次氧化锌综合回收工艺研究

摘要

次氧化锌是烟化炉处理铅、锌密闭鼓风炉炉渣时沉积于烟道中的烟尘。其具有以下特点：(1)来源广，产出量大。(2)伴生稀散金属铟得到富集。(3)含砷量高，次氧化锌中富集了入炉原料中40～50％的砷，使砷含量达8～10％。(4)含丰富的锌、铅、铟、银、铋等多种有价金属。因此，次氧化锌具有很高的回收价值，但由于成分复杂，含锡、锑、铁、砷对回收铟的严重干扰，有毒元素砷、铅、镉对环境的破坏等因素，增大难了回收难度与回收成本。 本研究在分析比较国内、外从各种锌渣中回收有价金属的方法、工艺与最新研究进展的基础上，结合次氧化锌的特点，提出一种次氧化锌综合回收新工艺，能低成本、高效率、环境友好地从次氧化锌中综合回收锌、铟、铅、铋、砷、银等有价金属，减少冶锌工业废渣的排放量。 本工艺重点解决了次氧化锌综合回收过程中五个主要技术难题： (1)通过X射线荧仪、X射线衍射仪、电子探针微量分析仪等方法分析次氧化锌的物相组成及元素赋存状态。浸取原理结合单因素分析讨论了浸取酸度、固液比、温度、反应时间、颗粒粒度及氧化剂等因素对铟浸取率的影响。通过正交试验确定最佳浸铟条件，铟浸取率可提高到97％以上。 (2)在含铟酸浸液净化工段，采用ZnS沉淀除杂工艺，控制合适的条件，酸浸液中砷、锑、锡的去除率分别达99％、95％、86％，铟损失率小于2％。净化液以铁粉还原可直接用于萃取分离富集铟。 (3)研究铟萃取剂P<,204>分子结构及分配特性，分析P<,204>萃铟原理。从萃取热力学角度应用外推法求出标准萃取平衡常数logK<'Θ>及其他热力学量；从萃取动力学角度剖析了萃铟过程，得出P<,204>萃铟规律。研究了萃取剂浓度、料液酸度、萃取时间、杂质铁的含量等因素对铟萃取率的影响；反萃液酸度与反萃时间对反萃铟的影响。同时，分析了萃取过程中有机相乳化问题及消除方法。 (4)对浸铟残渣的处理，试验氧化-盐酸浸取-水解回收铋、醋酸铵浸铅制备硬脂酸铅、氨水浸取回收银的综合回收工艺，使残渣中各有价金属元素得到有效分离与富集。铟萃余液中回收锌、铁，制备锌盐与铁红，成功实现了有价金属的综合回收及废水的综合治理。 (5)针对次氧化锌中砷含量高、回收难度大的特点，研究了有毒元素砷在整个综合回收过程中的流向，并针对不同工段砷的特点分别采用不同回收方法，大大降低了生产成本及综合回收过程中砷对环境的破坏。 此工艺具有综合回收率高、生产成本低、废物排放少等优点。冶锌废渣排放量减少83％，有毒物质砷减少95％；浸取液废水经处理后达到国家排放标准，可直接排放，也可返回重新使用。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1次氧化锌主要来源和化学组成

1.2次氧化锌回收研究现状

1.2.1回收稀散金属铟

1.2.2回收其它金属

1.3次氧化锌综合回收存在的主要问题

1.4课题来源及研究的意义

1.4.1课题来源

1.4.2研究的意义

1.5课题研究内容

1.5.1次氧化锌综合回收工艺

1.5.2主要研究内容

1.5.3可行性分析

1.6论文研究的创新点

第二章从次氧化锌中浸取铟的研究

2.1次氧化锌物相及铟赋存状态分析

2.1.1次氧化锌化学组成

2.1.2 X射线衍射物相分析

2.1.3电子探针扫描物相结构分析

2.2次氧化锌浸取

2.2.1浸取原理

2.2.2硫酸浸铟热力学

2.3实验部分

2.3.1仪器与试剂

2.3.2实验步骤

2.4结果与讨论

2.4.1浸取酸度的影响

2.4.2液固比L/S的影响

2.4.3浸取时间的影响

2.4.4浸取温度的影响

2.4.5固体粒度的影响

2.4.6优化浸取工艺

2.4.7提高铟浸取率方法探讨

2.5本章小论

第三章次氧化锌酸浸液净化除杂

3.1沉淀除杂原理

3.2实验部分

3.2.1仪器与试剂

3.2.2次氧化锌酸浸液的组成

3.2.3实验步骤

3.3结果与讨论

3.3.1硫化剂的选择

3.3.2沉淀酸度的选择

3.3.3硫化锌用量

3.3.4反应时间的影响

3.3.5其它影响因素

3.4本章小结

第四章从酸浸净化液中萃取分离铟

4.1 P204分子结构及分配特性

4.2 P204萃铟原理分析

4.2.1热力学分析

4.2.2动力学分析

4.3实验部分

4.3.1仪器与试剂

4.3.2实验方法

4.4结果与讨论

4.4.1有机相浓度的影响

4.4.2料液酸度的影响

4.4.3萃取时间的影响

4.4.4杂质铁的影响

4.4.5富铟有机相洗涤除铁

4.4.6酸度对反萃铟的影响

4.4.7时间对反萃铟的影响

4.5萃取过程中乳化及第三相的生成

4.5.1乳化的产生

4.5.2乳化的预防与消除

4.5.3乳化物的处理和有机相的回收

4.6本章小结

第五章次氧化锌酸浸残渣资源化研究

5.1酸浸残渣的组成及综合回收工艺

5.2实验部分

5.2.1仪器与试剂

5.2.2实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1次氧化锌酸浸残渣氯化浸铋

5.3.2水解除锡

5.3.3中和水解沉铋

5.3.4稀醋酸洗涤除铁、铅

5.3.5铅的富集与回收

5.4本章小结

第六章综合回收过程中砷的流向与消除

6.1脱砷原理

6.1.1全火法脱砷

6.1.2全湿法脱砷

6.1.3火法—湿法结合脱砷

6.2次氧化锌综合回收时砷的流向

6.3实验部分

6.3.1仪器与试剂

6.3.2综合回收砷的方案

6.3.3结果与讨论

6.4本章小结

第七章铟萃余液中回收锌与废水的治理

7.1试验原理

7.2实验部分

7.2.1仪器与试剂

7.2.2实验步骤

7.3结果与讨论

7.3.1硫化剂的选择

7.3.2确定沉淀条件

7.4模拟萃铟废水扩大试验

7.4.1硫化亚铁沉淀除杂

7.4.2氧化、中和返回利用

7.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