利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法

利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法
【专利摘要】公开了利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法。利用Fe(OH)3在pH3.0～5.4时能与砷酸生成FeAsO4沉淀的特性，通过浸出原料中的铁，再经氧化、水解反应生成Fe(OH)3，从而实现从溶液中除去砷的目的。具体过程包括根据高砷氧化锌和钢铁厂锌灰两种原料的砷、铁、锌元素化验结果，计算两种原料的使用量，并配好原料，经过浆化、浸出、调pH值、过氧碳酸钠氧化除铁砷、中和、压滤、净化后再进行蒸发结晶，最终得到合格的硫酸锌产品。砷则在冶炼过程中进入冶炼废渣固化，实现无害化。
【专利说明】利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法。
【背景技术】
[0002]根据铅锌行业“十二五”专项规划，到2015年我国铅的冶炼能力将达到550万吨，年产精铅300万吨以上。同时，在铅的冶炼过程中，每年可产生品位60%~70%的氧化锌55万吨，其中锌含量达到30万吨以上。由于这种低级氧化锌中砷的含量高达1.5%~2.5%,而砷及其化合物均为剧毒物质，故饲料级、农肥级甚至是部分用于工业生产的硫酸锌产品都对砷含量提出了十分严格的要求，国标要求砷含量在5PPm以下，国外(特别是欧盟和北美)的要求则更为苛刻。因为除砷技术不过关，这就极大地制约了这种工业废料在硫酸锌等化工行业中的重复回收使用。
[0003]目前，脱除这种低级氧化锌中的砷，大多采用了多膛焙烧炉焙烧、回转窑煅烧等火法冶金技术手段，但这些方案的设备投资巨大，脱砷效率也不理想，次氧化锌返烧结配料时，粉尘大且含砷高，造成环境污染.。另外，湿法除砷的方法较多，由于各种方法反应条件不同，针对的砷的化合价态也不同，故适用的对象也不同。如一般工业废水治理除砷，先会将溶液用石灰调节至中性或碱性，这时可以采用硫化沉淀法除砷，其原理是As3+和As5+均与S2 一生成硫化盐沉淀，但该两种沉淀在酸性环境下是不能优先于硫化锌生成的，故不能用于硫酸锌生产。再如电解锌生产过程中，采用二氧化锰氧化As3+，使其生成As5+，As5+再与金属离子结合成砷酸盐沉淀，从而达到除砷的目的，但该法会引入Mn2+离子，使硫酸锌溶液呈淡红色，这对硫酸锌产品外观质量是有害的，需要再用高锰酸钾除Mn2+，这样一来成本增加较多，操作也比较繁琐。也有用加石灰生成Ca3 (AsO3) 2沉淀方法除砷的，但该沉淀较易溶于酸，故应用于硫酸锌生产时不能将砷完全除去。还有用高锰酸钾来除砷的，但高锰酸钾与As2O3进行生成As2O5的反应， 只能适用于中性或碱性环境，应用于硫酸锌生产时也不能将砷完全除去；如高锰酸钾与AsO33+进行反应，则会生成Mn2+离子，也不适用于硫酸锌生产。故以上几种方法也不能用于高砷氧化锌中的砷。
[0004]钢铁厂在炼钢过程中会产生大量的含锌烟灰，其中锌含量为30%左右，铁含量则高达40%以上。这种原料具有铁高锌低的特点，由于铁的氧化物大多易被硫酸浸出，所以特别不适合采用酸性浸出技术对铁锌进行分离实现回收锌的目的。除了个别企业偶有尝试外，基本上没有用于硫酸锌生产的成功例子。目前常用的处理钢铁厂锌烟灰技术就是采用回转窑还原挥发脱锌，生产低级氧化锌，铁进入炉渣，从而达到铁锌分离。也有个别企业采用氨性或碱性浸出的方法生产碱式碳酸锌，但规模都不大。
[0005]CN101665265A(申请号200910044355.X)公开了一种利用高砷氧化锌和钢铁厂锌
