专利名称：氧压酸浸法处理锌湿法冶金净化废渣的制作方法
技术领域：
本发明涉及氧压酸浸溶解锌湿法冶炼过程中产生的净化渣中的重金属，特别 适用于溶解回收锌湿法冶炼中产生的铜镉渣、镍钴渣，还可以应用于溶解含重金 属的电子废弃物、其他重金属冶炼废渣。
背景技术：
锌湿法冶炼过程主要由矿物焙烧生产焙砂、焙砂的硫酸浸出和浸出液电积生 产金属锌等几个步骤组成，由于所使用的硫化锌矿中往往伴生有其他金属如铜、 镉、钴等，因此浸出液中除锌外还含有这些杂质离子，为保证以后金属锌电积过 程的顺利进行，需要在电积前对浸出液进行除杂。现有的除杂方法是采用锌粉置 换，置换一般分为两段，第一段置换主要是除铜镉，产生的废渣称为铜镉渣，第 二段置换目的是除去微量的镍和钴，产生的废渣称为镍钴渣。置换净化产生的渣 包含金属锌、铜、镉、钴、铁等金属，可以作为原料生产铜、镉、钴等金属，并 回收其中的锌。
目前在这类渣的处理方法是先用硫酸溶解，使可溶于硫酸的金属锌、镉、钴 溶解进入溶液，然后通过置换沉淀等手段将其中的不同金属分离提取出来，由于 金属铜不溶于稀硫酸，金属铜保留在渣中，通过火法冶炼处理。在这个过程中， 锌净化渣的硫酸浸出是关键步骤，但现有的直接稀硫酸溶解法存在明显的缺点， 首先由于硫酸溶解金属的过程中会产生大量氢气，氢气易燃易爆的特性使操作过 程十分危险，而混在渣中的砷、锑等元素在此条件下还会生成剧毒气体砷化氢和 锑化氢，严重危害工人健康，并对环境造成危害；其次由于在渣的堆存过程中部 分金属铜被氧化成为氧化铜，会被硫酸溶解进入浸出液中，不但使浸出液的处理 过程更加复杂，而且使渣中的金属铜含量降低，影响火法处理效率；此外由于硫 酸浸出过程中，渣中的铁也会进入溶液，因此浸出液必须除铁，增加了处理步骤。
3氧压酸浸法是在高压氧气存在条件下用硫酸浸出金属废渣，由于高压氧气的 氧化作用，在浸出过程中不产生氢气和其他有毒气体，并使包括金属铜在内的全 部重金属被快速溶解到溶液中，而浸出液中的铁被氧化为三价铁，在加热条件下 形成沉淀，容易从溶液中除去，减少后续除铁负担，形成的浸出渣中不含易溶有 毒重金属元素，可以直接填埋处理。氧压酸浸锌置换渣工艺中所有金属通过湿法 提取，取消了火法处理步骤，简化了流程。综上，利用氧压酸浸法处理锌湿法冶 炼过程中产生的净化渣，具有处理效率高、操作费用低、简便易行、无二次污染 等优点。
在锌置换渣处理方面，国内报道较多， 一般采取直接酸浸的方法，通过控制 酸度进行选择性浸出，浸出过程中往往会产生剧毒砷化氢气体，有专利采用添加 氧化剂的方法强化浸出(中国专利，申请号99115282.4)，但需要在操作过程中 添加强氧化剂过硫酸钠，增加了操作步骤、流程较长、钴回收率低。国外目前湿 法冶金渣处理方面仅有少量采用火法处理技术的设备专利(美国专利，申请号 94101927.6)。在氧压处理湿法冶金废渣技术方面，有与本专利类似的用氧压法 处理铜阳极泥专利(中国专利，申请号200510011022.9 )，但处理废渣性质不同。
发明内容
本发明的目的，是提供一种利用加压氧化酸浸法浸取锌湿法冶金净化废渣中 有价重金属的工艺，该工艺具有处理效率高、操作费用低、简便易行、无二次污 染等优点。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案将锌净化渣粉碎磨细后调浆， 加入衬钛高压釜中，密闭条件下加入一定量硫酸，加热，然后通入高压氧气或压 縮空气，在高压氧气和硫酸的共同作用下使废渣中的锌、铜、镉、钴等有价金属 溶解，高压氧气和加热条件使渣中浸出的二价铁氧化为三价并发生水解沉淀，从 浸出液中除去。
实现本发明的步骤是(1)将废渣粉碎、细磨、调浆；(2)将调浆后的物料 加入高压釜中，加入100g/L—400g/L的硫酸，控制温度在95 — 150。C; (3)通入 工业用氧或压縮空气，调整压力为0.2—l.OMPa，浸取45 — 120min后出料；(4) 进行固液分离，浸出渣中残余的锌、铜、镉、钴总含量低于0.5%，溶液中杂质铁含量低于0.1g/L。
锌净化渣氧压浸出过程中的主要化学反应式如下 2 Cu+ 2 H2S04 + 022 CuS04 + 2 H20
2 Zn+ 2 H2S04 + 02 — 2 ZnS04 + 2 H20
2 Cd+ 2 H2S04 + 02 — 2 CdS04 + 2 H20
2 Co+ 2 H2S04 + 02 — 2 CoS04 + H20
4 FeS04 + 02 + 2 H2S04 — 2 Fe2 (S04)3 + 2 H20
