专利名称：利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法
技术领域：
本发明涉及利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，属于湿法冶金领域。
背景技术：
传统的生产锌的方法为湿法冶金电解锌方法，主要采用工业硫酸(含酸98% )稀 释到20%的稀硫酸和电解废液混合作为溶剂，与高品位(50%-60%)含锌原料(如培砂、 锌矿、锌渣等)，通过加热浸泡，制取合格电解液，然后进行电解生产电解锌。其特点是工艺 流程短，方法简单，电解液中氯、氟离子易达标，缺点是生产成本及能耗高，培砂制取污染环 境，含锌原料短缺、需进口等。随着对锌需求量的增加，高品位锌矿也越来越少，高品位锌矿价格也不断上涨，如 何利用含锌废料和低品位锌资源(< 15% )生产高纯度金属锌成为本领域研究的重点之
ο我国硫酸法钛白年产量超过80万吨，每年产生工业废酸(即硫酸法钛白废酸)约 500万吨，需用石灰中和处理同时产生废渣600-700万吨，严重污染环境。目前未见有有效利用硫酸法钛白废酸与低品位锌资源生产高纯度锌的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法。本发明利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法包括如下步骤a、一次浸取将含锌原料与硫酸法钛白废酸按液固比5 6 1混合，浸取，过滤， 得到一次浸出液和滤饼；b、二次浸取将含锌原料、一次浸出液、电解锌的废电解液混合进行二次浸取，控 制原料的液固比为5 6 1，并用硫酸法钛白废酸调节溶液pH值为1.0 2.0(以防止锌 离子沉淀)，过滤，得到二次浸出液；C、石灰除杂于二次浸出液中加入石灰乳调节溶液PH值为5. 0 6，过滤，滤液备 用；d、除铁c步骤所得滤液中加入氧化剂，并调节溶液pH值为5. 0 5. 4，将二价铁 氧化为三价铁，过滤，滤液备用；e、除镉d步骤所得滤液中加入锌置换镉至溶液中的镉浓度彡6mg/L，过滤，滤液f、沉锌调节e步骤所得滤液的pH值为7. 5 8. 0，过滤，收集滤饼和滤液备用；g、电解液制备f步骤所得滤饼加入硫酸溶解，过滤，所得滤液中加入锌粉置换其 他元素，再次过滤，滤液电解得到金属锌。上述a、b步骤浸取时为了减少浸取时间，需要进行搅拌，如果液固比过低，则难以 进行搅拌；液固比过高，则锌离子浓度较低，另外，还会增加浸出液中的铁含量。液固比选择 为5 6 1时，既不会影响搅拌，又能控制浸出液中的铁含量为较低水平。
其中，含锌原料都可以采用本发明方法得到锌，但是如果含锌原料品位较高，则采 用常规方法(即加工业硫酸制备电解液，然后电解制锌)成本更低。而对于不能采用常规 方法制备锌的低品位含锌原料(原料的锌含量< 10wt% )，采用本发明方法也能制备得到 高纯度锌。因此，上述a步骤所述的含锌原料的锌含量优选< 10wt%。锌含量彡10wt%的含锌原料可以是低品位锌矿等，也可以是瓦斯泥。在高炉炼铁 生产中产生的灰尘，通过水雾除尘沉积下来的固体，称为瓦斯泥。瓦斯泥含有5% -15%的 锌和31% -35%铁，但是由于锌为高炉冶炼时的有害物质，它会浸蚀高炉炉壁、降低高炉寿 命，故不能回收利用，高品位的瓦斯泥(锌含量> 10wt%)可作为火法炼锌原料，而低品位 的瓦斯泥(锌含量< 10wt% )用处不大，一般直接作为废渣处理。为了节约锌资源，避免浪 费，上述a步骤所述的含锌原料更优选为瓦斯泥。其中，上述a步骤所得滤饼经过选矿得到铁含量为59 61wt%的铁精粉。在酸 的作用下，钙、铅等元素会形成CaS04，PbS04沉淀，而酸液过程中二价铁变为三价铁，进入渣 中，使一次酸浸滤饼中含铁高达32wt%，经选矿处理可获得含铁59 61wt%的铁精粉。其中，上述a、b步骤浸取时，为了降低浸出液中的杂质含量，a、b步骤浸取时的温 度优选为常温。