灰生产硫酸锌的方法，其中使用过氧化氢作为氧化剂。但是，反应速率缓慢，氧化效果不太理想，且工艺不容易控制，还有安全隐患:过氧化氢属于危险化学品及有毒有害物质，是爆炸性强的氧化剂。过氧化氢自身不燃，但能与可燃物反应放出大量热量和气氛而引起着火爆炸。过氧化氢与许多无机化合物或杂质接触后也会迅速分解而导致爆炸。同时，过氧化氢被发现有致癌性，可致人体遗传物质DNA损伤及基因突变，并与多种活性氧所致疾病有密切关系，如老年帕金森氏病、脑中风、动脉硬化及糖尿病性肾病和糖尿病性神经性病变，还可导致或加重白内障等眼部疾病，通过呼吸道进入可导致肺损伤。因此使用过氧化氢操作复杂:需穿戴适当的防护服、手套和护目镜或面具。
[0006]过氧碳酸钠，是把空气中的氧气分离出来激活，与苏打结合形成稳定的颗粒，溶于水后，每克过氧碳酸钠产生4.46X 1021个活性氧粒子,活性氧非常活泼,在水中高速运动，能够快速的将As3+氧化成As5+，Fe2+氧化成Fe3+。同时，过氧碳酸钠为固态没有任何危害性，运输和使用十分方便，其分解产物是氧气和碳酸盐，对环境没有任何污染。

【发明内容】

[0007]本发明利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中的砷和生产硫酸锌的方法，可应用于饲料级硫酸锌(一水硫酸锌或七水硫酸锌)生产，也可用于微肥级硫酸锌及部分对含砷有特殊要求的工业级硫酸锌，也可生产普通工业级硫酸锌产品。同时，达到两种废渣同时综合回收利用的目的。
[0008]本发明的技术方案是:一种利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法，包括原料成分分析，依据最佳除砷条件合理配料、硫酸浸出、调pH中和、过氧碳酸钠快速氧化除铁砷、压滤、净化、浓缩结晶，具体步骤如下:
[0009]A)对钢铁厂锌灰进行预处理除铁，使得钢铁厂锌灰中的铁含量为低于25wt%，优选为1-22重量％，更优选5~20重量％，优选8~18重量％，更优选10~16重量％。优选通过利用磁选机对钢铁厂锌灰原料进行磁选来进行预处理。磁选机原理为:磁选机主要由圆筒、辊筒、刷辊、磁系、槽体 、传动部分6部分组成。矿浆经给矿箱流入槽体后，在给矿喷水管的水流作用下，矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区。在磁场的作用下，磁性矿粒发生磁聚而形成磁团或磁链，磁团或磁链在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，磁团或磁链，在随圆筒旋转时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在磁团或磁链中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来，最终被吸在圆筒表面的磁团或磁链，随圆筒转到磁系边缘磁力最弱处，被刷辊卸到槽中。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外。技术参数:筒径600mm,筒长1200mm.筒表平均磁感应强度为100~600mT。鉴于本工艺是预处理除铁，优选采用湿式磁选法进行，同时只采用一步磁选。
[0010]B)根据高砷氧化锌和钢铁厂锌灰两种原料的砷、铁、锌元素化验结果，将两种原料配合，使得配合后的总原料的铁:砷摩尔比为10~30:1，优选为15~25:1，更优选17~20:1。对原料成分进行分析，考虑到原料来源、批次、固基含量等因素，先对高砷氧化锌和钢铁厂锌灰(预处理后)两种原料的砷、铁、锌元素等含量进行分析，根据高砷氧化锌和钢铁厂锌灰两种原料的砷、铁、锌元素化验结果，计算两种原料的使用量，使得配合后的铁:砷摩尔比达到上述范围。
