铅冶炼烟灰的综合利用

剂 碳酸氢铵。
1 2 试验原理
烟灰中除含 Zn 外, 还含 P b、Fe、As、Sb、Cu、Cd
等, 大多以氧化物形态存在, 与硫酸反应, 生成可溶
性硫酸盐; 杂质 F e、Sb、A s 主要以 Fe3+ 、SbO 4 3- 和 A sO4 3- 形 式进 入溶液。P b2+ 以 PbSO4 进入 浸出
浸出时间试验结果见表 1。 表 1 浸出时间试验结果
Table 1 Test results about leaching time
序号 时间/ h
1
10
2
15
3
35
渣含 Zn/ %
常温
75 #
22 05
20 98
21 38
21 20
20 51
20 73
Zn 浸出率/ %
常温
75 #
95 07
95 20
( 2) 锌 的平 均浸出 率 90 82% , 直接 回收 率约 89 44% , 浸出过程中 Fe、Ge、Si、A s、Sb、P b 均进入 浸出渣, 而 Zn、Cu、Cd 等进入浸出液中;
( 3) 电锌产品中杂质 Cu、Cd、Sb、As、N i、Co、Pb 和 F e 含量很低, 均 ∃ 0 0002% ;
剂以强化锌的浸出。加入添加剂氯酸钠量为矿量的 2 0% , 浸出试验结果: 常温浸出时渣含锌 20 20% 、 含铅 33 42% , 锌浸出率 95 65% ; 75 # 浸出时渣含 锌 5 65% 、含铅 41 36% , 锌浸出率 99 11% 。常温
图 2 氯酸钠用量与渣含 Zn 和 Zn 浸出率关系
2 3 加温浸出重复试验结果
浸出温度 75 # , 2% 氯酸钠, 浸出重复试验结果 见表 2。
表 2 浸出重复试验结果
Table 2 The repeated test results of leaching
序号
1 2 3 平均
渣含 Zn /% 5 89 4 44 4 89 5 07
渣含 Pb /%
将碳酸氢铵溶液加入净化后的硫酸锌溶液中, 沉淀得到碱式碳酸锌经洗涤、烘干、煅烧得到产品氧 化锌。试验控制条件: 常温 2~ 3 h, pH 6 5~ 7, Z n
沉淀率 95 66% ; 经 850 # 煅烧 1 5 h, 产品氧化锌中 杂 质 PbO 和 CdO 较 低, 分 别 为 0 0016% 和 0 024% , 氧化锌纯度平均 98 58% 。
有色金属( 冶炼部分) 2007 年 3 期
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表 6 技术经济指标
Table 6 The technical and industrial index
名称 焙砂 Zn/ t
锌粉/ t H 2O2/ t 液氨/ t NH 4Cl/t
BA/ t TB/ t EC/ t 电能/ ( kW h) 合计
消耗 1 18 0 05 0 004 0 41 0 099 0 0023 0 0038 0 035 3 100
1 试验
1 1 试验原料和试剂 试验用烟灰 主要化学 成分( % ) : Zn 70 20s 0 30, Cd 0 030, Sb 0 12, Cu 0 020, Mn 0 002; 浸出剂- 硫酸; 添加 剂 氯酸
钠、次氯 酸 钙、过 氧 化氢; 除杂 剂 过 氧化 氢, 沉 淀
有色金属( 冶炼部分) 2007 年 3 期
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铅冶炼烟灰的综合利用
杨绍文, 曹耀华, 李琦, 高照国
( 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所, 河南郑州 450006)
摘要: 利用某铅冶炼厂产生的烟灰, 以硫酸为浸取剂, 采用适 当的添加剂 使 Zn 浸 出率达到 99% , 经 除杂 净化、碳酸氢铵沉淀制取了纯度大于 98% 的 氧化 锌, 同时浸 渣含 Pb 达到 40% 以 上, 可作 为炼铅 原料。 考察了硫酸浓度、添加剂种类及加入量、温度等对浸出率的影响。 关键词: 烟灰; 添加剂; 浸出渣; 氧化锌 中图分类号: T F 813 文献标识码: A 文章编号: 1007- 7545( 2007) 03- 0013- 03
金额/ 元 11 800
750 8
820 79 23 171 875 1 550 16 076
5 结论及建议
( 1) 本工艺具有净化、除铁负担轻, 过程简单, 这 样设备省, 投资少等优点。半工业试验基本达到预 期目的, 获取了工业生产设计中要求的各项数据, 经 过 8 次循环试验证明, 废电解液返回不影响浸出率、 电解过程及电锌质量;
[ 2] 池克. 无汞锌粉的现状及展望[ J] . 电池工业 , 2000( 2) : 85- 87.
