锌精矿冶炼中镉回收工艺研究.pdf

第3 6 拳第护矿冶工A 篇胁V01．36。N020160 2M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C E N G I N E E R I N GI L l a r y 。 年月 A L ”o“⋯ 锌精矿冶炼中镉回收工艺研究① 卢荣华1 ，一，刘有才1 ，林清泉3 ，彭彬江1 ，陈钰1 ，吴 洁1 1 ．中南大学化学化工学院，湖南长沙4 1 0 0 8 3 ；2 ．广西金河矿业股份有限公司，广西河池5 4 7 0 0 0 ；3 ．中南大学资源加工与生物工程学院，湖南长沙 4 1 0 0 8 3 摘要以铜镉渣为原料，对锌精矿冶炼中镉回收工艺进行了研究。通过单因素实验得到的最佳浸出反应条件为溶液酸度1 0s ／L 、 液固比6 1 、搅拌速度8 0r ／m i n 、浸出温度8 5 ℃、浸出时间6h ，此条件下，C d 、C u 和z n 浸出率分别为9 8 ．7 4 ％，1 ．2 3 ％和9 8 ．3 5 ％。在 置换过程中，控制锌粉实际用量为理论用量的1 ．2 1 ．3 倍，搅拌速度6 0r ／r a i n ，温度4 0 5 0 。C ，时间5 0m i n ，镉置换率可达9 9 ．0 1 ％，一 次置换镉绵含C d 在7 0 ％以上。 关键词铜镉渣；浸出；置换反应；镉绵；镉；铜；锌 中图分类号T F 8 1 3 文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 6 ．0 1 ．0 2 3 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 6 0 1 0 0 9 2 0 5 T e c h n i q u ef o rR e c o v e r i n gC a d m i u m f r o mS m e l t i n gS l a go fZ i n cC o n c e n t r a t e L UR o n g h u a l ”，L I UY o u ．c a i1 ，L I NQ i n g q u a n 3 ，P E N GB i n - j i a n 9 1 ，C H E NY u l ，W UJ i e l 1 ．S c h o o lo fC h e m i s t r ya n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，H u n a n ，C h i n a ； 2 ．G u a n g x iJ i n h ei l 以n i n gC oL t d ，H e c h i5 4 7 0 0 0 ，G u a n g x i ，C h i n a ；3 ．S c h o o lo fM i n e r a l sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ， C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t W i t hc a d m i u mc o p p e rs l a ga sf e e d ，r e s e a c ho nr e c o v e r i n gc a d m i u mf r o mt h es m e l t i n go fz i n cc o n c e n t r a t ew a s p e r f o r m e d ．T h es i n g l e f a c t o rt e s t l e dt ot h ef o l l o w i n go p t i m u ml e a c h i n gc o n d i t i o n s ，i n c l u d i n gt h ea c i dc o n s u m p t i o na t 1 0g ／L ，l i q u i d s o l i dr a t i oa t6 1 ，s t i r r i n gs p e e da t8 0r ／m i n ，l e a c h i n ga tt e m p e r a t u r eo f8 5 ℃f o r6h ，w h i c hc o u l d r e s u l ti nt h el e a c h i n gr a t eo fC d ，C ua n dZ na t9 8 ．7 4 ％，1 ．2 3 ％a n d9 8 ．3 5 ％，r e s p e c t i v e l y ．M o r e o v e r ，w i t ht h ea d d i t i o n o fz i n cp o w d e rc o n t r o l l e da t1 ．2 一I ．3t i m e st h e o r e t i c a ld o s a g ea n dt h es t i r r i n gs p e e dk e p ta t6 0r ／m i n ，t h ep r o c e s so f r e p l a c e m e n ta tt h et e m p e r a t u r eo f4 0 5 0 ℃f o r5 0r a i nc o u l dr e s u l ti nt h ec a d m i u mr e p l a c e m e n tr a t eu pt o9 9 ．