[0011]C)硫酸浸出:将配好的原料投入浸出槽，先用水(浆化时液固比(水:(高砷氧化锌+钢铁厂锌灰)的重量比)取3~10:1，优选4~9:1，更优选5~8:1，更优选6~7:1)将原料浆化(优选浆化5分钟~I小时，优选10-20分钟)，再加浓硫酸进行浸出，浓硫酸的加入量为原料(高砷氧化锌和钢铁厂锌灰的总重量):硫酸的重量比为1:0.6~1.5,优选1:0.7~1.2，优选1:0.8~1.0，进行反应。反应时间2小时以上，优选2~20小时，更优选3~10小时，更优选3~6小时，反应温度优选维持在40~95°C，更优选60~85°C，更优选70~80°C。优选，浸出终点pH值为2.5-4.5，例如3-4。
[0012]D)调pH值中和:浸出完成后，在同一反应槽中用工业氧化锌(例如以粉末或碎块的形式)调节溶液pH，控制溶液pH在3.0~5.0范围、优选3.5~4.5 (优选约4.0)范围，进行反应(10分钟~5小时，优选20分钟~2小时，优选0.5~I小时)。
[0013]E)过氧碳酸钠快速氧化除铁砷，在步骤D)之后获得的物质中加入过氧碳酸钠，边搅拌边反应，使砷的氧化物生成沉淀，相对于100重量份原料总重量(高砷氧化锌和钢铁厂锌灰的总重量)，过氧碳酸钠的用量为0.5~7重量份、优选I~6重量份,优选2~5重量份，例如3或4重量份。原料中的砷主要是成As3+以As2O3形态存在。当砷被一起浸出后，在无氧化剂的条件下，三价砷很难除掉，当As3+被氧化成As5+后，在有Fe3+、Zn2+等存在下，便会生成相应的难溶砷酸盐而被除去。本步骤利用这一原理，在过氧碳酸钠的作用下，As3+被快速氧化成As5+，Fe2+被快速氧化成Fe3+，再生成相应的难溶砷酸盐；同时，Fe (OH) 3本身具有吸附和絮凝的作用，能够将砷快速除去。按比例加入适当过氧碳酸钠，同时，快速搅拌(例如80-100r/min)，反应20分钟~I小时，优选30-50分钟，使砷的氧化物生成沉淀。
[0014]F)压滤:砷氧化沉淀完成后，用石灰水调节溶液pH值至4.0~6.5，优选5.0~
6.0，优选约5.2~5.8，反应例如10分钟~2小时，优选20分钟~1.5小时，更优选0.5~I小时。取样检测总铁< 50mg/L、砷含量< 2mg/L，即可将溶液压滤，获得硫酸锌滤液和滤渣，其中滤渣为铅渣，送铅冶炼厂回收处理；
[0015]G)净化、浓缩结晶:压滤后得到的硫酸锌滤液采用常规的锌粉置换方法进行净化作业，锌粉用量为I~6g/每L滤液、优选1.5~5g/L、优选2~4g/L (如3g/L)，使溶液中各种杂质如铜、镉、铅发生沉淀而被除去至合格水平，并可回收铜等金属，净化后的硫酸锌溶液再进行蒸发结晶，最终得到合格的硫酸锌产品。
[0016]本发明的工艺原理如下:
[0017](I)根据原料(除铁后)铁砷含量，选择合适的铁砷搭配比例，再根据锌、铁、砷的不同浸出特性，选择适当的浸出PH终点(例如pH3.0~4.0)，使可溶锌的浸出率保持在很高水平，而砷的浸出率保持较低。
[0018](2)利用活性氧非常活泼，在水中高速运动，能够快速的将As3+氧化成As5+，Fe2+氧化成Fe3+。
[0019](3)利用Fe(OH)3在pH3.0~5.4时能与砷酸生成FeAsO4沉淀的特性，通过浸出原料中的铁，再经氧化、水解反应生成Fe (OH)3,从而实现从溶液中除去砷的目的。
[0020]整个工艺过程发生的主要反应如下:
[0021]①原料中的铁与硫酸反应，生成各种铁盐:
[0022]Fe203+3H2S04=Fe2 (SO4) 3+3H20
[0023]Fe304+4H2S04=2Fe2 (SO4) 3+FeS04+4H20
[0024]FeCHH2SO4=FeSO4+H2O
[0025]②原料中的锌与硫酸反应进入溶液:[0026]ZnCHH2SO4=ZnSO4+H2O
