一种通过全氨性体系从低浓度锌氨溶液中回收锌的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于低品位锌回收技术领域，具体涉及一种通过全氨性体系从低浓度锌氨 溶液中回收锌的方法。
【背景技术】
[0002] 我国锌资源大多为难选难冶氧化矿或混合矿，具有碱性脉石含量高、矿物组成复 杂、多金属共生和不易选别等特点，中低品位矿床占总储量的77. 32%，主要分布在西南和 西北地区，如云南省的锌储量中76. 4%为氧化矿及复杂混合矿，锌平均品位为5. 74%。采 用传统的硫酸浸出处理低品位氧化锌资源存在浸出过程酸耗大、浸出液杂质含量高、净化 除杂困难等问题，目前仅能利用含锌15%以上的矿石，资源利用率低于50%。氨浸可以从 低品位含锌资源中选择性地提取锌，可有效提高锌的浸出率；同时，矿物中高含量的碱性脉 石不溶于氨性溶液，可有效避免硫酸浸出时的耗酸问题，目前已成为国内外浸出氧化锌资 源的主要方法，但对于低品位氧化锌矿的氨性浸出液仍缺乏有效的后处理方法。
[0003] 杨声海等（nh3-nh4ci-h2o体系浸出低品位氧化锌矿制取电锌.过程工程学 报，2008,S1，219-222.)采用多段净化工艺对锌氨浸出液除杂，然后直接在氨性溶液中 电解回收锌，但上述流程缺乏对低浓度锌溶液进行有效富集的方法，只能处理含锌高于 15%的中高品位氧化锌矿和锌二次资源，才能获得可以直接氨性电解的高浓度锌电解液， 资源利用率低，而且净化除杂过程复杂。对此，陈启元等（Synergisticextractionof zincfromammoniacalammoniasulfatesolutionbyamixtureofasterically hindered3-diketoneandtri-n-〇ctylphosphineoxide(T0P0),Hydrometallur gy，2010, 105(3-4) : 201-206)采用溶剂萃取对氨性浸出液中低浓度锌进行有效富集，为了 与传统的硫酸体系锌电解流程衔接，他们采用硫酸反萃有机相，使锌富集到硫酸溶液中进 行电解；虽然可以获得电解锌，但该工艺同时存在"浸出-萃取"过程的碱循环与"反萃-电 解"过程的酸循环，使其流程更加复杂，酸碱难以达到平衡，增大了氨耗和酸耗，同时会产生 大量废液，带来很大的环境压力。如果将低浓度锌氨溶液直接富集为高浓度锌氨溶液，然后 进行氨性电解，不仅可以实现全氨体系短流程回收低浓度锌氨溶液并获得金属锌，而且氨 溶液在全流程的循环可使废水排放量大大减少。然而，基于全氨性体系的低浓度锌回收方 法至今仍未获得成功，其中一个重要原因在于缺乏可以同时在氨性体系进行萃取和反萃的 方法，现有方法中针对氨性溶液中锌的萃取体系基本上均采用含100_180g/L的硫酸溶液 进行反萃，本发明通过对萃取-反萃过程溶液组成及参数的合理调节，可有效实现全氨体 系回收低浓度锌离子的短流程方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种操作简单，成本降低，环保，体系中的溶液均能够循环 使用，废水排放量大大减少的通过全氨性体系、从低浓度锌氨溶液中回收锌含量小于2. 5g/ L的低品位锌的方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下方法实现的：
[0006] -种通过全氨性体系从低浓度锌氨溶液中回收锌的方法，包括以下步骤：
[0007] (1)萃取：使用萃取剂从含低浓度锌离子的氨性溶液中萃取低浓度锌离子，获得 负载锌的有机相和萃余液，萃余液返回用于氨性浸出；
[0008] (2)反萃：使用氨性反萃溶液反萃负载锌的有机相，实现锌离子的富集，得到氨反 萃富集液和再生有机相，再生有机相返回步骤（1)中用于萃取；
[0009] (3)电解：直接电解氨反萃富集液，制得金属锌，剩余的电解贫液返回步骤（2)中 用于反萃；
[0010] 其中，步骤（1)中含低浓度锌离子的氨性溶液中锌离子浓度小于2. 5g/L，总氨浓 度为 10-50g/L;
[0011] 步骤⑴中萃取剂为I-苯基-4-乙基-1，3-辛二酮，萃取体系的初始pH值为 10.5-12 ；
[0012] 步骤（2)中的氨性反萃溶液为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵中的一种或几种 铵盐与氨水的混合液；氨性反萃溶液的pH范围为8. 5-9. 5 ;氨性反萃溶液的总氨浓度为 50-80g/L；
[0013] 步骤（3)中使用氨反萃富集液作为电解液，在电压为2.5-3. 5V，电流密度为 150-250A/m2的条件下电解。
[0014] 步骤（2)的反萃过程中负载锌的有机相与氨性反萃溶液的体积比优选为4-5。
[0015] 含低浓度锌离子的氨性溶液通过将含锌低于9%的低品位氧化锌矿、尾矿、废渣或 多金属复杂矿加入硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵中的一种或几种铵盐与氨水组成的氨性 溶液中浸渍得到。
[0016] 步骤（1)的萃取过程中除使用萃取剂以外，有机相中还可以加入添加剂，其中添 加剂为磷酸三丁酯、三丁基磷、三正辛基氧膦或长碳链醇中的一种或几种。
[0017] 步骤（1)的萃取过程中有机相中可以添加磺化煤油或甲苯等稀释剂。
[0018] 上述步骤⑴（2)⑶实现了全氨性体系的溶液循环，同时回收了氨性溶液中的低 浓度锌。步骤（1)萃取过程的萃余液返回氨浸过程，锌负载有机相进入步骤（2)的氨反萃 过程；步骤（2)的反萃富集液用于氨性电解过程，再生有机相返回进行萃取；步骤（3)电解 制得金属锌后，氨性电解贫液用于步骤（2)的反萃过程。