0 1 ％． w i t ht h er e p l a c e dc a d m i u ms p o n g ec o n t a i n i n gm o r et h a n7 0 ％C d ． K e yw o r d s c a d m i u mc o p p e rs l a g ；l e a c h i n g ；d i s p l a c e m e n tr e a c t i o n ；c a d m i u mc o t t o n ；c a d m i u m ；c o p p e r ；z i n c 镉是重有色金属，在自然界中含量非常少，按质量 计为0 ．6s ／t ，常与锌一同存在于自然界中，锌精矿中 一般含有0 ．2 ％一0 ．7 ％的镉。镉是锌冶金中最重要的 副产品，其产量占世界镉产量的9 5 ％⋯。 在电锌生产过程中，净化硫酸锌溶液得到净化渣 铜镉渣 ，其作为提镉的原料，采用火法、湿法工艺或 联合法提取金属镉产品旧娟J 。目前，湿法炼镉是生产 中较为成熟完善的方法。 湿法提镉为中国多数工厂所采用，主要包括5 个 过程铜镉渣浸出及分离、锌粉一次置换镉绵 C d ～ 6 0 ％ 、一次海绵镉溶解 造液 、锌粉二次置换镉绵 C d 一8 5 ％ 、二次镉绵自然沉降，然后直接压团、火法 熔炼即得含C d9 9 ％以上的成品镉锭卜8 [ 。铜镉渣处理 工艺中起关键作用的是浸出、置换两个化学处理工序， 这两个工序对生产条件都有严格要求，只有控制好生 产条件，才能保证产品含镉高。 1 实验 1 ．1 实验原料及设备 主要实验原料①铜镉渣其主要化学成分见表1 ； ②锌电解废液z n3 5 ～6 5g ／L 、H 2 S 0 41 2 0 ～2 0 0g ／L ； ③锌粉吹制锌粉，总锌含量不低于9 8 ％，有效锌含量 不低于9 0 ％，粒度大于2 0 目 0 ．8 3 0m l n ；④工业硫 酸符合G B ／T 5 3 4 的规定，其中H s 0 。含量不低于 ①收稿日期2 0 1 5 - 0 9 一l l 作者筒介卢荣华 1 9 8 5 一 ，男，广西桂林人，硕士研究生，主要研究方向为冶金化工、资源化工。 通讯作者林清泉 1 9 8 8 一 ，男，江西吉安人，博士研究生。主要研究方向为湿法冶金、资源加工、环境化工。 万方数据 第1 期 卢荣华等锌精矿冶炼中镉回收工艺研究 9 2 ．5 ％；⑤氢氧化钠工业一等品，纯度不低于9 9 ．5 ％， 亮白色，其杂质含量C a ， ，8 0g ／L 的造液后 液经锌粉置换后C d 含量降至1 - 5g ／L ，同时得到颗粒 饱满、易粘结挤压成块的海绵镉。然后镉绵经水清洗、 压团机 工作压力为2 0 2M P a 压成团块后作为进一 步火法精炼镉的原料。该镉绵的主要化学成分见表4 。 表4 二次置换镉绵主要化学成分 质量分数 ／％ 2 ．5 粗镉熔炼 粗镉熔炼过程中控制进料、熔化和还原温度4 0 0 - 4 5 0o C ，铸型温度4 2 0 ～4 8 0o C ，最终得到含C d ≥9 9 ％ 的粗镉锭产品。产品表面无夹渣、夹碱、夹层，且表面 菱型叶状立体花光泽明显，各面光滑无重皮、无气孔、 洁净平整。粗镉锭的主要化学成分见表5 。 表5 粗镉锭产品主要化学成分 质量分数1 ／％ 3 结论 1 通过单因素实验得到最佳浸出反应条件为溶 液酸度1 0g ／L ，液固比6 1 ，搅拌速度8 0r ／r a i n ，浸出温 度8 5 ℃，浸出时间6h 。此条件下，C d 、C u 和z n 浸出 率分别为9 8 ．7 4 ％，1 ．2 3 ％和9 8 ．3 5 ％。 2 控制锌粉实际用量为理论用量的1 ．2 一1 ．3 倍， 搅拌速度为6 0r ／m i n ，温度保持在4 0 5 0 ℃之间，置 换时间5 0m i n ，可将置换后液中c d 含量降至0 ．8g ／L 以下，C d 置换率为9 9 ．0 1 ％。 参考文献 [ 1 ] 王箴．化工辞典[ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 1 0 ． [ 2 ] 梅光贵，王德润，周敬元，等．湿法炼锌学[ M ] ．长沙中南大学出 版社，2 0 0 1 ． [ 3 ] 刘海洋，颜文斌，高峰，等．铜镉渣常温常压氧化氨浸工艺研究 [ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 ，3 0 4 7 7 7 9 ． [ 4 ]袁贵有．从铜镉渣中回收镉的试验研究[ J ] ．有色金属再生与利 用，2 0 0 6 1 2 2 1 - 2 2 ． [ 5 ]丁明星．从锌冶炼废镉渣中回收镉的研究[ J ] ．西昌师范高等专 科学校学报，2 0 0 2 ，1 4 1 9 7 - 9 8 ． [ 6 ]冶玉花，张昱琛．铜镉渣生产镉绵的工业实践[ J ] ．中国有色冶 金，2 0 1 4 ，4 3 4 3 2 3 4 ． [ 7 ]邹小平，汪胜东，蒋训雄，等．铜镉渣提取镉绵工艺研究[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 6 2 - 5 ． [ 8 ] 成应向，刘喜珍，漆艳，等．有色冶炼铜镉渣中镉的提取工艺研 究『J ] ．环境工程。2 0 1 2 ，3 0 s 2 3 3 1 3 3 4 ． 万方数据