一種從溼法煉鋅的銅鎘渣中回收鋅、銅、鎘的方法與流程
2023-06-18 16:42:01 2
本發明屬於溼法冶金技術領域，尤其是一種從溼法煉鋅的銅鎘渣中回收鋅、銅、鎘的方法。
背景技術：
溼法煉鋅銅鎘渣是一種難處理的冶金廢渣，其成分為硫酸鋅，淨化置換銅、鎘的過量鋅粉、海綿銅、鎘包裹鋅粉、硫酸鎘、海綿鎘、海綿銅、fe2+、fe3+、mn2+等物質；目前鋅鎘銅的回收方法很多，其中利用火法對鋅和鎘的回收，與原有的溼法煉鋅工藝相匹配，應用較為廣泛，但是在回收過程中需要反覆的置換沉澱-溶解再置換-洗滌等等作業，並且銅渣的夾帶分散也降低了金屬鋅、鎘的回收率，浸出殘渣中由於銅、鋅、鎘的性質相差較大，進入銅冶煉系統時會使煙層中鋅、鎘含量較高，不利於銅冶煉的穩定，因此，整個火法冶煉回收過程較為繁瑣，並且回收率不高；溼法冶煉採用稀硫酸浸出鋅，浸出液再氧化浸出銅、鎘，銅進行萃取分離，該方法在稀硫酸浸出時，銅、鎘也有少量浸出，浸出液必須淨化才能進入電鋅系統，會產生新的銅鎘渣，第二步的氧化浸出，由於第一步的浸出鋅未被充分浸出，仍然有鋅、銅、鎘進入溶液，又必須進行銅、鎘、鋅分離，故此該方法鋅、銅、鎘分散不利於分離回收，同時又有新的銅鎘渣產生，而且工藝流程長，成本較高；本發明通過長期的研究和探索，克服了上述火法、溼法處理銅鎘渣工藝的缺點，達到了短流程、低汙染、低成本的目的。
技術實現要素：
具體是通過以下技術方案得以實現的：
為解決上述技術問題，本發明提供一種從溼法煉鋅的銅鎘渣中回收鋅、銅、鎘的方法，包括以下步驟：
(1)硫酸浸出：用硫酸氧化浸出銅鎘渣，過濾後得到浸出液；
(2)中和除鐵：將浸出液加入石灰乳進行中和，過濾後得到除鐵液；
(3)電解：除鐵液直接進行電解得鋅銅鎘合金和電解殘液；
(4)真空蒸餾：鋅銅鎘合金置入帶有冷凝室的真空爐中進行真空蒸餾得鋅鎘合金和富銅渣；
(5)分離：鋅鎘合金引入真空塔盤或碳化矽塔盤中分離得鋅、鎘；或將鋅鎘合金按低熔壓鑄鋅合金要求調整鋅鎘含量得壓鑄鋅合金。
(6)富銅渣處理：富銅渣直接用於銅冶煉；
(7)電解殘液處理：將步驟(3)中電解殘液返回步驟(1)中進行氧化浸出。
所述步驟(1)中硫酸氧化浸出為硫酸和雙氧水混合液浸出或硫酸氧氣高壓浸出。
所述硫酸濃度為100～150g/l，雙氧水濃度為5％。
所述步驟(3)中的電解槽壓3～3.5v，電流密度400～500a/m2，電解溫度25～35℃，電解時間24～36h。
所述步驟(3)中電解殘液含鋅40～50g/l，硫酸100～150g/l。
所述步驟(4)中真空蒸餾溫度800～1000℃，真空爐真空度≤600pa，蒸餾時間5～8h，出爐溫度500±20℃。
所述步驟(1)中硫酸氧化浸出級數分為2級，第一級浸出液進行中和除鐵後用於電解鋅銅鎘合金，第二級浸出液返回第一級浸出使用。
所述第一級浸出液含鋅量≥80g/l，銅、鎘為任意量。
所述中和除鐵是採用石灰乳中和至ph值為4～4.5。
所述步驟(1)中硫酸氧化浸出銅鎘渣，其液固比為(3～4)：1。
本發明有益效果：
本發明通過採用雙氧水或氧氣作為氧化劑，可有效的提高銅的浸出率，通過結合浸出工藝中的固液比，使得浸出效率得到有效的提高，縮短工藝流程和反應時間；添加石灰乳進行中和除鐵，使得浸出液中的鐵含量大大降低，有效的除掉鐵對後續工藝的影響；將除鐵後的溶液進行電解，並結合電解參數的控制，提高電解有效率，使得生成的鋅銅鎘合金雜質含量較少；再通過對真空蒸餾的參數進行調控，進而使得鋅鎘合金和銅富渣得到有效的分離；將電解殘液進行再次氧化浸出，提高原料的使用率，同時使得銅鎘渣中鋅鎘銅的回收率進一步加強；本發明中除氧化浸出和中和除鐵渣外，不產生低品位、低價值的冶金廢渣，進而提高廢渣的使用價值。
