碱浸

更新时间:2022-08-25 14:05

碱浸是用强碱的水溶液作浸出剂的矿物浸出工艺。主要浸出氧化铝或二氧化硅等。对含锌废料进行碱浸并对浸出液电解可生产高纯度锌粉,此技术已成功在贵州、云南建成锌粉冶炼厂。2007年,浙江富阳建成了以炼铜烟尘为原料的2 000 t/a锌粉生产厂。该厂设计中增加了废电解液深度处理工艺,在设备选型、构筑物材料选取等方面进行了改进,并进一步完善了企业产品质量控制措施。

基本介绍

对含锌废料综合处理,不仅能提高锌资源的利用程度,减少资源浪费,还将解决冶炼行业的环境污染问题。浙江富阳是我国大型废铜集散地和再生铜冶炼基地之一。铜冶炼再生的同时也产出大量含铜、锌、铅等有价金属的烟尘。氧化锌质量分数高于60%的含锌烟尘可直接生产硫酸锌、氯化锌和立德粉等,而氧化锌质量分数低于60%的烟尘成分复杂,含有许多其他成分,不能作为湿法炼锌原料,因而一直未得到较好的开发利用。

对含锌废料进行碱浸并对浸出液电解可生产高纯度锌粉,此技术已成功在贵州、云南建成锌粉冶炼厂。2007年,浙江富阳建成了以炼铜烟尘为原料的2 000 t/a锌粉生产厂。该厂设计中增加了废电解液深度处理工艺,在设备选型、构筑物材料选取等方面进行了改进,并进一步完善了企业产品质量控制措施。从2007年5月试生产以来,取得了较好的生产指标:锌浸出率大于90%,锌粉质量达到国家一级标准。

原理与流程

基本原理

炼铜锌烟尘中,锌主要以ZnO形式存在。氧化锌可溶于氢氧化钠溶液,而铜、铁等金属元素均难溶而留在浸出渣中。

工艺流程

如图《炼铜锌烟尘碱浸━电解法制备金属锌粉工艺流程》和《设备连接图》所示:

冶炼厂设计

物料计算

年产2 000 t的锌粉冶炼厂,按330个工作日计算,日生产金属锌粉6.2 t,日需制备电解液233 m3,净化液235.4 1213,浸出液238 m3。按原料锌品位40%、锌浸出率85%、总回收率90%计算,日需原料21 t。

浸出工段

采用间断浸出法。∅4 000 mmX4 000 mm、容积50 m3的机械搅拌釜3台,2台工作,1台备用。浸出釜体为钢筋混凝土结构,锥形底,内衬碳钢防腐,配置碳钢螺旋蒸汽加热管。设液面观测孔、长温度计、温度计套管及液位刻度线。采用推进式搅拌,配以防腐搅拌机和电动机,减速机带动搅拌。浸出釜上部设废电解液进料管、洗水进料管及进料口,顶部加可移动盖。选用X盘100-1000u2型厢式压滤机3台压滤浸出液,其中2台工作,1台备用。

净化工段

采用1#、2#、3#分离剂去除浸出液中的铅、铝、砷等杂质离子。净化釜与浸出釜结构相同,数量配套。由于净化渣的量远少于浸出渣的量,选用耐腐蚀、耐酸碱的X盘50一1000U2型厢式压滤机1台进行压滤。

阳极板为不锈钢板,阴极板为钛合金板,极板尺寸800 mm×500 mm。阴阳极板上部分别镶有长840 mm和1 000 mm、宽40 mm、厚12 mm的导电铜排。电解车间设4组电解槽,每组10个,总共40个。电解槽的尺寸为1 860 mm×700mm×1 260 mm。电解槽底部为锥形体,并设锌粉出料口。电解槽槽体用钢筋混凝土制成,内衬10 mm硬质PVC板材。PVC板材化学性能稳定,耐火阻燃,绝缘性能可靠,表面光洁,平整,不吸水,不变形,易于加工。每组电解槽设4个电解液循环池,并分别配置循环泵。电解液循环池的尺寸为4 000 mm×2 000 mm×2 200 mm。整个电解车间的电流强度为12 000 A,总电压120 V,选用ZH$12000A/(100~200)V整流器。

清洗烘干工段

开始采用的金属锌粉洗涤设备是板框压滤机,但压滤机两头的锌粉和压在滤饼中间的锌粉清洗不干净,且耗水量大;后改用SD型三足式吊袋卸料离心机,但这种离心机底座轻,容易因进料不均匀而振动剧烈。所以,本设计中采用XRl200一N型上悬式人工卸料离心机。清洗结束后,停机抖动滤袋,锌粉松散后,从机壳底部排出。机壳底部正下方安装干燥机,锌粉直接入干燥器,快速烘干,有效地减少了锌粉的氧化。

锌粉烘干设备开始选用的是大型真空干燥厢,但锌粉烘干时不能翻动,受热不均匀,下层锌粉难以烘干,致使烘干速度跟不上锌粉清洗速度。后改用SZG-1000型SZG双锥回转真空干燥机,这种干燥机罐体内处于真空状态,罐体回转使锌粉上下、内外翻动,加快了物料的干燥速度。

废电解液循环10~20次后需要进行一次深度处理,以回收碱和强化净化。用泵将废电解液打入备用的浸出釜或净化釜,加碱搅拌至碱完全溶解,静置,溶液分层后从釜底将下层絮状物抽出到另一个备用釜内,然后从洗水池中抽洗水至釜内,混合后得到深度处理液。处理液搅拌并升温到70℃,加入石灰苛化0.5 h后压滤,苛化渣排放,苛化液回废电解液池用于浸出。

质量控制生产

锌粉冶炼厂生产质量的控制对保证锌粉质量至关重要。对生产流程跟踪分析,确定下一工序投加的物料,同时对锌粉产品抽样分析,确保产品质量。浙江富阳锌粉冶炼厂于2007年5月开始试生产,7月正式生产。锌浸出率很高,达到92%以上;生产的金属锌粉全锌质量分数在98%以上,金属锌质量分数在94%以上,符合国家一级标准。

总结

碱浸-电解生产金属锌粉技术用于处理炼铜锌粉尘,具有流程简单、金属回收率高、原料适应性强、产品质量好、有利于环境保护和资源综合回收等优势。该工艺的成功应用推动了含锌二次资源的综合回收技术的发展。

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