本发明涉及冶金领域中的湿法冶金过程，特别是一种回收高炉瓦斯灰中锌的方法。技术背景高炉瓦斯灰是钢铁厂在高炉炼铁过程中回收烟尘时得到的一种含锌二次资源，其主要含有Zn、Fe、Pb、Ca和Si等元素。根据高炉原料成分的不同，瓦斯灰中锌的含量为0.5～10％。由于我国钢铁产量巨大，而每生产1吨钢便会产生10～15kg左右的瓦斯灰，因此瓦斯灰的产量也十分巨大，必须加以处理。为了回收利用其中的铁，传统处理高炉瓦斯灰的方法是将瓦斯灰作为烧结原料重新返回高炉生产系统。然而在此闭路循环系统中，锌会逐渐积累，其低熔点的性质会对高炉生产产生一系列不利的影响，如破坏高炉炉衬、堵塞高炉烟气上升管道以及造成瓦斯灰自燃等。因此，实现瓦斯灰中锌的回收是十分必要的。传统回收金属锌的方法主要分为火法冶炼和湿法冶炼两大类。其中占据主导地位的火法冶炼方法为瓦尔兹法，该方法是通过加入焦炭等作为燃料和还原剂使瓦斯灰中的锌以单质形式挥发出来，而瓦斯灰中的铁则保留在熔炼渣中，实现了锌与铁的分离。火法处理高炉瓦斯灰尽管可以获得较高的锌回收率，但是该方法不仅会消耗大量的能量，而且也会造成环境污染等一系列问题，与当前国家节能减排和加强环境保护的政策相悖(刘建辉，王祖荣.威尔兹工艺无害化处理及综合利用含锌物料的生产实践.湖南有色金属，2008,24(6):16～18)。一些学者也研究了使用湿法处理瓦斯灰，即采用稀硫酸(黄平等.用硫酸从高炉瓦斯灰(泥)中浸出锌、铟试验研究.湿法冶金,2014,33(5):365～367)、氢氧化钠(毛磊，杨宝滋.从瓦斯灰中碱浸锌及其动力学研究.湿法冶金,2014,33(6):429～432)作为浸出剂浸出瓦斯灰中的锌，进而使用溶剂萃取法或离子交换法从浸出液中回收锌。湿法的优点是污染小、消耗的能量少。然而，当使用硫酸浸出时，不仅会浸出锌，同时也会使瓦斯灰中大量的铁进入浸出液中，导致后续浸出液的净化难度加大。而当使用氢氧化钠作为浸出剂时，浸出液中锌会以锌酸钠的形式存在，导致后续工序中锌的电解困难。因此，找到一种绿色且高效的从瓦斯灰中回收锌的方法十分迫切。
技术实现要素：
为了克服现有高炉瓦斯灰处理方法的不足，本发明提供一种能高效地回收高炉瓦斯灰中锌的方法。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：利用锌和铁与有机配体之间的配位能力的明显差异实现瓦斯灰中金属锌与铁的分离，进而从浸出液中回收锌。首先，瓦斯灰在亚氨基二乙酸-硫酸铵-氨水组成的浸出体系中进行配位浸出，使大部分锌进入溶液中，并抑制铁的溶解，从而实现瓦斯灰中锌与铁的分离；对于含锌浸出液，进行蒸氨和氨气的吸收，所得氨水返回浸出过程重复利用；蒸氨后液通过加入适量的稀硫酸调节溶液pH，使浸出液中的亚氨基二乙酸重结晶析出，过滤所得析出后液则为硫酸锌溶液，可与传统的溶剂萃取-电积回收锌工序进行衔接。具体的工艺过程和工艺参数如下：1.协同配位浸出首先向纯水中加入0.1～0.3mol/L的亚氨基二乙酸和0.5～1mol/L的硫酸铵，将浸出液温度升至20℃～60℃，搅拌使亚氨基二乙酸和硫酸铵溶解。再加入一定量的氨水，使混合配位浸出液中氨和硫酸铵的摩尔比为2：1，并控制总氨浓度为2～4mol/L。按混合配位浸出液和高炉瓦斯灰液固比为10～20：1，单位为mL/g，加入高炉瓦斯灰，控制浸出时间100～140min、反应温度20～60℃和搅拌速度为200～600r/min。浸出结束后，过滤，得到含锌浸出液和浸出渣。浸出渣烘干后可返回作为烧结原料，含锌浸出液则进行下一步处理。浸出过程的主要化学反应式如下：ZnO+Ida2-+iNH3+H2O＝[Zn(Ida)(NH3)i]+2OH-(1)Zn2SiO4+2[Ida]2-+2iNH3+2H2O＝2[Zn(Ida)(NH3)i]+SiO2↓+4OH-(2)2.氨的回收对浸出后得到的含锌浸出液进行蒸氨处理，控制蒸氨温度为80～100℃，待蒸氨1～2h，浸出液体积蒸至原先的1/3～2/3即为终点。所得氨气在密闭冷凝装置中采用纯水吸收后可返回浸出工序，所得蒸氨后液则进行亚氨基二乙酸的回收。3.亚氨基二乙酸的回收仍保持蒸氨后液温度为80～100℃，向其中加入适量0.5～2mol/L稀硫酸调节溶液的pH值为1.8～2.7，反应1～2h后将溶液冷却至室温，亚氨基二乙酸便会结晶析出。过滤后得到的亚氨基二乙酸沉淀可返回浸出过程重复利用，所得的硫酸锌溶液则可通过溶剂萃取-电积工序回收金属锌。所述的亚氨基二乙酸、氨水、硫酸铵、硫酸等均为工业级试剂。本发明适用于高炉炼铁过程中所产生的高炉瓦斯灰，其主要成分范围以质量百分比计为(wt％)：Zn0.5～20％，Fe30～60％，Pb0.1～1.0％，Ca0.5～10.0％。