一种湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法

摘要

本发明涉及一种湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，属于湿法冶金技术领域。首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为2~4：1L/kg加入洗水，然后机械活化制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌10~20g/L、硫酸5~10g/L以及铜和铟；将得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO2尾气，得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中。本发明实现了锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程SO2和终渣洗水的高效利用，避免了尾气排放，减少了环境污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，属于湿法冶金技术领域。

背景技术

闪锌矿是重要的锌矿物资源，在其成矿过程中，铁、铟以类质同象取代闪锌矿中的锌原子，采用机械磨矿和选矿的方法难以使锌、铁、铟分离，导致选矿产出的锌精矿含有较高的铁高，并伴生有较高含量的铟、铜等金属。伴生于锌精矿中的铁在硫化锌精矿焙烧过程中不可避免的产生大量铁酸锌及少量的其他有价金属的铁酸盐，铁酸锌在中性浸出过程不被破坏，与未被溶解的氧化锌以及几乎全部的铁、铟及大部分铜留在锌浸出渣中。目前，我国约80%的金属锌采用沸腾焙烧-中性浸出-净化-电积-熔铸的湿法工艺流程提取,但由于锌焙砂中的铁酸锌在低酸条件下难以溶解，导致该工艺中产出大量的锌浸出渣。当前，我国每年有数万吨的锌浸出渣产出，数量巨大，且锌浸出渣中富含锌、铜、铟、锗等有价金属。

为了破坏锌浸出渣中的铁酸锌以便回收锌和铟，通常需采用回转窑挥发法或热酸浸出—黄钾铁矾法、热酸浸出—针铁矿法、热酸浸出—赤铁矿法等方法，这些方法各有利弊。其中回转窑挥发法能有效破坏铁酸锌，产出氧化锌和氧化铟返回炼锌流程回收锌铟。然而，回转窑挥发法能耗高，锌铟回收率低，且产出低浓度二氧化硫烟气难以治理，限制了该方法的推广应用。

热酸浸出是破坏铁酸锌的一种有效方法，但在锌浸出渣的热酸浸出过程中，锌、铁、铟一同进入溶液中，并且铁大部分以Fe³⁺形式存在。随着浸出渣中大量铁化合物的溶解，大量铁以三价铁离子的形式进入溶液中，溶液中高浓度的三价铁离子将极大的提高溶液的氧化还原电位至700mv以上，难溶的铁酸锌稳定性随着电位的升高而增强，抑制了锌浸出渣中铁酸锌的溶解，导致金属浸出率较低。

同时由于热酸浸出液中的铁几乎全部为Fe³⁺，在浸出液后续分离除铁工艺中，为了避免沉铁过程锌、铟、铜等有价金属进入铁渣，通常需要先将浸出液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，再用置换法与中和水解法回收铜、铟。目前常用的方法为在酸性条件下，利用硫化锌精矿还原浸出液中的三价铁离子，但由于精矿利用率低，需添加过量锌精矿，易导致热酸浸出液中的铜生成硫化亚铜沉淀进入还原渣中，且未反应的剩余锌精矿需专门处理，致使该方法存在物料中锌、铟、铜等有价金属浸出率低、工艺流程复杂、能耗高等问题。

因此，如何实现锌浸出渣的高效浸出、解决锌铁分离和有价金属高效利用的问题已成为湿法炼锌的关键技术难题。

专利申请CN201610188437.1和CN201610188394.7中公开了同一种用二氧化硫浸出含锌物料的方法，采用先低温（80~110℃）再高温（110~150℃）的两级连续浸出工艺以提高SO₂利用率，但工艺过程较为复杂，其过程产生SO₂尾气利用二氧化硫洗塔洗涤反应装置排出的尾气，尾气返回制酸系统回收二氧化硫气体制酸，未能实现SO₂的高效循环利用。传统火法冶金工艺产出的低浓度SO₂的处理方法，如在发明专利CN>2尾气。在发明专利CN201610039470.8中公开了一种用二氧化硫控制电位法浸出锌浸出渣的方法和装置，采用了两级逆流浸出提高SO₂的利用率，但SO₂尾气只是通过尾气吸收装置进行处理，亦未能实现SO₂的高效循环利用。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法。本发明实现了锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程SO₂和终渣洗水的高效利用，避免了尾气排放，减少了环境污染，简化了工艺流程，降低生产成本，提高了资源利用率，有利于湿法炼锌清洁生产。本发明通过以下技术方案实现。

一种湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为2~4：1L/kg加入洗水，然后机械活化制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌10~20g/L、硫酸5~10g/L以及铜和铟；

（2）将步骤（1）得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO₂尾气，得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中。

所述步骤（1）中含锌烟尘包括Zn35~38wt.%、Fe10~20wt.%和钙镁，主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄

所述步骤（2）中高纯SO₂尾气为湿法冶金工艺产生的70~100℃二氧化硫与水蒸气的混合气体，混合气体中二氧化硫体积浓度为75~95%。

本发明的有益效果是：

（1）采用沸腾净化吸收工艺，利用冶炼工艺自产的含锌烟尘（包括Zn35~38wt.%、Fe10~20wt.%及少量钙镁等，主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄）回收高纯SO₂尾气，实现了锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程SO₂的高效回收，避免了尾气排放，降低了环境污染，有利于湿法炼锌清洁生产。

