鹼浸

鹼浸

鹼浸是用強鹼的水溶液作浸出劑的礦物浸出工藝。主要浸出氧化鋁或二氧化矽等。對含鋅廢料進行鹼浸並對浸出液電解可生產高純度鋅粉,此技術已成功在貴州、雲南建成鋅粉冶煉廠。2007年,浙江富陽建成了以煉銅煙塵為原料的2 000 t/a鋅粉生產廠。該廠設計中增加了廢電解液深度處理工藝,在設備選型、構築物材料選取等方面進行了改進,並進一步完善了企業產品質量控制措施。

基本介紹

  • 中文名:鹼浸
  • 外文名:Alkali leaching
  • 學科:冶金工程
  • 領域:冶煉
  • 主要浸出:氧化鋁或二氧化矽等
  • 類型:礦物浸出工藝
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基本介紹

對含鋅廢料綜合處理,不僅能提高鋅資源的利用程度,減少資源浪費,還將解決冶煉行業的環境污染問題。浙江富陽是我國大型廢銅集散地和再生銅冶煉基地之一。銅冶煉再生的同時也產出大量含銅、鋅、鉛等有價金屬的煙塵。氧化鋅質量分數高於60%的含鋅煙塵可直接生產硫酸鋅、氯化鋅和立德粉等,而氧化鋅質量分數低於60%的煙塵成分複雜,含有許多其他成分,不能作為濕法煉鋅原料,因而一直未得到較好的開發利用。
對含鋅廢料進行鹼浸並對浸出液電解可生產高純度鋅粉,此技術已成功在貴州、雲南建成鋅粉冶煉廠。2007年,浙江富陽建成了以煉銅煙塵為原料的2 000 t/a鋅粉生產廠。該廠設計中增加了廢電解液深度處理工藝,在設備選型、構築物材料選取等方面進行了改進,並進一步完善了企業產品質量控制措施。從2007年5月試生產以來,取得了較好的生產指標:鋅浸出率大於90%,鋅粉質量達到國家一級標準。

原理與流程

基本原理

煉銅鋅煙塵中,鋅主要以ZnO形式存在。氧化鋅可溶於氫氧化鈉溶液,而銅、鐵等金屬元素均難溶而留在浸出渣中。

工藝流程

如圖《煉銅鋅煙塵鹼浸━電解法製備金屬鋅粉工藝流程》和《設備連線圖》所示:
鹼浸
煉銅鋅煙塵鹼浸━電解法製備金屬鋅粉工藝流程
鹼浸
設備連線圖

冶煉廠設計

物料計算

年產2 000 t的鋅粉冶煉廠,按330個工作日計算,日生產金屬鋅粉6.2 t,日需製備電解液233 m,淨化液235.4 1213,浸出液238 m。按原料鋅品位40%、鋅浸出率85%、總回收率90%計算,日需原料21 t。

浸出工段

採用間斷浸出法。∅4 000 mmX4 000 mm、容積50 m的機械攪拌釜3台,2台工作,1台備用。浸出釜體為鋼筋混凝土結構,錐形底,內襯碳鋼防腐,配置碳鋼螺旋蒸汽加熱管。設液面觀測孔、長溫度計、溫度計套管及液位刻度線。採用推進式攪拌,配以防腐攪拌機和電動機,減速機帶動攪拌。浸出釜上部設廢電解液進料管、洗水進料管及進料口,頂部加可移動蓋。選用X盤100-1000u2型廂式壓濾機3台壓濾浸出液,其中2台工作,1台備用。

淨化工段

採用1#、2#、3#分離劑去除浸出液中的鉛、鋁、砷等雜質離子。淨化釜與浸出釜結構相同,數量配套。由於淨化渣的量遠少於浸出渣的量,選用耐腐蝕、耐酸鹼的X盤50一1000U2型廂式壓濾機1台進行壓濾。
陽極板為不鏽鋼板,陰極板為鈦合金板,極板尺寸800 mm×500 mm。陰陽極板上部分別鑲有長840 mm和1 000 mm、寬40 mm、厚12 mm的導電銅排。電解車間設4組電解槽,每組10個,總共40個。電解槽的尺寸為1 860 mm×700mm×1 260 mm。電解槽底部為錐形體,並設鋅粉出料口。電解槽槽體用鋼筋混凝土製成,內襯10 mm硬質PVC板材。PVC板材化學性能穩定,耐火阻燃,絕緣性能可靠,表面光潔,平整,不吸水,不變形,易於加工。每組電解槽設4個電解液循環池,並分別配置循環泵。電解液循環池的尺寸為4 000 mm×2 000 mm×2 200 mm。整個電解車間的電流強度為12 000 A,總電壓120 V,選用ZH$12000A/(100~200)V整流器。

清洗烘乾工段

開始採用的金屬鋅粉洗滌設備是板框壓濾機,但壓濾機兩頭的鋅粉和壓在濾餅中間的鋅粉清洗不乾淨,且耗水量大;後改用SD型三足式吊袋卸料離心機,但這種離心機底座輕,容易因進料不均勻而振動劇烈。所以,本設計中採用XRl200一N型上懸式人工卸料離心機。清洗結束後,停機抖動濾袋,鋅粉鬆散後,從機殼底部排出。機殼底部正下方安裝乾燥機,鋅粉直接入乾燥器,快速烘乾,有效地減少了鋅粉的氧化。
鋅粉烘乾設備開始選用的是大型真空乾燥廂,但鋅粉烘乾時不能翻動,受熱不均勻,下層鋅粉難以烘乾,致使烘乾速度跟不上鋅粉清洗速度。後改用SZG-1000型SZG雙錐迴轉真空乾燥機,這種乾燥機罐體內處於真空狀態,罐體迴轉使鋅粉上下、內外翻動,加快了物料的乾燥速度。
廢電解液循環10~20次後需要進行一次深度處理,以回收鹼和強化淨化。用泵將廢電解液打入備用的浸出釜或淨化釜,加鹼攪拌至鹼完全溶解,靜置,溶液分層後從釜底將下層絮狀物抽出到另一個備用釜內,然後從洗水池中抽洗水至釜內,混合後得到深度處理液。處理液攪拌並升溫到70℃,加入石灰苛化0.5 h後壓濾,苛化渣排放,苛化液回廢電解液池用於浸出。

質量控制生產

鋅粉冶煉廠生產質量的控制對保證鋅粉質量至關重要。對生產流程跟蹤分析,確定下一工序投加的物料,同時對鋅粉產品抽樣分析,確保產品質量。浙江富陽鋅粉冶煉廠於2007年5月開始試生產,7月正式生產。鋅浸出率很高,達到92%以上;生產的金屬鋅粉全鋅質量分數在98%以上,金屬鋅質量分數在94%以上,符合國家一級標準。

總結

鹼浸-電解生產金屬鋅粉技術用於處理煉銅鋅粉塵,具有流程簡單、金屬回收率高、原料適應性強、產品質量好、有利於環境保護和資源綜合回收等優勢。該工藝的成功套用推動了含鋅二次資源的綜合回收技術的發展。

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