一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法技术

本公开涉及一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，包括浸提步骤、任选的净化步骤、脱硫步骤、锌酸钙合成步骤、任选的漂洗步骤、煅烧步骤、钙锌分离步骤。本公开的方法在解决环保问题的同时实现了浸出渣的二次利用，解决多种重金属污染的同时实现其资源化利用，无需蒸氨，简便易行，还大大降低了工艺的能耗，作为污染源的硫酸根离子通过硫酸钙转换变废为宝，首次实现锌氨环境下锌酸钙的合成，并经由锌酸钙得到氧化锌，无需蒸氨，简便易行，大大降低了工艺的能耗，还避免了蒸氨导致的高温高压安全隐患和设备腐蚀问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法
本专利技术属于资源综合利用与新材料的综合应用
，涉及电解锌酸法浸出渣的环保处理及资源化利用，特别涉及一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法。
技术介绍
电解锌酸法浸出渣是电解锌行业最主要的污染物，属于国家危废目录中铅锌冶炼过程常规浸出法产生的浸出渣及常压氧浸及加压氧浸产生的硫渣(浸出渣)。电解锌酸法浸出渣的处理及资源化利用是亟需解决的问题。同时我国锌的生产与消耗均居全球首位，国内锌资源不能满足生产，每年需进口大量的锌原料。开发一种方法以实现电解锌酸法浸出渣中锌的高效率资源化利用，对于解决环保压力及缓解国内锌原料供给问题具有重要意义。锌酸钙具有广泛的用途。锌酸钙用于碱性二次锌电极的负极材料是近年新开辟的方向，正在不断成熟和工业化；与传统的氧化锌脱硫剂相比，锌酸钙为脱硫活性组分的常温脱硫剂，其硫容大幅度增加；锌酸钙作为饲料添加剂不仅利于动物吸收也利于减少环境污染。锌酸钙同时还可以广泛用于釉料、油漆、涂料添加剂等。锌酸钙也可以用于电解锌及氧化锌原料。现有技术中锌酸钙的制备方法限于实验性的探索，尚不成熟。例如，中国专利CN1397498A和CN1595688A都公开了球磨法合成锌酸钙，其中中国专利CN1397498A中公开的是将Ca(OH)2和ZnO按锌酸钙化学式中的比例放入球磨罐中，加入适量水，在氩气氛保护下球磨8-18小时，然后在30-80℃下烘烤10-15小时后得到产品；美国专利5,460,899公开了一种用ZnO和Ca(OH)2在碱液中反应生成锌酸钙的方法；中国专利CN2012100305744中公开用可溶性锌盐与化学计量比的Ca(OH)2配成乳状液生成锌酸钙。上述方法中需要以成品高纯度氧化锌或成品锌盐为起始原料，原料昂贵，且反应条件苛刻，耗能高，反应不完全，收率低，反应特异性差，易受杂质干扰，总体制备过程成本高昂，不适于工业化应用。氧化锌是锌的一种氧化物，难溶于水，可溶于酸和强碱。氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。中国专利CN102863007中公开了电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，该方法通过氨-碳铵对电解锌浸出渣进行浸出、净化、蒸氨结晶、漂洗和干燥煅烧生产氧化锌，由于电解锌浸出渣中锌含量较低，在实际应用中络合液中锌浓度难超过3％，导致蒸氨能耗过高，同时由于硫酸根的大量存在会增加工艺中环保处理压力。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本公开提出的技术方案解决目前锌原料短缺，良好的经由锌酸钙制备氧化锌的方法，现有的电解锌酸法浸出渣制氧化锌的方法耗能高、环保处理压力大等一方面或多方面的问题。用于解决问题的方案为解决现有技术存在的问题，本公开提供一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，包括以下步骤：浸提步骤：将电解锌酸法浸出渣与浸提剂混合搅拌，然后过滤，得到浸出液，其中，所述浸提剂为氨和碳酸氢铵的混合水溶液，或氨和碳酸铵的混合水溶液，或氨、碳酸氢铵和碳酸铵的混合水溶液；任选地，对所述浸提步骤中得到的浸出液进行净化；脱硫步骤：向所述浸出液中加入氧化钙和/或氢氧化钙，搅拌，然后过滤，得到第一固体和第一滤液；锌酸钙合成步骤：向所述第一滤液中加入氢氧化钙和/或氧化钙，搅拌进行反应，过滤得到第二固体和第二滤液；任选地，用水漂洗所述第二固体；煅烧步骤：取所述第二固体进行煅烧，煅烧温度为150～1050℃，优选150～350℃；钙锌分离步骤：将所述煅烧步骤得到的煅烧产物与水混合，搅拌，过滤，得到第三固体和第三滤液，将所述第三固体干燥，得到氧化锌产品。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，所述浸提剂中的总氨的质量浓度为5％～15％，所述浸提剂中有效碳酸根的物质的量是电解锌酸法浸出渣中硫酸根的物质的量的100％～200％。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，在所述浸提步骤得到的所述浸出液中，锌氨络离子的浓度(以锌元素的质量计)为10～25g/L。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，在所述浸提步骤中，将过滤得到的所述浸出液中的锌氨络离子的浓度(以锌元素的质量计)调节为10～25g/L。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，在所述脱硫步骤中加入的氧化钙和/或氢氧化钙的物质的量为所述浸出液中的硫酸根的物质的量的100％至130％，优选100％至110％。