Fe2(S04)3+6H20^~^2Fe(OH)3 i +3H2S04
本发明的有益效果为因为采用氧压酸浸法处理湿法冶金锌净化渣，可以加 快渣中锌、镉、钴等金属的浸出速度，提高浸出率；由于在高压釜中采用氧化酸 浸，浸出过程中基本不产生氢气和砷化氢及锑化氢等危险有害气体，减少了操作 危险性和有害气体对工人的伤害；浸出液中的二价铁被氧化形成三价铁，并在高 温下水解形成沉淀，从浸出液中除去，减少了浸出液处理过程中的除铁负担；氧 气的作用可以使铜镉渣中金属铜被硫酸溶解直接进入浸出液，减少了处理含铜渣 的步骤。采用氧压浸出代替现有的直接酸浸法可以使处理流程简化，减少设备投 资，降低污染，提高金属回收率。
图1为本发明氧压酸浸法处理锌湿法冶金净化废渣的工艺流程简图。 其中A净化废渣 B球磨机 C调浆池
D耐酸高压釜 E工业硫酸 F工业用氧
具体实施例
实施例1:锌湿法冶金净化过程中产生的铜镉渣，含铜10%、镉15%、锌
20%、钴0.1%、铁6%。
将块状渣破碎，磨至一IOO目，加水调浆，加入2L衬钛高压釜中，加入300g/L 硫酸，密闭；通入工业氧气至表压为0.4MPa,搅拌升温至120°C ，保温反应120min。 铜、锌、镉的浸出率都在99.5%以上，渣中残余的铜含量小于0.2%，浸出 液中铁含量低于0.1g/L，可以不用除铁，直接进行有价金属分离提取。实施例2:湿法冶金净化过程中产生的镍钴渣，含锌40%、镉和钴均为O.l
%，铁为6%。
将渣破碎，磨细至一100目，加水调浆，加入2L衬钛高压釜中，加入300g/L 硫酸，密闭；通入工业氧气至表压为0.4MPa，搅拌升温至120°C ，保温反应120min。 锌、镉、钴的浸出率都在99.9%以上，渣中残余锌镉钴重金属总含量小于 0.1%,浸出液中铁含量低于0.1g/L，可以不用除铁，直接进行有价金属分离提 取。
实施例3:锌湿法冶金净化过程中产生的铜镉渣，含铜11%、镉12%、锌 26%、铁7%。
将块状渣破碎，磨至一IOO目，加水调浆，加入2L衬钛高压釜中，加入300g/L 硫酸，密闭；通入工业氧气至表压为0.2MPa，搅拌升温至130°C ，保温反应150min。 铜、锌、镉的浸出率都在99.5%以上，渣中残余铜含量小于0.1%，浸出液 中铁含量低于0.1g/L。
权利要求
1.氧压酸浸法处理锌湿法冶金净化废渣的工艺，其特征在于锌湿法冶金净化渣分为两种，一种是一段净化产生的铜镉渣，另一种是二段净化产生的镍钴渣，含有铜、锌、镉、钴、铁等重金属，难以完全溶解于稀硫酸；工艺主要由直接硫酸溶解、加压氧化硫酸溶解两部分组成，具体步骤为(1)直接硫酸溶解阶段，采用稀硫酸在搅拌条件下对净化渣进行溶解，使部分金属溶解；(2)加压氧化硫酸溶解阶段，向反应器内充入高压氧气，提高温度，使有价金属完全溶解，铁被氧化形成沉淀。
2. 根据权利要求l所述的加压氧化法处理锌冶炼净化渣的工艺，其特征在于原料浆浓度为100—400g/L，使用硫酸浓度为200—500g/L，控制最终pH为0_4。
3. 根据权利要求l所述的加压氧化法处理锌冶炼净化渣的工艺，其特征在于反应器采用耐酸高压釜，充气后最初表压为0.1 — 1.0MPa，温度控制在85 140°C ，反应时间控制在1 _3小时。
4. 根据权利要求1所述的加压氧化法处理锌冶炼净化渣的工艺，其特征在于锌净化渣是锌湿法冶炼过程中由锌粉置换铜镉产生的铜镉渣。
5. 根据权利要求l所述的加压氧化法处理锌冶炼净化渣的工艺，其特征在于锌净化渣是锌湿法冶炼过程中由锌粉置换镍钴产生的镍钴渣。
6. 根据权利要求1所述的加压氧化法处理锌冶炼净化渣的工艺，其特征在于所充气体为压縮空气，或富氧空气，或工业氧气。
全文摘要
本发明采用氧压浸出法处理锌湿法冶金过程中产生的净化渣，包括置换除铜镉产生的铜镉渣和置换除镍钴产生的镍钴渣。即在耐酸高压釜中，在通入高压氧气的条件下，用硫酸浸出锌净化渣。与常用的直接酸溶法相比，此方法具有浸出率高、处理速度快、不产生有毒有害气体、可以在浸出过程中同时除铁等特点，可以明显改善现有工艺条件，减少污染，降低生产成本，也为其它含重金属废渣处理提出了新的方法。
文档编号C22B3/00GK101550485SQ20081010326
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者张广积, 方兆珩, 超 杨, 毛在砂, 禹耕之, 韩宝玲 申请人:中国科学院过程工程研究所