本發明通過氧壓浸出、中和除鐵、電解、真空蒸餾、分離、銅富渣處理、電解殘液處理共七個步驟來完成鋅、銅、鎘金屬的回收，整個工藝流程短、廢渣和廢水少，環境汙染小、生產成本低。
具體實施方式
下面結合具體的實施方式來對本發明的技術方案做進一步的限定，但要求保護的範圍不僅局限於所作的描述。
實施例1
在硫酸100g/l，雙氧水5％，液/固＝4，80℃條件下進行含鋅25％，鎘5％，銅0.3％的銅鎘渣一次浸出，得浸出液含鋅82.5g/l，鎘15.2g/l，銅750mg/l，硫酸52.1g/l，fe3+1.2g/l，用石灰乳中和至ph值為4.5過濾得到含鋅80.7g/l，鎘14.5g/l，銅720mg/l，fe<100mg/l的中和後液；在槽壓3.2v，電流密度400a/m2，25℃，電解液循環速度1.5l/h的條件下進行鋅銅鎘合金電解；電解時間24小時，電流效率81.3％，電解殘液含鋅43.5g/l，鎘0.2g/l，銅微量，硫酸120g/l；電解所得合金含鋅92.5％、鎘7.1％、銅0.25％、鉛、鐵、砷、銻合計0.15％。
實施例2
用實例1的銅鎘渣在硫酸150g/l，液/固＝3，150℃條件下進行壓力為7.5kg級高壓氧氣浸出，得到一級浸出液含鋅95.3g/l、鎘16.5g/l、銅872mg/l、fe3+1.5g/l，用石灰中和到ph為4，得到含鋅92.1g/l、鎘15.8g/l、銅850mg/l、fe<100mg/l的中和後液，過濾後按槽壓3.5v，電流密度500a/m2，35℃，電解液循環速度2l/小時的條件下進行鋅銅鎘合金電解，得鋅銅鎘合金含鋅90.5％、鎘8.2％、銅0.3％、鉛、鐵、砷、銻合計1％。
實施例3
按實例1的條件進行氧化浸出，二次浸出液返一次浸出，得浸出液含鋅102g/l、鎘18.2g/l、銅970mg/l、fe3+1.8g/l；石灰乳中和後進行電解，得鋅銅鎘合金含鋅93.5％、鎘5.2％、銅0.42％、鉛、鐵、砷、銻合計0.78％。
實施例4
用實例3之鋅銅鎘合金在溫度850℃，真空度600pa條件下進行5小時真空蒸餾，得鋅鎘合金蒸餾率83.2％，合金含鋅87.3％，含鎘12.5％、含鉛0.02％，真空渣含銅2.3％。
實施例5
用實例3之鋅銅鎘合金在1000℃，真空度200pa條件下進行8小時真空蒸餾，得鋅鎘合金蒸餾率98.7％，合金含鋅89.1％，鎘10.5％，鉛0.4％，真空渣含銅30.76％。
實施例6
用實例5之鋅鎘合金再放入另一真空爐中進行真空蒸餾，在真空度200pa，溫度750℃的條件下，蒸餾10小時，得精鋅純度99.5％，精鎘純度99.7％。
實施例7
用含鋅15％，鎘10％，銅2.5％的銅鎘渣進行氧氣高壓酸浸，得一次浸出液鋅78g/l、鎘23.8g/l、銅1.8g/l，中和除鐵後按實例1之電解條件進行電解36小時，得鋅銅鎘合金，按實例5之條件對該合金進行真空蒸餾，得鋅鎘合金含鋅80.5％，鎘18.8％，真空渣含銅66.3％。
在此有必要指出的是，以上實施例僅限於對本發明的技術方案做進一步的闡述和理解，不能理解為對本發明的技術方案做進一步的限定，本領域技術人員作出的非突出實質性特徵和顯著進步的發明創造，仍然屬於本發明的保護範疇。