨基乙酸根离子总浓度为1~6mol·L^-1，浸出时液固比（体积mL/重量g）为3:1~10:1，浸出pH值7＜pH＜10，浸出温度25~85℃，浸出时间2~6h，浸出完成后固液分离，浸出渣水洗后返回钢铁系统配料烧结，洗水收集待用，浸出液进入下一步净化工序。

用于浸出的弱碱性氨基乙酸盐水溶液中的配体氨基乙酸根离子，以氨基乙酸（H₂NCH₂COOH）加入时，用氢氧化钠（NaOH）调整体系pH值7＜pH＜10至7~10；以氨基乙酸钠（H₂NCH₂COONa）加入时，用氨基乙酸调整体系pH值至7~10，此时，弱碱性氨基乙酸盐水溶液中的氨基乙酸根离子总浓度为氨基乙酸和氨基乙酸钠中氨基乙酸根离子浓度之和，配合剂水溶液中配体氨基乙酸根离子总浓度为1 ~6mol·L^-1。

净化除杂

用锌粉将浸出液中Pb和Cd还原沉淀，锌粉用量为还原Pb和Cd理论量的1.2~4倍，净化后液进入下一步电积。

（5）

（6）

3 电积

以不锈钢板为阳极，铝板为阴极在电解槽进行净化后液的电积提锌，阳极反应：

（7）

阴极反应：

（8）