其中，上述b步骤中加入电解锌的废电解液的主要目的是为了提高浸出液中的锌 离子浓度，二次浸出液中的锌离子浓度一般要求> 35g/L，锌离子浓度越高越好。其中，上述d步骤所述的氧化剂可以采用常用的氧化剂，如过氧化氢、二氧化锰、 高锰酸钾等。为了不带入新的杂质，d步骤所述的氧化剂优选为过氧化氢。为了节约除铁步骤的时间，加速二价铁氧化为三价铁，上述d步骤除铁时还进行 加热，加热溶液温度> 70°C。为了节约成本，并提高二次浸出液的锌离子浓度，上述g步骤电解得到电解废液 返回b步骤浸取含锌原料使用。本发明工艺流程图如图1所示。本发明方法可以得到纯度高达99. 99%的锌，且可以采用低品位含锌原料制备，避 免了锌资源的浪费。另外，本发明方法采用硫酸法钛白废酸生产锌，还节约了硫酸法钛白废 酸处理成本，并减少了环境污染。本发明方法为低品位锌原料的利用以及硫酸法钛白废酸 的处理提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明的具体实施方式
做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。实施例采用本发明方法制备金属锌1、主要原料硫酸法钛白废酸(主要成分见表1)，瓦斯泥(主要成分见表2)。表1硫酸法钛白废酸主要成分 瓦斯泥主要成分含量) 2、浸取一次浸取取瓦斯泥(含锌5. 6wt% ) 8000kg，原料总含锌量为448kg，硫酸法钛白 废酸20m3(重1. 2kg/L)，置于30H3园型搅拌池中进行常温搅拌8_10小时。搅拌结束后，将 渣浆用耐酸泵打入100M2板框式压滤机中，压力0. 5-0. 8mpa压滤2小时，获得一次浸出液 18m3，滤液含锌浓度为24. 15g/L，总含锌量为434. 7kg，浸出率为434. 7/448 = 97%。滤饼 经过选矿得到铁精粉。二次浸取将一次浸出液18m3加入另一搅拌池中并加入7200kg同一批号瓦斯泥 和部分锌电解的电解废液，用硫酸法钛白废酸调节溶液PH值为1. 0 2. 0，常温搅拌8小 时、压滤，获得滤液16m3，滤液锌浓度为47. 69g/L，总含锌量为763. 04kg, 二次总浸取率为 94. 06%。3、石灰除杂将800kg石灰(含Ca080wt% )加水调成石灰浆(加水量以能以泵和管道运送为 准)加入16吨浸取液中，常温搅拌1小时，压滤，获得滤液21m3，锌浓度34. 88g/L，总锌量 为 732. 48kg。
4、氧化除铁在滤液中加入过氧化氢400kg，石灰浆400kg，溶液经蒸气加热至75°C，搅拌2 小时，压滤，获得滤液24m3，锌浓度28. 99g/L总锌量为695. 76kg。滤渣干重515kg，含锌 7. 13%，滤渣返回浸取步骤制成铁精粉。5、锌粉置换除镉除铁后的滤液，含镉1814. 56mg/L,向滤液加入含锌80wt %的锌粉85kg，加温至 50-60°C，搅拌1小时，压滤，滤液24m3，滤液中镉浓度已降至5. 52mg/L。滤后干渣(镉渣)325kg，含镉13. 56%，另作富集处理。6、沉锌向滤液中加入片碱(NaOH) 1050kg和少量石灰浆，调节滤液pH值为7. 5 8， 溶液中的锌变为Zn(0H)2沉淀，过滤获得滤饼3030kg、含锌22. 55wt %、滤饼中总锌量为 683. 2kg，从原料开始到Zn(0H)2为止，锌的回收率为683. 27kg/811. 2kg = 84. 23%。沉锌过程后的滤液中，锌浓度降为0. 53g/L，但仍含有铟、锗、镉等有价元素，将回 收、待处理。7、制备电解液向含锌22. 55wt%的氢氧化锌滤饼中加入含酸98衬％的工业硫酸和废电解液(酸 锌比为1. 4-1. 6以保证溶液pH值为5. 0-5. 4)搅拌1小时。溶液经液、固分离，过滤渣返回浸取步骤，滤液加锌粉再次置换出有害元素，因量 少，不再回收。将获得的滤液静置12小时，取上清液作为电解液输入电解槽电解处理，沉积物经 处理送往废料堆积场。8、电解电极板电流密度400A/m2，电解液温度38°C -42°C，电解时间14_16小时，电解得到 锌662. 7kg，所得锌纯度为99. 995wt %。