本发明与传统的处理方法比较，有以下优点：1.本混合配位浸出体系属于温和反应体系，不但避免了强酸性体系对浸出设备的腐蚀，也避免了强碱性体系中生成的锌酸钠难以回收问题；2.本体系为协同配合物体系，利用混合配体对元素锌和铁配合能力的明显差异，实现了瓦斯灰中的锌与铁的分离，锌的浸出率为65％以上，而铁几乎没有被浸出，从而避免了繁琐的传统湿法除铁工序；3.本工艺采用了硫酸铵作为混合配位浸出剂之一，因此，在浸出过程中避免了瓦斯灰中铅、钙杂质元素的溶解；4.该工艺能够将含锌浸出液中的锌与配位浸出剂进行有效分离，不但实现了配位浸出剂的高效回收与循环利用，有利于降低生产成本，而且转化后所得硫酸锌溶液可与传统的溶剂萃取-电积工序进行衔接，有利于锌的后续回收。附图说明图1：本发明工艺流程示意图。具体实施方式实施例1高炉瓦斯灰主要成分以质量百分比计为：Zn5.103％，Fe38.49％，Pb0.94％，Ca3.00％。工业级亚氨基二乙酸，其中亚氨基二乙酸(干基)≥95％，氯化物(以NaCl计)≤0.10％，水不溶物≤0.20％；工业级硫酸铵，其中氮含量≥20.5％，水分≤1.0％；工业级氨水，其中NH3≥25％；工业级硫酸，其中H2SO4≥98.0％。称取亚氨基二乙酸5.6g，硫酸铵28g，量取氨水30mL，加入至150mL纯水中，温度加热至40℃，搅拌溶解，定容至200mL，配制成为混合配位浸出液。称取高炉瓦斯灰10g，加入配好的浸出液中，调节搅拌速度为400r/min、温度保持在40℃、浸出时间为120min。反应结束后过滤，所得含锌浸出液体积为190ml，其成分浓度为：Zn1.74g/L，Fe0.01g/L,Pb0.012g/L，Ca0.002g/L。浸出渣烘干后称得重量为9.19g，其主要成分为：Zn1.96％，Fe41.86％，Pb0.01％，Ca3.26％。在该浸出过程中，锌的浸出率为64.73％，铁的浸出率为0.05％，铅的浸出率为0.02％，钙的浸出率为0.1％。将含锌浸出液加入蒸氨装置中，开启冷却水循环，吸收氨蒸汽所用纯水体积为100mL，加热浸出液使其温度保持在90℃左右，2个小时后停止加热。蒸氨后液体积为90mL。所得氨水达到工业标准后可返回浸出过程使用。蒸氨结束后，保持蒸氨后液温度为90℃，向其中缓慢加入1mol/L稀硫酸约9mL，pH降至2.2。此时有大量的白色亚氨基二乙酸沉淀析出。待浸出液冷却至室温，过滤，烘干，所得白色固体重量为5.41g。过滤得到的硫酸锌溶液体积为98ml，主要成分为：Zn3.36g/L，Fe0.019g/L，Pb0.023g/L，Ca0.004g/L，亚氨基二乙酸8.04g/L。计算得锌的回收率为64.53％，亚氨基二乙酸的回收率为85.93％。实施例2高炉瓦斯灰主要成分以质量百分比计为：Zn0.934％，Fe41.64％，Pb0.32％，Ca9.70％。工业级亚氨基二乙酸，其中亚氨基二乙酸(干基)≥95％，氯化物(以NaCl计)≤0.10％，水不溶物≤0.20％；工业级硫酸铵，其中氮含量≥20.5％，水分≤1.0％；工业级氨水，其中NH3≥25％；工业级硫酸，其中H2SO4≥98.0％。称取亚氨基二乙酸2.8g，硫酸铵14g，量取氨水15mL，加入至80mL纯水中，温度加热至40℃，搅拌溶解定容，配制成200mL混合配位浸出液。称取高炉瓦斯灰10g，加入混合配位浸出液中，调节搅拌速度为400r/min，温度保持在40℃。浸出时间为120min。反应结束后过滤，所得含锌浸出液体积为100ml，其成分浓度为：Zn0.65g/L，Fe0.046g/L,Pb0.032mg/L，Ca0.007g/L。浸出渣烘干后称得重量为9.12g，其主要成分为：Zn0.31％，Fe45.16％，Pb0.35％，Ca10.63％。经计算，在该浸出过程中，锌的浸出率为69.40％，铁的浸出率为0.11％，铅的浸出率为0.01％，钙的浸出率为0.07％。将浸出液加入蒸氨装置中，其中，氨蒸汽吸收所用纯水体积为100mL。加热浸出液至90℃，蒸氨2个小时后停止加热。此时蒸氨后液体积为45mL。多次蒸氨操作后，氨水即可达到工业标准，返回浸出过程使用。蒸氨结束后，保持浸出液温度为90℃，向其中缓慢加入1mol/L稀硫酸5mL，pH降至2.1，亚氨基二乙酸以白色沉淀析出。待浸出液冷却至室温后过滤，烘干沉淀，称得重量为2.8g。过滤得到50mL硫酸锌溶液，其主要成分为：Zn1.30g/L，Fe0.092g/L，Pb0.064mg/L，Ca0.014g/L，亚氨基二乙酸6.57g/L。计算得锌的回收率为69.33％，亚氨基二乙酸的回收率为88.76％。