[ 3] 杨声海, 唐 谟堂. Zn( II ) - N H3 - NH 4 Cl- H2 O 体系 电 积 生产金属锌[ J] . 有色 金属 ( 冶 炼 部分) , 2001( 1) : 7 9.
H 2 O ! + 3( N H 4 ) 2 SO4 + 5CO 2
( 4)
ZnCO 3 2Zn( OH ) 2 H 2 O 3ZnO +
CO 2 ∀ + 3H2 O
( 5)
1 3 探索试验结果
进行了硫酸用量、浸出温度、浸出时间等探索试
验, 硫酸用量对浸渣含 Zn 和 Zn 浸出率的影响见图
1。
有色金属( 冶炼部分) 2007 年 3 期
( 4) 吨锌主要原材料消耗为( t ) : 焙砂 1 18, 液 氨 0 41, 锌 粉 0 050, 添 加 剂 GA0 0023、T B 0 0038, EC 0 035, 吨锌电能消耗 ∃ 3 100 kW h
参考文献
[ 1] 彭 德富. 调整产品结构是解决我 国干电池 污染的主要 途 径[ J] . 环境保护, 2001( 5) : 33- 35.
渣[ 1 ] 。溶液中的 Fe 经水 解形 成 F e ( OH ) 3 胶 体, SbO4 3- 和 A s O4 3- 被 F e( O H ) 3 胶体吸 附共沉 降。
净化后的硫酸锌溶液与碳酸氢铵反应生成碱式碳酸
锌沉淀, 经洗涤、烘干、煅烧得到氧化锌。主要反应
式为:
M eO + H2 SO4 = M eSO4 + H 2 O
( 1)
2F e2+ + 2H + + H 2 O 2 = 2F e3+ + 2H 2 O ( 2)
作者简介: 杨绍文( 1965- ) , 男, 河南原阳人, 副研究员, 硕士
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Fe3+ + 3O H = F e( O H ) 3 !
( 3)
3ZnSO 4 + 6N H 4 H CO 3 = Z nCO 3 2Zn( OH ) 2
( 上接第 14 页)
表 3 常温浸渣的二次浸出试验结果
Table 3 The leaching results of the leached slag
序号
1 2
添加剂氯酸钠量 ( 渣重) / % 14 21
渣含 Zn / %
5 09 1 60
渣含 Pb/ %
40 42
Zn 浸 出率/ %
82 83 94 80
2 5 净化 浸出后的溶液主要含有杂质 F e、As, 采取加入
过氧化氢并控制适 宜条件去除杂 质。试验结 果表 明: 随除杂剂用量从 1 51% 增加到 3 48% , Fe 的去 除率 变 化 不 大 ( ~ 98% ) , As 的 去 除 率 较 高 ( > 99 6% ) , 兼顾二者, 选择了除杂剂用量为 2 32% 。 2 6 碱式碳酸锌和氧化锌制备
40 96 41 31
/ 41 14
渣含 As /% 0 10 0 10 / 0 10
Zn 浸出率 A s 入渣率
/%
/%
98 92
/
99 20
/
99 13
/
99 08
4 44
表 2 数据看出, 渣含 Zn 在同样条件下有波动, As、Pb 入渣比例相对稳定, 这主要与操作过程料液 的黏稠程度不同有关, 为保证料液浓度和操作顺行, 试验控制液固比 4~ 5, 锌的溶浸结果差别较小。 2 4 常温浸出渣的二次浸出试验
常温浸出因渣含 Zn 高、含 P b 低, 加入添加剂 仍不能改善其浸出效果, 对常温浸渣进行加温、加添 加剂的二次强化浸出试验, 结果见表 3。结果表明: 渣含 Zn 可以从约 21% 降到 1 6% ~ 5 09% ; 渣含 P b 由 32% 增至 40% ~ 42% 。
( 下转第 19 页)
浸出时, 氯酸钠的加入对浸出效果影响很小; 加热时 加入添加剂可使渣含 Zn 显著降低, 原因可能是原 料中少量的难浸出组分在添加剂的作用下生成易于 浸出的物质。 2 2 添加剂种类和数量对浸出试验结果的影响