权利要求
利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于包括如下步骤a、一次浸取将含锌原料与硫酸法钛白废酸按液固比5～6∶1混合，浸取，过滤，得到一次浸出液和滤饼；b、二次浸取将含锌原料、一次浸出液、电解锌的废电解液混合进行二次浸取，控制原料的液固比为5～6∶1，并用硫酸法钛白废酸调节溶液pH值为1.0～2.0，过滤，得到二次浸出液；c、石灰除杂于二次浸出液中加入石灰乳调节溶液pH值为5.0～6，过滤，滤液备用；d、除铁c步骤所得滤液中加入氧化剂，并调节溶液pH值为5.0～5.4，将二价铁氧化为三价铁，过滤，滤液备用；e、除镉d步骤所得滤液中加入锌置换镉至溶液中的镉浓度≤6mg/L，过滤，滤液备用；f、沉锌调节e步骤所得滤液的pH值为7.5～8.0，过滤，收集滤饼和滤液备用；g、电解液制备f步骤所得滤饼加入硫酸溶解，过滤，所得滤液中加入锌粉置换其他元素，再次过滤，滤液电解得到金属锌。
2.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于a步骤所述 的含锌原料的锌含量< 10wt%。
3.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于a步骤所述 的含锌原料为瓦斯泥。
4.根据权利要求3所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于a步骤所得 滤饼经过选矿得到铁含量为59 61wt%的铁精粉。
5.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于a、b步骤浸 取时的温度为常温。
6.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于b步骤所得 的二次浸出液中的锌离子浓度> 35g/L。
7.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于d步骤所述 的氧化剂为过氧化氢、二氧化锰、高锰酸钾。
8.根据权利要求7所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于d步骤所述 的氧化剂为过氧化氢。
9.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于d步骤除铁 时还进行加热，加热至溶液温度> 70°C。
10.根据权利要求1所述的利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，其特征在于g步骤电 解得到电解废液返回b步骤浸取含锌原料使用。
全文摘要
本发明涉及利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种利用硫酸法钛白废酸生产锌的方法。本发明方法包括如下步骤a、将含锌原料与硫酸法钛白废酸混合，制得一次浸出液和滤饼；b、将含锌原料、一次浸出液、电解锌的废电解液混合进行二次浸取，制得二次浸出液；c、于二次浸出液中加入石灰乳调节溶液pH值为5.0～6，过滤，滤液备用；d、c步骤所得滤液中加入氧化剂，并调节溶液pH值为5.0～5.4，过滤，滤液备用；e、d步骤所得滤液中加入锌置换镉，过滤，滤液备用；f、调节e步骤所得滤液的pH值为7.5～8.0，过滤，收集滤饼和滤液备用；g、f步骤所得滤饼加入硫酸溶解，过滤，所得滤液中加入过量锌，再次过滤，滤液电解得到金属锌。
文档编号C22B3/46GK101871045SQ20101021633
公开日2010年10月27日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者左伦远, 张祖光, 王江海 申请人:攀枝花市东源锌业有限责任公司