[发明专利]一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保利废领域，尤其涉及一种以氧化锌精矿为原料的湿法炼锌工艺的酸浸废渣重金属无害化处理制取新型硫酸盐胶凝材料的方法。

背景技术

电解锌是现代经济建设中不可或缺的一种金属材料，但电解锌生产过程中产生的废渣—锌酸浸渣等对环境水、土的污染已触目惊心，早已触发大量的群体事件，引起了政府的高度重视，对锌渣的有效治理也已成为了许多局域环境的重大难题，亦列入国家863重点工程课题研究得以验收，但各地电解锌酸浸渣的处理，至今仅限于筑库填埋和锌酸浸渣中的有价金属的提取。

客观上，电解锌因所用的原料不同、工艺方法不同，导致产生了不同矿物成份的不同的电解锌酸浸渣。当前，我国电解锌生产工艺流程主要可以分为两大类，以中国“锰三角”电解锌生产为例，按原料不同，生产工艺分为两类。

第一类，是以次氧化锌为原料的生产工艺，包括的工序为碱洗、中性浸出、氧化除铁、酸性浸出、中性浸出液净化、锌电积、锌熔铸工序。

以次氧化锌为主要原料的工艺方法产生的锌酸浸渣含大量的锌、铅等重金属元素，主要矿物成份为硫酸铅和硫化锌，同时含有一定量的稀贵金属如In、Ga、Ge、Ag等，属一类危害固体废弃物。这类锌酸浸渣当前的资源化合理利用方法主要集中在提取有价金属，且一直是国内外的研究热点之一。目前国内外对于这类锌酸浸渣的资源化利用工艺主要有：

（1）高温还原法

高温还原法主要是在高温条件下利用还原介质例如煤粉等对铁酸锌等进行还原，使之进入烟气或熔体中进行回收，包括回转窑法（又称威尔兹法）、氯化烟化法、硫酸化焙烧法、熔炼法、奥斯麦特技术等。我国主要采取回转窑法，如吉首的吉庄环保、建磊等用回转窑在处理酸浸渣，效果不理想，废气SO₂排放极难处理且腐蚀大、废渣仍需填埋或找出路，主要是以国家补贴来生存。客观上二次污染或多次污染的问题严重存在。

（2）高温高酸浸出法

以高温（95℃-100℃）强酸（浸出终点残酸大于40g/L）浸出的湿法工艺对锌酸浸渣进行处理。但浸出同时，溶液中含有大量的铁离子，根据溶液中除铁工艺的不同，高温高酸浸出法又可细分为黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法三种。目前该工艺主要是国外例如挪威、澳大利亚等国家使用较多，处理过程中环保难度大。

（3）浮选法

浮选回收酸浸渣中银的方法于1973年在日本用于工业生产，随后在1978年又提出了硫酸化焙烧锌酸浸渣再浮选银工艺。我国株洲冶炼厂也在1982年开始采用浮选法回收锌酸浸渣中的银。浮选回收银工艺是在酸性条件下，利用硫化矿捕收剂，捕收浮选将含银的硫化矿物，以达到富集回收银矿物的目的。由于浮选法具有投资少、效果好、流程简单等优点，世界上很多国家如比利时、日本、加拿大等都采用浮选法回收银。但客观上存在二次污染和多次废渣的处理问题。

（4）氨浸法

利用氨的选择性浸出，将锌酸浸渣中的锌全部浸出，通过相关工艺制成高纯氧化锌、纳米氧化锌或立德粉等相关材料，具有经济价值，但环保难度与废渣的处理仍是问题。

(5)其他方法

主要有全湿法工艺及堆浸法，在国内的某些企业有所应用，但其具有流程长、投资大、二次污染大等缺点。

显然，尽管存在不同程度的二次污染和剩余废渣的处理，以次氧化锌为原料的工艺方法产生的锌酸浸渣因含有价金属较高而可以用不同的方法再利用。

第二类，是以氧化锌精矿为原料的—氧化锌湿法炼锌的生产工艺，其分为浸出、溶液净化、电解沉积、阴极锌熔铸四个工序。

浸出工序：氧化锌精矿粉通过一段中性浸出后矿浆送去中性浓密机沉清，得到的中性上清液送去净化。中性浓密底流进行二段酸性浸出。

反应原理如下：

ZnO+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂O+20.8千卡

Zn+H₂SO₄→ZnSO₄+H₂↑+37.2千卡

经酸性浸出后得到的矿浆进行酸性浓密，上清液返回中性浸出用，底流经压滤后，得到的滤液返回中性浸出用，经压滤后的浸出渣—锌酸浸渣，送至渣库填埋。

氧化锌精矿原料中作为杂质而存在的氧化亚铁、氧化铁、氧化铜、氧化镉、氧化镍等生成硫酸盐进入溶液中，高铁盐一般反应终点可以水解为沉淀。