加热( 75 # ) 条件下添加剂种类与 Zn 浸出率试 验结果表明: Zn 浸出率都能达到 96% 以上, 在成本 消耗相同的情况下, 以氯酸钠效果最好。氯酸钠用 量与渣含 Zn 和 Zn 浸出率关系见图 2。
95 31
95 34
95 38
95 46
不管常温或加温浸出, 延长时间 Zn 浸出率提 高不明显, 渣含 Z n 仍达不到铅精矿对 Zn 含量的要 求, 必须进一步降 低渣中的含 Zn 量。为得到 较稳 定的试验结果, 浸出时间选定 1 5 h。
2 条件试验及结果
2 1 添加剂对浸出试验结果的影响 在探索试验基础上, 试验确定加入适当的添加
Research on Multipurpose Utilization of Zinc Ash from Lead Metallurgy
YANG Shao w en, CAO Yao hua, L I Qi, GA O Zhao g uo
( Zhengz hou In st itu t e of M ult ipur pose U t ilizat ion of M ineral R es ou rces, CA G S, Zhengz hou 450006, Chin a)
Abstract: T he zinc ash of lead refinery is used as raw m aterial and vit riol as leaching agent , t he zinc leaching rate is 99% , then t he zinc ox ide w it h > 98% purit y is made by ammo nium bicarbo nat e precipit at i o n pro cess T he f ollow ing f act ors o n t he zinc leaching r at e are discussed n detail: sulf ur ic acid co ncent ra t ion, addit ive and t emper at ure, et c Keywords: Zinc ash; Addit ive; L eaching residues; Zinc oxide
图 1 酸量对渣含锌和锌浸出率的影响
Fig 1 The effect of H2SO4 amount
on Zn containing in residue
and Zn leaching rate 由图 1 看出, 硫酸用量为理论量时, 可得到较好
的试验结果, 再增加浸出剂用量已无意义。另外, 以
硫酸为浸出剂时, 常温和加温浸出对渣含锌和锌浸 出率影响不大。
受资源紧张、锌精矿产量有限等因素的影响, 国 内锌精矿供给仍然紧张。综合利用低品位氧化矿、 次氧化矿、锌渣、锌灰等逐渐引起企业的重视。锌烟 灰是铅、锌冶炼过程中的一种中间产物, 它是由回转 窑挥发、贫化处理铅鼓风炉渣、湿法浸锌渣等所产生 的。以河南某铅冶炼厂产生的烟灰为原料, 采用硫 酸浸出 净化除杂 碱式碳酸锌沉淀工艺制备 氧化锌, 为了提高 Zn 浸出率并满足铅冶炼原料含 Zn 小于 9% 的要求, 采用关键 技术使 Z n 浸 出率提 高到 99% 以上, 浸 渣含 Zn 小于 5% , 含 Pb 达 到 40% 以上, 满足铅冶炼对原料的要求, 实现了该原料 的综合利用。
Fig 2 The effect of additive amount
on zinc contai ning in residues
and zinc leaching rate
由图 2 结果看, 使用添加剂, 渣含锌最低可降至
1 5% , 锌浸出率可达 99% 以上; 从技术经济综合考 虑, 以添加 2% 的氯酸钠为宜。