[0027]③原料中的砷在酸性条件下与水发生反应，生成相应砷酸或亚砷酸:
[0028]As2O3 + 3H20 = 2H3As03
[0029]As2O5 十 3H20 = 2H3AsO4
[0030]④Fe2 + 的氧化:2Fe2+ + 02+4H+ = 2Fe3 + + 2H20
[0031]⑤亚砷酸的氧化:2H3As03+02=2H3As04
[0032]砷的脱除反应:
[0033]H3AsO3 + 4Fe (OH) 3=Fe405 (OH) 5As I +5H20
[0034]本发明对高砷原料适应性广泛，解决了有些工艺除砷不彻底、或引入其它杂质的问题，并保证了产品质量，对创建资源节约型、环境友好型企业也有较大推动作用，在硫酸锌生产行业具有较好的示范推广价值，可有效防范AsH3中毒事故，实现清洁生产，避免了砷造成的二次污染。
[0035]本发明集浸出、除砷于一体，无需设单独的除砷工序，减少了有害渣一砷渣的产生，整个生产过程只产生一种洛一铅渣，该渣含铅在35%~45%之间，可直接返回做铅冶炼厂的原料，砷在铅冶炼过程中进入冶炼废渣固化，实现无害化。此外，本工艺生产过程系湿法生产，没有有害废气和粉尘产生。生产过程也不产生废水，洗渣水、洗滤布水均回收用于浸出补充水。
[0036]本发明根据原料化学成份特性，合理利用不宜单独在硫酸锌生产中使用的两种含锌原料，有效实现了资源的综合回收利用，并具有明显的经济效益和社会效益。
[0037]本发明可充分利用现有的铅氧化锌和钢铁厂锌灰资源组织硫酸锌生产，铅锌回收率高，其中铅氧化锌中锌的直接回收率可达95%以上，钢铁厂锌灰因含不溶性铁酸锌高，但其直接回收率也可达到75 %~85 %，铅的直接回收率可达98 %以上。本生产过程产生的铅渣送铅冶炼厂后，又可将渣中98%的铅、75%的锌回收，铁也可做造渣熔剂，砷则大部分固化于冶金炉渣中，实现了砷的无害化处理。从整个大生产循环系统来看，铅氧化锌中锌的总回收率可达97 %以上，钢铁厂锌灰总回收率可达92~96 %。
[0038]目前钢铁厂锌灰通过挥发窑还原挥发处理的锌回收率可达85~90 %，但每生产一吨锌金属量要消耗8~10吨煤，而且损失于窑渣中的锌、铅无法回收，只能弃去。由此可见，利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌方法可充分利用资源、发挥循环经济优势，具有十分明显的节能减排效果。
[0039]目前，采用本发明生产硫酸锌，各项技术经济指标良好，产品各项指标均能达到HG2934 - 2000 (饲料级硫酸锌)中II类(七水硫酸锌)和HG/T2326— 2005 (工业级硫酸锌)中II类(七水硫酸锌)标准。
[0040]本发明由于采用如上设计，具有如下特点:
[0041]1、对高砷原料适应性强:可以处理含砷在0.1~8.0wt优选0.3~6.0%,更优选0.5~5.0%，优选0.8~4.0%，优选1.0%~3.5% (如2.5wt%)的氧化锌原料。
[0042]2、生产过程安全可靠:净化过程不会出现AsH3中毒等人身安全事故，可以实现清洁生产，避免砷造成二次污染。
[0043]3、产品质量优:产品可达到HG2934 — 2000(饲料级硫酸锌)中II类(七水硫酸锌)和HG/T2326— 2005 (工业级硫酸锌)中II类(七水硫酸锌)标准。[0044]4、可以达到同时回收以上两种废渣的目的；经济效益和生态效益明显。
[0045]5、与使用双氧水作为氧化剂相比，过氧碳酸钠具有下列优点:1)反应快速，只要30-50分钟左右，双氧水需要1-2小时。2)双氧水只能用于处理砷含量较低的氧化锌，并且速率缓慢，除砷效果较差；过氧碳酸钠可以除相对高含量的砷，效果更好。3)双氧水容易引起爆炸，使得工艺不容易控制，操作时对工作人员要求高；过氧碳酸钠使用十分方便，没有任何安全隐患。
