专利名称：一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，具体涉及异极矿、菱锌矿、硅锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的利用。
背景技术：
氧化锌矿是锌的次生矿，是一类重要的含锌矿物，主要以菱锌矿(ZnCO3)、异极矿[Zn4(Si2O7) (OH)2 · H2O]、硅锌矿(Zn2SiO4)和氧化锌、氧化铅共生矿形态存在。其中含有大量的其它金属元素，如铅、铁、镉、铜等。其中的脉石矿物主要为方解石、白云石、石英、粘土
坐寸ο·氧化锌矿品位较低、成分复杂、难以进行选矿分离。采用传统工艺直接冶炼矿石，回收利用的难度大，生产成本较高。目前，氧化锌矿处理方式有两类一是氧化锌矿经选矿富集后进入冶炼程序得金属锌；二是将氧化锌矿直接冶炼处理。选矿分离存在的主要问题是富集困难、回收率低。冶炼又分为火法冶炼和湿法冶炼。火法冶炼可获得含锌50% 60%的氧化锌粉，经回转炉和多膛炉等设备脱除氟、氯后，再采用常规湿法冶炼。火法冶炼工艺流程长，回收率低，且造成环境污染。湿法浸出有酸浸出、碱浸出。酸浸出主要采用硫酸浸出，酸浸出不易脱硅，且浸出液中锌含量低，用于电锌酸度过闻。碱法浸出分为氢氧化钠浸出和氨水-铵盐体系浸出。氢氧化钠处理氧化锌矿,在后续溶液净化中要沉硅。氨法浸出具有原料适用广泛，净化负担轻，工艺流程短等优点，但存在蒸氨工序能耗高，蒸氨塔结疤严重，以及产品结构单一等问题。
发明内容
针对锌矿未能合理利用的现状，本发明提供一种利用氧化锌矿(包括异极矿、菱锌矿、硅锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿)的方法。本发明的目的可以通过以下措施来达到将锌矿磨细至80 μ m以下，与质量分数为70% 98%的硫酸均匀混合。锌矿与硫酸的比例为锌矿中的氧化锌、氧化铁、氧化铝按与硫酸定量反应生成盐所消耗的硫酸量计为I，硫酸与矿比例为O. 8 1. 5 I，将混好的物料在250°C 500V焙烧，保温O. 5 2h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。将反应后的熟料加入2 5倍质量的水溶出，在50°C 95°C下搅拌15 60min，过滤，滤液为硫酸锌、硫酸铁溶液；滤渣主要成分为二氧化硅，还含有少量的锶和铅。涉及的化学反应为ZnCHH2SO4 = ZnS04+H20 个Fe203+3H2S04 = Fe2 (SO4) 3+3H20 个
A1203+3H2S04 = Al2 (SO4) 3+3H20 fH2SO4 = SO3 i +H2O fS03+H20 = H2SO4所得硫酸锌、硫酸铁、硫酸铝混合溶液采用针铁矿法沉铁将熟料溶出液加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在lg/L以下，用锌焙砂调节溶液pH在3. 5 5. 0，在80°C 100°C下搅拌反应，反应完毕后溶液Fe3+浓度降至O. Olg/L以下，同时招以氢氧化招的形式沉淀，过滤，滤液为硫酸锌溶液，滤洛为针铁矿和少量的氢氧化招。涉及的化学反应为 Fe3++2H20 = 3H++Fe00H IΑ13++30Γ = Al (OH)3 I所得的硫酸锌溶液蒸浓至40g/L以上，用于电积制备金属锌。熟料溶出渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为I. 4 I. 8mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为I. 2 3 1，在50°C 80°C反应2. 5 4h，过滤得到碳酸盐渣和滤液，滤液循环用于浸出铅和锶。涉及的化学反应为PbS04+2NH4HC03 = PbCO3+ (NH4) 2S04+C02 i +H2OSrS04+2NH4HC03 = SrCO3+ (NH4) 2S04+C02 i +H2O所得碳酸盐渣再用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为2 3 1，反应完毕后过滤，所得滤液即为氯化铅和氯化锶的混合溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，直接作为微硅粉产品。涉及的化学反应为PbC03+2HCl = PbCl2+C02 丨 +H2OSrC03+2HCl = SrCl2+C02 丨 +H2O所得氯化铅和氯化锶的混合溶液冷却结晶，析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比I : 1，反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液。本发明方法工艺流程简单，设备要求不高，生产成本较低，实现了锌矿的利用，整个工艺过程不会对环境造成二次污染，符合绿色化工业生产的要求。
一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法工艺流程图
具体实施例方式实施例I所用锌矿组成为ZnO30. 6%, SiO2 21. 70%, Fe2O3 20. 10%, Al2O3 4. 70%, PbO4. 67%, CaO 4. 26%, SrO 3.56%。将锌矿磨细至80 μ m以下，与质量分数为70%的硫酸均匀混合。硫酸与矿比例为
0.8 1，将混好的物料在250°C焙烧，保温2h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。将反应后的熟料加入2倍质量的水溶出，在95°C下搅拌15min，过滤。将熟料溶出液加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在lg/L以下，用锌焙砂调节溶液pH维持在3. 5，在100°C下搅拌反应，反应完毕后过滤，滤液蒸浓至含锌50 60g/L,用于电积制备金属锌。熟料溶出渣用浓度为I. 4mol/L的碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为3 1，在50°C反应4h，过滤得到碳酸盐渣和滤液，滤液循环用于浸出。所得碳酸盐渣再用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为2 1，反应完毕后过滤，所得滤渣主 要成分为二氧化硅，直接作为微硅粉产品。所得滤液冷却结晶，析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比I : 1，反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液，蒸发结晶的氯化铵固体。实施例2所用锌矿组成为ZnO35. 82%, SiO2 18. 05%, Fe2O3 14. 06%, Al2O3 5. 10%, PbO6. 