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，在所述锌酸钙合成步骤中，向所述第一滤液中加入氢氧化钙和/或氧化钙的物质的量与第一滤液中锌氨络离子的物质的量之比为1～1.2:2，优选1～1.1:2。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，向所述锌酸钙合成步骤得到的所述第二滤液通入二氧化碳，将通入了二氧化碳的第二滤液作为浸提剂，循环用于电解锌酸法浸出渣的浸提。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，所述锌酸钙合成步骤的反应温度为15～90℃，优选30～60℃，或者优选15～25℃。在本公开进一步的实施方案提供的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法中，在所述钙锌分离步骤中，向所述第三滤液通入二氧化碳，得到碳酸钙沉淀。专利技术的效果本公开实现了以下一方面或多方面的有利技术效果：1)将电解锌酸法浸出渣中的硫酸盐转换为碳酸盐，使渣中金属盐更难溶于水而解决环保问题，同时实现了浸出渣的二次利用(可作为水泥与火烧砖的原料)。2)使电解锌酸法浸出渣中锌、铜、镉等氨可络合离子进入络合液，解决多种重金属污染的同时实现其资源化利用。3)创造性地向硫酸铵-锌氨络合物体系中加入氧化钙或氢氧化钙，使锌氨络离子-锌离子-氢氧化锌/锌酸钙的平衡发生移动，从而实现锌离子的结晶分离，打破传统氨-碳铵法锌络合浸提工艺通过加热蒸发氨而破坏络合环境实现锌离子结晶分离的固有方法。本公开的工艺无需蒸氨，简便易行，还大大降低了工艺的能耗。4)作为污染源的硫酸根离子通过硫酸钙转换变废为宝。5)为锌氨环境下首次实现锌酸钙合成，并经由锌酸钙得到氧化锌；从锌氨络离子合成锌酸钙的反应选择性高，简单快速。6)本公开的工艺通过碳酸根的循环实现锌的浸出及分离，解决现有的氨循环工艺中因蒸汽带入富余水量影响工艺水平衡而面临的环保问题。7)打破传统氨-碳铵法锌络合浸提工艺通过加热蒸发氨而破坏络合环境实现锌离子结晶分离的固有方法，本申请创造性地向碳铵-锌氨络合物体系中加入氧化钙或氢氧化钙，使锌氨络离子-锌离子-氢氧化锌/锌酸钙的平衡发生移动，在不破坏溶液氨环境的前提下通过平衡移动原理实现锌元素的选择性结晶分离，避免现有加热蒸氨法破坏氨环境导致杂质大量共沉淀的现象。本公开的工艺无需蒸氨，简便易行，大大降低了工艺的能耗，还避免了蒸氨导致的高温高压安全隐患、设备腐蚀、大量氨蒸出挥发造成额外的环保处理负担问题。具体实施方式以下将详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，其特征在于，所述利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法包括以下步骤：浸提步骤：将电解锌酸法浸出渣与浸提剂混合搅拌，然后过滤，得到浸出液，其中，所述浸提剂为氨和碳酸氢铵的混合水溶液，或氨和碳酸铵的混合水溶液，或氨、碳酸氢铵和碳酸铵的混合水溶液；任选地，对所述浸提步骤中得到的浸出液进行净化；脱硫步骤：向所述浸出液中加入氧化钙和/或氢氧化钙，搅拌，然后过滤，得到第一固体和第一滤液；锌酸钙合成步骤：向所述第一滤液中加入氢氧化钙和/或氧化钙，搅拌进行反应，过滤得到第二固体和第二滤液；任选地，用水漂洗所述第二固体；煅烧步骤：取所述第二固体进行煅烧，煅烧温度为150～1050℃，优选150～350℃；钙锌分离步骤：将所述煅烧步骤得到的煅烧产物与水混合，搅拌，过滤，得到第三固体和第三滤液，将所述第三固体干燥，得到氧化锌产品。

【技术特征摘要】
1.一种利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，其特征在于，所述利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法包括以下步骤：浸提步骤：将电解锌酸法浸出渣与浸提剂混合搅拌，然后过滤，得到浸出液，其中，所述浸提剂为氨和碳酸氢铵的混合水溶液，或氨和碳酸铵的混合水溶液，或氨、碳酸氢铵和碳酸铵的混合水溶液；任选地，对所述浸提步骤中得到的浸出液进行净化；脱硫步骤：向所述浸出液中加入氧化钙和/或氢氧化钙，搅拌，然后过滤，得到第一固体和第一滤液；锌酸钙合成步骤：向所述第一滤液中加入氢氧化钙和/或氧化钙，搅拌进行反应，过滤得到第二固体和第二滤液；任选地，用水漂洗所述第二固体；煅烧步骤：取所述第二固体进行煅烧，煅烧温度为150～1050℃，优选150～350℃；钙锌分离步骤：将所述煅烧步骤得到的煅烧产物与水混合，搅拌，过滤，得到第三固体和第三滤液，将所述第三固体干燥，得到氧化锌产品。2.根据权利要求1所述的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，其特征在于，所述浸提剂中的总氨的质量浓度为5％～15％，所述浸提剂中有效碳酸根的物质的量是电解锌酸法浸出渣中硫酸根的物质的量的100％～200％。3.根据权利要求1或2所述的利用电解锌酸法浸出渣生产氧化锌的方法，其特征在于，在所述浸提步骤得到的所述浸出液中，锌氨络离子的浓度(以锌元素的质量计)为10～25g/L。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓明，孙际童，钟琳灏，
申请(专利权)人：孙晓明，
类型：发明
国别省市：北京,11