[0046]6、不经预处理除铁过程，铁的氧化物大多易被硫酸浸出，所以特别不适合采用酸性浸出技术对铁锌进行分离实现回收锌的目的，且后续处理产生的大量Fe (OH)3絮状沉淀会包埋ZnSO4，导致产品损失。而进行预处理除铁，获得预料不到的技术效果，对整个工艺有以下益处:1)大量减少硫酸的使用量；2)大大降低氧化剂的使用量；3)磁选出来的铁含量可达55%以上，经济效益十分可观。
【具体实施方式】
[0047]实施例1
[0048]一种利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法，首先利用磁选机(筒径600mm，筒长1200mm，筒表平均磁感应强度为100~600mT)进行磁选，使原料中的铁含量控制在20%以内。然后分析高砷氧化锌中含锌40.69%，铅26.54%，砷1.50%，铁2.28% ;钢铁厂锌灰中含锌33.65%，铁16.87%，铅1.18%，砷〈0.10%。然后按原料配料后铁:砷摩尔比17:1的比例计算，取高砷氧化锌与钢铁厂锌灰投料重量比为1:1，即取高砷氧化锌500kg，钢铁厂锌灰500kg，将搭配好的原料投入浸出槽(或称作反应槽)，加入4m3水浆化，10分钟后在搅拌情况下缓慢加入0.8吨浓硫酸进行浸出，浸出终点控制pH为3.0左右，反应时间2.0小时，反应温度60~70°C (由于该反应为放热反应，可以利用自身的热量来控制)，反应终了体积为4.Sm3。浸出反应完成后，在同一反应槽中逐渐加入工业氧化锌5 0kg，调节溶液pH到4.5，反应0.5小时后，检测溶液中的Fe2 +含量为5.68g/L，快速搅拌下加入20千克过氧碳酸钠，让溶液中的Fe2 +和H3AsO3进行充分的氧化，同时用少量的稀硫酸(20%重量％)进行控制，以便保持溶液中pH值稳定在4.0~
5.4，该氧化反应进行30分钟，取样检测总铁为49.74mg/L、砷含量0.41mg/L,将沉淀后的溶液用压滤机进行过滤，滤洛为铅洛，其中铅含量为13.22%,锌含量为3.26%;过滤后得到的硫酸锌溶液体积为3.90m3，采用常规的锌粉置换方法进行净化作业，锌粉用量为2g/L溶液，共加入11.40kg,反应时间I小时，取样检测净化后的溶液中铜< 0.20mg/L，镉0.60mg/L,总铁39.70mg/L。将合格后的溶液用压滤机进行过滤，滤渣为铜镉渣，用于回收铜、镉等有价金属，滤液送至蒸发结晶工序进行蒸发结晶，最终得到合格的硫酸锌产品，其中Zn22.27%,Pb< 0.001%, Cd0.0011%, As0.0001%,Fe0.012%。
[0049]实施例2
[0050]一种利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法，首先利用磁选机(筒径600mm，筒长1200mm，筒表平均磁感应强度为100~600mT)进行磁选，使原料中的铁含量控制在20%以内。然后化验高砷氧化锌含锌47.66%，铅26.63%,砷1.90%，铁2.36%;钢铁厂锌灰中含锌30.53%，铁18.56%，铅1.16%，砷< 0.10%。