84%, CaO 3. 67%, SrO 2.24%。将锌矿磨细至80 μ m以下，与质量分数为85%的硫酸均匀混合。硫酸与矿比例为1.2 1，物料在400°C焙烧，保温I. 5h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。熟料加入3. 5倍质量的水溶出，在75°C下搅拌45min，过滤，向所得滤液中加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在lg/L以下，用锌焙砂调节溶液pH在4. 5，在90°C下搅拌反应，反应完毕后过滤，所得滤液蒸浓至含锌50 60g/L,用于电积制备金属锌。熟料溶出渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为1.5mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为2 1，在650°C反应3.5h，过滤得到碳酸盐渣和滤液，滤液循环用于浸出，滤渣用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为2. 5 1，反应完毕后过滤，滤渣作为微硅粉产品。所得滤液冷却结晶，析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比I : 1，反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液，蒸浓冷却结晶得到氯化铵固体。实施例3所用锌矿组成为ZnO25. 5%, PbO 10. 34%, SiO2 20. 41%, Fe2O3 16. 90%, Al2O36. 99%, CaO 5. 80%, SrO 2.98%。将锌矿磨细至80 μ m以下，与质量分数为98%的硫酸均匀混合。硫酸与矿比例为1.5 I，物料在500°C焙烧，保温O. 5h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。将反应后的熟料加入5倍质量的水溶出，在50°C下搅拌60min，过滤。向所得滤液中加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在lg/L以下，用锌焙砂调节溶液pH在5. 0，在80°C下搅拌反应，反应完毕后过滤，滤液为蒸浓至含锌50 60g/L,用于电积制备金属锌。熟料溶出渣用浓度为I. 8mol/L的碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为I. 2 1，在80°C反应4h，过滤得到的滤液循环用于浸出。所得碳酸盐渣用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为3 1，反应完毕后过滤，所得滤渣作为微硅粉产品。所得滤液冷却结晶析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比I : 1，反应制备碳酸锶，得到的氯化铵溶液蒸发结晶得到氯化铵固体。
权利要求
1.一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)研磨将氧化锌矿破碎、磨细至80μ m以下； (2)混料将磨细的氧化锌矿与70% 98%的硫酸均匀混合，矿粉与硫酸的比例为矿中的氧化镁、氧化铁、氧化铝按与硫酸反应生成盐所消耗的硫酸量计为1，硫酸与矿比例为·O. 8 I. 5 I ； (3)焙烧将混好的物料在250°C 500°C焙烧，保温O.5 2h，反应产生的尾气用稀硫酸吸收，溶液蒸发结晶得到硫酸铵； (4)溶出将步骤(3)的焙烧熟料加入2 5倍质量的水溶出，在50°C 100°C下搅拌 ·15 60min,过滤； (5)沉铁、铝溶出溶液采用针铁矿法沉铁，同时铝以氢氧化铝的形式沉淀； (6)沉铁、铝后所得的硫酸锌溶液蒸浓至40g/L以上，用于电解； (7)提锌渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为I.4 I. 8mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比为1.2 3 1，在50°C 80°C反应2. 5 4h，得到碳酸盐渣； (8)碳酸盐渣再用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸配比2 3 1，反应完毕后过滤； (9)滤渣主要成分为二氧化硅，直接作为微硅粉； (10)氯化铅和氯化锶的混合溶液冷却结晶，析出氯化铅； (11)氯化锶溶液与碳酸铵反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液。
2.根据权力要求I所述的一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于步骤(2)将磨细的氧化锌矿与70% 98%的硫酸均匀混合，矿粉与硫酸的比例为矿中的氧化镁、氧化铁、氧化铝按与硫酸反应生成盐所消耗的硫酸量计为1，硫酸与矿比例为O. 8 1.5 : I。
3.根据权力要求I所述的一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于步骤(3)将混好的物料在250°C 500°C焙烧，保温O. 5 2h，反应产生的尾气用稀硫酸吸收，溶液蒸发结晶得到硫酸铵，过剩的硫酸氢铵分解产生的氨气和三氧化硫用稀硫Ife吸收。
4.根据权力要求I所述的一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于步骤(7)中提锌渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为I. 4 ·1.8mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为I. 2 3 1，在50°C 80°C反应2. 5 4h，得到碳酸盐渣。
全文摘要
一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，该方法包括以下步骤(1)将氧化锌矿破碎，磨细后与硫酸混合焙烧；(2)焙烧熟料溶出，所得滤液进行沉铁、铝，提锌渣进一步分离铅、锶、硅；(3)沉铁、铝后所得的硫酸锌溶液蒸浓后用于电解；(4)提锌渣与碳酸氢铵溶液浸出，过滤后滤渣继续与盐酸反应，铅和锶形成氯化物存在于溶液中，滤渣作为微硅粉；(5)氯化锶和氯化铅的混合溶液冷却结晶，析出氯化铅；(6)氯化锶溶液与碳酸铵溶液，得到碳酸锶产品。
文档编号C22B3/04GK102952942SQ20121009361
公开日2013年3月6日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者翟玉春, 孙毅, 王乐, 申晓毅, 辛海霞 申请人:东北大学