[0019] 本发明首次实现了通过全氨性体系从含低浓度锌离子的氨性溶液中回收锌。首 先，发明人通过对萃取、反萃过程中萃取剂、反萃溶液的选取，以及总氨浓度、溶液pH等参 数控制的协同配合，使本发明的各个反应过程均在氨性体系中进行，实现全氨体系循环处 理低浓度含锌氨溶液，各个步骤的溶液均能够得到循环使用，使废水排放量大大减少，使得 本发明相对现有技术的成本大大降低，并采用此流程首次从含锌低于2. 5g/L的氨性溶液 中回收得到了致密锌片，这是现有技术根本无法实现的。通过本发明的全氨性体系回收，也 可以从很大程度上降低氨法处理含锌资源的品位要求，提高低品位资源的利用率。本发明 的各个过程均在氨性体系中进行，降低了氨法处理含锌资源的品位要求，缩短了工艺流程， 可有效减少废水排放，降低生产成本，提高低品位资源的利用率。本发明的操作简单，易于 实现，适合大规模的工业化应用，环保，因而具有非常重大的现实意义。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明的回收工艺流程图。
[0021] 图2为实施例1制备得到的金属锌片，从图中可以看出得到的金属锌片结构致密， 纯度高。
[0022] 图3为实施例2制备得到的金属锌片，从图中可以看出得到的金属锌片结构致密， 纯度高。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例，对本发明作进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对 本发明的进一步限定。
[0024] 实施例1
[0025] 第一步：萃取
[0026] 以含不同总氨浓度的低浓度锌氨溶液（含锌lg/L)作为水相，有机相中萃取剂为 1-苯基-4-乙基-1，3-辛二酮，稀释剂为煤油，萃取剂与稀释剂体积比为3:7,无添加剂，萃 取水相与有机相的体积比为4,锌萃取率及有机相锌浓度如下表1所示：
[0027]
【主权项】
1. 一种通过全氨性体系从低浓度锌氨溶液中回收锌的方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 萃取：使用萃取剂从含低浓度锌离子的氨性溶液中萃取低浓度锌离子，获得负载 锌的有机相和萃余液，萃余液返回用于氨性浸出； (2) 反萃：使用氨性反萃溶液反萃负载锌的有机相，实现锌离子的富集，得到氨反萃富 集液和再生有机相，再生有机相返回步骤（1)中用于萃取； (3) 电解：直接电解氨反萃富集液，制得金属锌，剩余的电解贫液返回步骤（2)中用于 反萃； 其中，步骤（1)中含低浓度锌离子的氨性溶液中锌离子浓度小于2. 5g/L，总氨浓度为 10-50g/L ； 步骤（1)中萃取剂为1-苯基-4-乙基-1，3-辛二酮，萃取体系的初始pH值为10. 5-12 ; 步骤（2)中的氨性反萃溶液为硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸铵中的一种或几种铵盐与 氨水的混合液；氨性反萃溶液的pH范围为8. 5-9. 5 ;氨性反萃溶液的总氨浓度为50-80g/ L； 步骤（3)中使用氨反萃富集液作为电解液，在电压为2. 5-3. 5V，电流密度为150-250A/ m2的条件下电解。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)的萃取过程中含低浓度锌离子的 氨性溶液与有机相的体积比为4-5。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤⑴的萃取过程中有机相还加入添加 剂，其中添加剂为磷酸三丁酯、三丁基磷、三正辛基氧膦或长碳链醇中的一种或几种。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤（1)的萃取过程中有机相添 加稀释剂，稀释剂为磺化煤油或甲苯。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2)的反萃过程中负载锌的有机相与 氨性反萃溶液的体积比为4-5。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，含低浓度锌离子的氨性溶液通过将含锌 低于9%的低品位氧化锌矿、尾矿、废渣或多金属复杂矿加入硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、碳酸 铵中的一种或几种铵盐与氨水组成的氨性溶液中浸渍得到。
【专利摘要】本发明公开一种通过全氨性体系从低浓度锌氨溶液中回收锌的方法，具体步骤为：1)使用萃取剂从含低浓度锌离子的氨性溶液中萃取低浓度锌离子，获得负载锌的有机相和萃余液，萃余液返回用于氨性浸出过程；2)使用氨性溶液反萃负载锌的有机相，实现锌离子的富集，得到氨反萃富集液和再生有机相，再生有机相返回进行萃取；3)从氨反萃的富集液直接电解制得金属锌，氨性电解贫液返回进行锌反萃，从而实现在全氨性体系回收低浓度锌的目的。本发明通过控制反应参数，使各个过程均在氨性体系中进行，降低了氨法处理含锌资源的品位要求，缩短了工艺流程，可有效减少废水排放，降低生产成本，提高低品位资源的利用率。
【IPC分类】C25C1-16
【公开号】CN104674300
【申请号】CN201510114821
【发明人】胡久刚, 付明波, 刘常青, 陈启元
【申请人】中南大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月16日