然后按原料配料后铁:砷摩尔比18.5:1的比例计算，取高砷氧化锌与钢铁厂锌灰投料重量比为1:1.3取高砷氧化锌1000kg，钢铁厂锌灰1300kg，将配好的原料投入浸出槽，先加入水9m3，浆化20分钟，再加1.84吨硫酸进行浸出，浸出终点控制pH为2.0，反应时间2.5小时，反应温度75°C，反应终了体积为10.4m3;浸出完成后，在同一反应槽中逐渐加入工业氧化锌108kg，调节溶液PH到3.5，反应0.5小时后，检测溶液中的Fe2 +含量为5.12g/L，快速搅拌下加入30千克过氧碳酸钠，同时用少量的稀硫酸(20%重量％)进行控制，保持溶液中PH值稳定在3.5~4.0，反应30分钟，取样检测Fe2 +含量为45.44mg/L,再用石灰水中和溶液PH值至5.4，反应I小时，取样检测总铁为40.72mg/L、砷含量1.52mg/L，将合格后的矿浆用压滤机进行过滤，滤渣为铅渣，其中铅含量为23.36%，锌含量为4.26%;过滤后得到的硫酸锌溶液体积为8.60m3，采用常规的锌粉置换方法进行净化作业，锌粉用量为2.8g/L，共加入21.25kg，反应时间I小时，取样检测净化后的溶液中铜< 0.20mg/L，镉0.87mg/L，铁@42.21mg/L。将合格后的溶液用压滤机进行过滤；滤渣为铜镉渣，用于回收铜、镉等有价金属；滤液送至蒸发结晶工序进行蒸发结晶，最终得到合格的硫酸锌产品，其中Zn22.23%,Pb < 0.001%, Cd0.0012%, As0.0001%, Fe0.012%。
[0051]对比例I
[0052]重复实施例1，只是不采用预处理除铁的步骤，并且使用双氧水(28wt%浓度H202)代替过碳酸钠。首先化验高砷氧化锌中含锌45.33%，铅27.16%，砷1.50%，铁2.46%;钢铁厂锌灰中含锌30.66%，铁42.66%，铅1.11%，砷< 0.10%。然后按原料配料后铁:砷摩尔比100:1的比例计算，取高砷氧化锌与钢铁厂锌灰投料重量比为100:333,即取高砷氧化锌500kg，钢铁厂锌灰1665kg，将搭配好的原料投入浸出槽，先加入水8m3，浆化10分钟，再加1.80吨硫酸进行浸出，浸出终点控制pH为3.0，反应时间2.0小时，反应温度70°C，反应终了体积为9.4m3。浸出反应完成后，在同一反应槽中逐渐加入工业氧化锌100kg，调节溶液PH到4.5，反应0.5小时后，检测溶液中的Fe2+含量为8.29g/L，按溶液中铁量的5倍缓慢添加28%的工业级双氧水400kg，同时用石灰水进行中和，保持溶液中pH值稳定在4.0~
4.5，反应1.5小时，取样检测Fe2 +含量为18.36mg/L,再用石灰水中和溶液pH值至5.4，反应I小时，取样检测总铁为48.90mg/L、砷含量0.81mg/L，将合格后的矿浆用压滤机进行过滤，滤洛为铅洛，其中铅含量为13.11%,锌含量为4.16%;过滤后得到的硫酸锌溶液体积为
7.60m3，采用常规的锌粉置换方法进行净化作业，锌粉用量为2g/L，共加入22kg，反应时间I小时，取样检测净化后的溶液中铜< 0.20mg/L，镉0.90mg/L，铁,645.30mg/L。将合格后的溶液用压滤机进行过滤，滤渣为铜镉渣，用于回收铜、镉等有价金属，滤液送至蒸发结晶工序进行蒸发结晶，最终得到合格的硫酸锌产品，其中Zn21.06%, Pb < 0.001%, Cd0.0015%,As0.0005%, Fe0.021%。
[0053]对比例2
[0054]重复实施例1，只是采用过硫酸钠代替过碳酸钠作为氧化剂，并且该氧化反应进行50分钟，最终得到合格的硫酸锌产品，其中Zn22.30%, Pb < 0.001%, Cd0.0015%,As0.0004%, Fe0.011%。
[0055]从以上实施例可以看出，在实施例1中，相对于高砷氧化锌500kg，硫酸用量为0.8吨，在实施例2中，相对于高砷氧化锌1000kg，硫酸用量为1.84吨，而在对比例I中，相对于高砷氧化锌500kg，硫酸用量为1.80吨，可以看出对比例中相同用量的高砷氧化锌，所需使用的硫酸用量大大增加，使用其他过氧化物的对比例2则除砷效果不如本发明实施例。总之，通过除铁后，总体硫酸的量大大降低。此外，实施例的氧化除铁砷时间明显比对比例I短，实施例的产品的砷含量显著低，砷去除更彻底，所需氧化剂更少。同时，由于原料中锌的
含量提1?,又进一步提1? 了广品的广量和质量。
