[发明专利]一种湿法炼锌中浸渣镉高效浸出的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程与冶金工程交叉领域，具体涉及一种湿法炼锌工序中从中浸渣中高 效浸出镉的方法。

背景技术

自然界中镉很少有独立的矿产，常伴生于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。我国锌产量世 界第一。目前国内锌冶炼企业多采用常规湿法炼锌工艺，主要包括锌精矿氧化焙烧-浸出-电 积工艺。锌精矿中常伴生8～15％左右的铁，焙烧工序中锌、镉不可避免转化为铁酸锌及铁酸 镉。铁酸盐具有正八面体尖晶石结构，常规中性及酸性浸出条件下，锌、镉铁酸盐难以溶解。 锌浸出渣处理方法主要包括火法和湿法工艺。常规火法工艺如回转窑法需要在1000℃以上高 温下将铁酸锌还原为锌蒸气，锌蒸汽经氧化收集后返回锌浸出工序。该工艺流程简单，但能 耗高、劳动强度大、锌回收率不高，环境污染严重，且回转窑渣中铁及稀有金属难以回收， 造成大量含铁回转窑渣堆积。鉴于中浸渣中部分锌镉铁酸盐难以溶解，20世纪70年代热酸 浸出被广为采用，即用高温(>90℃)高酸(浸出终点残酸一般大于30g/L)浸出代替酸性浸 出，可将常规浸出流程中未被溶解进入浸出渣中的锌、镉的铁酸盐及硫化物等溶解，从而提 高锌、镉的浸出率。但是高温高酸条件下，锌、镉铁酸盐强制溶解，酸、能量消耗大，造成 工艺负荷及处理成本加大。因此，如何从锌冶炼中浸渣中低耗高效地实现铁酸盐的浸出，实 现镉的富集，防治或避免镉的分散污染，是锌冶炼工业中镉污染防治工作中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种将锌焙砂中浸渣中镉高效浸出的方法。锌焙砂中浸渣为锌焙砂 中性浸出阶段剩余渣，其主要成分为中性浸出阶段难以浸出的锌、镉铁酸盐及部分未溶解的 镉、锌氧化物。本方法不仅能解决常规锌湿法冶炼过程中镉铁酸盐分解难题，同时避免常规 高温高酸浸出工序中酸及能耗较高的问题。

一种湿法炼锌中浸渣镉高效浸出的方法，包括以下步骤：

中浸渣经细磨后加入硫酸溶液，并通入SO₂气体保持一定压力和温度条件下还原浸出， 冷却后收集浸出液与剩余渣混合物，过滤，滤液沉铁后用于回收镉。

所述的中浸渣经细磨后过200目筛。优选粒度控制在0.01～0.05mm不低于85％。

上述还原浸出体系浸出温度：60-95℃。

上述还原浸出体系硫酸浓度：50-90g/L。

上述还原浸出体系二氧化硫分压100-250kPa。

上述还原浸出体系液固比：5:1-15:1(mL/g)。

上述还原浸出体系搅拌速度400rpm。

上述还原浸出体系浸出反应时间：1-2.5h。

上述还原浸出反应后向高压釜冷却管中通入冷却水直到釜内温度降至25℃，收集浸出液 与剩余渣混合物，过滤，滤液沉铁后电积法回收镉。

本发明的基本原理及优势：

本发明基于以下化学反应原理：

CdO+H₂SO₄＝CdSO₄+H₂O(1)

H₂SO₄+ZnFe₂O₄+2H₂SO₄＝ZnSO₄+2FeSO₄+3H₂O(2)

H₂SO₃+Cd_xZn_(1-x)Fe₂O₄+2H₂SO₄＝(1-x)ZnSO₄+2FeSO₄+xCdSO₄+3H₂O(x＝0～1)(3)

锌精矿经氧化焙烧后，锌、镉部分转化为铁酸锌和铁酸镉。中性浸出阶段，锌、镉氧化物大部分被浸出，镉铁酸盐由于具有正八面体尖晶石结构而难以在此工序浸出。中浸渣中镉物相分析分别见表1和表2。热力学计算结果表明，硫酸体系中铁酸盐与SO₂的还原分解反应的且随着温度的增加，不断减小，说明硫酸体系下铁酸镉的SO₂还原分解反应可以自发进行。通过控制合适的酸度和温度，可以得到理想的镉浸出率，为后续的浸出液中铁资源化利用创造必要条件。