（2）利用还原浸出的终渣洗水制备吸收矿浆，避免了洗水处理工艺，简化了工艺流程，提高了资源利用率。

（3）尾气吸收后得到净化渣主要成分为亚硫酸锌，既是含锌物料又是还原剂，返回还原浸出系统，实现了二氧化硫的高效利用，降低生产成本。

（4）利用自身产出的低硫酸浓度洗水配制活化矿浆，有效溶解含锌烟尘中的钙镁等脉石矿物，使其中的氧化锌和铁酸锌易于分解剥离；二氧化硫吸收过程可有效分解ZnFe₂O₄为ZnO和Fe₂O₃，提高了含锌烟尘的ZnO物相含量，增强了吸收效果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

该湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为2：1L/kg加入洗水溶解含锌烟尘中的钙镁等，然后通过机械活化细磨分解剥离含锌烟尘中的氧化锌和铁酸锌，制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌20g/L、硫酸10g/L以及铜和铟；含锌烟尘包括Zn37.8wt.%，Fe16.9wt.%及少量钙镁等，其主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄；

（2）将步骤（1）得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO₂尾气（高纯SO₂尾气为100℃二氧化硫与水蒸气的混合气体，混合气体中二氧化硫体积浓度为75%），得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中（在90℃下进行还原浸出，具体还原工艺参照CN201610039470.8中公开的方法）。

本实施例中SO₂尾气的回收率为99.3%，净化渣中锌浸出率为97.8%。

对比实施例1

本对比实施例中活化矿浆换为现有技术中的浓度为29wt%次氧化锌粉溶液，其他条件不变，SO₂尾气的回收率为78%，净化渣中锌浸出率为75%。

实施例2

该湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为2.7：1L/kg加入洗水溶解含锌烟尘中的钙镁等，然后通过机械活化细磨分解剥离含锌烟尘中的氧化锌和铁酸锌，制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌16g/L、硫酸8g/L以及铜和铟；含锌烟尘包括Zn37.8wt.%，Fe16.9wt.%及少量钙镁等，其主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄；

（2）将步骤（1）得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO₂尾气（高纯SO₂尾气为70℃二氧化硫与水蒸气的混合气体，混合气体中二氧化硫体积浓度为95%），得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中（在100℃下进行还原浸出，具体还原工艺参照CN201610039470.8中公开的方法）。

本实施例中SO₂尾气的回收率为99.7%，净化渣中锌浸出率为98.5%。

对比实施例2

本对比实施例中活化矿浆换为现有技术中的浓度为24wt%次氧化锌粉溶液，其他条件不变，SO₂尾气的回收率为85%，净化渣中锌浸出率为78%。

实施例3

该湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为4：1L/kg加入洗水溶解含锌烟尘中的钙镁等，然后通过机械活化细磨分解剥离含锌烟尘中的氧化锌和铁酸锌，制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌10g/L、硫酸5g/L以及铜和铟；含锌烟尘包括Zn37.8wt.%，Fe16.9wt.%及少量钙镁等，其主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄；

（2）将步骤（1）得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO₂尾气（高纯SO₂尾气为85℃二氧化硫与水蒸气的混合气体，混合气体中二氧化硫体积浓度为82%），得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中。

本实施例中SO₂尾气的回收率为99.5%，净化渣中锌浸出率为98.1%。

对比实施例3

本对比实施例中活化矿浆换为现有技术中的浓度为17wt%的次氧化锌粉溶液，其他条件不变，SO₂尾气的回收率为82%，净化渣中锌浸出率为76%。

实施例4

该湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为3：1L/kg加入洗水溶解含锌烟尘中的钙镁等，然后通过机械活化细磨分解剥离含锌烟尘中的氧化锌和铁酸锌，制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌16g/L、硫酸8g/L以及铜和铟；含锌烟尘包括Zn35wt.%，Fe10wt.%及少量钙镁等，其主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄；

（2）将步骤（1）得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO₂尾气（高纯SO₂尾气100℃二氧化硫与水蒸气的混合气体，混合气体中二氧化硫体积浓度为92%），得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中。

实施例5

该湿法炼锌渣还原浸出过程中尾气回收利用的方法，其具体步骤如下：

（1）首先将锌冶炼工艺中锌精矿焙烧过程产生的含锌烟尘按照液固比为2：1L/kg加入洗水溶解含锌烟尘中的钙镁等，然后通过机械活化细磨分解剥离含锌烟尘中的氧化锌和铁酸锌，制备活化矿浆，其中洗水中含量为锌18/L、硫酸9g/L以及铜和铟；含锌烟尘包括Zn36wt.%，Fe20wt.%及少量钙镁等，其主要物相为ZnO和ZnFe₂O₄；

（2）将步骤（1）得到的活化矿浆中吸收锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺过程排出的高纯SO₂尾气（高纯SO₂尾气90℃二氧化硫与水蒸气的混合气体，混合气体中二氧化硫体积浓度为90%），得到净化渣和可达标排放的尾气，净化渣作为含锌物料和还原剂返回锌浸出渣二氧化硫还原浸出工艺中。

以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。