【权利要求】
1.一种利用钢铁厂锌灰和过氧碳酸钠快速脱除高砷氧化锌中砷和生产硫酸锌的方法，它包括以下步骤: A)对钢铁厂锌灰进行预处理除铁，使得钢铁厂锌灰中的铁含量为1-22重量％，优选5~20重量％，优选8~18重量％，更优选10~16重量％ ； B)根据高砷氧化锌和钢铁厂锌灰两种原料的砷、铁、锌元素化验结果，将两种原料的配合，使得配合后的总原料的铁:砷摩尔比为10~30:1，优选为15~25:1，更优选17~20:1 ； C)硫酸浸出:将配好的原料投入到浸出槽或反应槽，先用水将原料浆化，再加浓硫酸进行浸出，浓硫酸的加入量应使得高砷氧化锌和钢铁厂锌灰的总重量:浓硫酸的重量比为1:0.6~1.5，优选1:0.7~1.2，优选1:0.8~1.0，进行反应； D)调pH值中和:浸出完成后，在同一反应槽中用氧化锌调节溶液pH，控制溶液pH在3.0~5.0范围、优选3.5~4.5范围，进行反应； E)过氧碳酸钠快速氧化除铁砷，即在步骤D)之后获得的物质中加入过氧碳酸钠，边搅拌边反应，使砷的氧化物生成沉淀，相对于100重量份高砷氧化锌和钢铁厂锌灰的总重量，过氧碳酸钠的用量为0.5~7重量份,优选I~6重量份,优选2~5重量份,例如3或4重量份； F)压滤:砷氧化沉淀完成后，用石灰水调节溶液pH值至4.0~6.5，优选5.0~6.0，更优选约5.2~5.8，反应例如10分钟~2小时，优选20分钟~1.5小时，更优选0.5~I小时，将溶液压滤而获得硫酸锌滤液和滤渣，其中滤渣为铅渣，送铅冶炼厂回收处理； G)净化、浓缩结晶:压滤后得 到的硫酸锌滤液采用常规的锌粉置换方法进行净化作业，锌粉用量为I~6g/L、优选1.5~5g/L、更优选2~3g/L，使溶液中各种杂质发生沉淀而被去除，净化后的硫酸锌溶液再进行蒸发结晶，最终得到合格的硫酸锌产品。
2.根据权利要求1的方法，其中，在步骤A)中，对钢铁厂锌灰进行预处理除铁通过磁选来进行。
3.根据权利要求1或2的方法，其中，在步骤C)中，用水浆化时液固比，即水:(高砷氧化锌+钢铁厂锌灰)的重量比，取3~10:1，优选4~9:1，更优选5~8:1。
4.根据权利要求1或2或3的方法，其中，步骤C)中的反应是在40~95°C，更优选60~85°C，更优选70~80°C下反应2小时以上，优选2~20小时，更优选3~10小时，更优选3~6小时。
5.根据权利要求1-4中任何一项的方法，其中，步骤E)中的反应时间为30~50分钟。
6.根据权利要求1-5中任何一项的方法，其中在步骤A)中，预处理是磁选并且该磁选操作包括采用由主要由圆筒、辊筒、刷辊、磁系、槽体、传动部分组成的磁选机进行磁选。
7.根据权利要求6的方法，其中矿浆经给矿箱流入槽体后，在给矿喷水管的水流作用下，矿粒呈松散状态进入槽体的给矿区，然后在磁场的作用下，磁性矿粒发生磁聚而形成磁团或磁链，磁团或磁链在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。
8.根据权利要求7的方法，其中磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，因此，当磁团或磁链，在随圆筒旋转时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在磁团或磁链中的脉石之类的非磁性矿物在翻动中脱落下来，而最终被吸在圆筒表面的磁团或磁链，随圆筒转到磁系边缘磁力最弱处，被刷辊卸到槽中。
【文档编号】C01G9/06GK103466686SQ201310416935
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】邓培红, 张复兴, 杜红, 张军 申请人:衡阳师范学院