锌烟灰制取碱式碳酸锌的最优工艺参数研究.pdf

第32卷
2011年
增刊1
有色治金设计与研究
率烟灰制取碱式碳酸锌的最优工艺参数研究
杨卫严1,廖爱民2
(1.中国瑞林工程技术有限公司,江西南昌330002;2.沈阳有色治金设计研究院,辽宁沈阳110003)
摘要〕对锌烟灰经硫酸浸出、两步净化、碳酸氩铵沉淀制取碱式碳酸锌的最优工艺参数进行了研究。实验
证明在最优的エ艺参数条件下,不仅可以达到最佳的浸出效果,而且产品质量较好。
〔关键词〕锌烟灰;碱式碳酸锌;硫酸浸出
中图分类号:TF813文献标识码:B文章编号:10044345201151-0021-04
Research on the Optimum Process Parameters of Preparing Alkali Zinc Carbonate from Zinc Smoke Ash
YANG Wei-yan, LIAO Ai-min
(I China Nerin Engineering Co, Lid, Nanchang, Jiangxi 330002, China
2.Shenyang Engineering& Research Institute of Nonferrous Metallur y, Shenyang, Liaoning 1 10003, China)
Abstract The paper researches the optimum process parameters of preparing alkali zine carbonate from zinc smoke ash by sulfuric
acid leaching, two-step cleaning and ammonium bicarbonate precipitation. It is proved that the best leaching effect and good qualit
product can be obtained under the condition of the optimum process parameters
Keywords zinc smoke ash; alkali zinc carbonate; sulfuric acid leaching
锌烟灰是铅、锌及钢铁冶金过程中的一种中间产物为原料,用氨水一碳酸铵溶液作浸出剂,经浸出溶
物,它主要来自湿法浸锌渣、氧气底吹炉渣或高炉粉解、除杂净化、蒸氨沉锌、洗涤干燥和煅烧等工序后制
尘等低含锌物料,是经回转窑挥发、贫化炉熔炼或煅得活性氧化锌。该法工艺较复杂,成本高,废水处理困
烧等工序处理后所收集下米的烟灰。这些工序的主要难,不利于环保,仅适用于富含Zn0的物料。若物料中
原理是:Zn等低熔点金属容易形成蒸气且被氧化成氧含有一定量的ZnS,则该法不能将这部分锌溶出。酸浸
化锌,与其他杂质分开,从而达到富集的目的。
法是以粗氧化锌或锌烟灰为原料与酸反应,经两步净
锌烟灰一般锌含量较高,且以氧化锌形式存在,化碳酸氢铵沉淀制取碱式碳酸锌,冉经干燥和煅烧制
易于浸出进人溶液,经氨沉可以制得碱式碳酸锌,然得活性氧化锌。此法除杂工艺简单,产品质量稳定,环
后加热分解即可得到活性氧化锌。碱式碳酸锌和活性境污染小,设备投资少,成本低,经济效益好
氧化锌都是重要的化工原料。碱式碳酸锌用作轻型收
敛剂和乳胶制品原料,可用于配制炉甘石洗剂,还可1试验
以用于生产人造丝和催化脱硫剂。活性氧化锌主要用
作橡胶或电缆的补强剂,也可作天然橡胶的硫化活化1.1试验原料
剂、白色橡胶的着色剂和填料、氯丁橡胶的硫化活性
本研究的原料锌烟灰取自国内某钢铁厂。锌烟灰
剂等。因此,研究悴烟灰的处理工艺,不仅能使锌资源中主要金属元素及含量见表1所示。
得以有效利用,还可以创造较高的经济效益。
表1锌烟灰中主要金属元素及含
日前,锌烟灰的处理工艺主要有酸浸法和氨配合
名称 Zn Pb Fe Si
含量45.8012.816.660.590.0420.120.10
法。氨配合法是以粗氧化锌或脱硫用过的锌触媒媂烧
收稿日期:2011-06-10
作者简介:杨卫严(1984),男,主要从事有色治金设计与研究工作。
有色冶金设计与研究
第32卷
由表1可知,该烟灰原料含锌高达45.80%,极具
续表2
回收价值。
A硫酸浓度, mol/L B液固比C温度,℃D时间,h锌浸出率,%
A32.0
B38:1
D,1.0
1.2实验试剂及仪器
210.9
259.8
试剂及药品:硫酸、硫酸铜过硫酸铵、鋅粉、碳酸
266.4
266.7
266.7
钠、碳酸氢铵、酒精。以上药品均为分析纯。
Ⅲ296.7
273.6
274.5
273.3
实验仪器:电热恒温鼓风干燥箱、电子天平、马弗
I70.3
87.0
炉、DF-1集热式恒温磁力搅拌器、循环水真空泵磁力
989
91.2
91.5
搅拌器。
R28.6
4.1
4.9
4.0
3实验方法
由化学反应式及表2结果可知:随硫酸浓度升
13.1酸浸
高,锌浸出率呈增大趋势,但同时杂质也会更多进人浸
含锌烟灰的硫酸浸出试验在烧杯中进行,控温搅出液,尤其是大部分铁将进入浸出液中,因此,为减少
拌,然后真空吸滤,用EDTA络合滴定法分析溶液中净化工序的除铁负荷,降低回收成本,应尽量提高锌的
的金属离子含量,分析渣中的金属量,计算浸出率。
浸出率并同时控制铁的浸出,故又做了验证补充实验,
.3,2净化
主要验讦酸度、温度液固比及浸出时间对铁浸出率的
浸出液的一次净化在烧杯中进行,控温搅拌沉铁、影响。验证试验结果如下,见图1~图4。
锰等,过滤、分析渣中的金属含量;二次浄化在烧杯中
添加锌粉、硫酸铜进行浄化,控温搅拌,真空吸滤,得到
滤液。
总Fe
1.3.3碱式碳酸锌的制备
将二次净化液置于烧杯中,加入碳酸氨铵或碳酸
钠控温搅拌,真空吸滤,烘干即可制得碱式碳酸锌。
试验结果与讨论
C(HS0,)/(mol/L)
2.1酸漫
图↑酸浓度对漫出液Fe浓度的影响
酸浸发生的主要化学反应为
Zn0+H,$:=/ns0 H20
Pbo+H,S0,=P]S0,+H,O
Fe0+H,S0*=Feso +H]O
8丑咖
0.2
Feg 0 #4H2S04=Fe/$]; +Fes04 +4H20
由于本次试验的物料为挥发性烟灰,氧化锌、氧
化铅及铁的氧化物均为粉状细小颗粒,且粒度在65
0um的占85%以上,因此浸出反应速率相对较快。
温度,℃
针对影响浸出率及过滤性能的几个主要因素:硫酸浓
图2温度对铁浸出率的影响
度、液固比、浸出温度及时间,进行了一系列试验,并进
0.4
行了3正交实验对比,实验方案及结果如表2所示。
表2L43正交试验
0.3
A硫酸浓度,mOML.B液同比C温度,℃D时间,h锌浸出率,%
A10.5
B16.5:1C130D11.064
0.2
69.8
B38:1C390D23.077<