一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺制造技术

本申请公开了一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺。该工艺包括：1)将黄钾铁矾渣配制为浆液；2)用二氧化硫对浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ；3)将产物Ⅰ进行固液分离，分别得到固相a和含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；4)向含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ；5)将产物Ⅱ进行固液分离，分别得到赤铁矿固体和溶液b，溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三，含锌滤液返回到锌冶炼流程。该工艺无需消耗煤和其它燃料，不会带来二次污染，并且产物赤铁矿中铁品位高可直接作为工业原料。

【技术实现步骤摘要】
一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺
本申请涉及一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，属于有色金属冶炼

技术介绍
在湿法炼锌工艺中，对锌焙砂采取酸性浸出，除铁采用黄钾铁矾法；这种工艺使铁以黄钾铁矾的形式成为固体渣沉淀，简称黄钾铁矾渣或铁矾渣，具有很好的工艺性和稳定性，是我国锌冶炼行业的主要工艺。在湿法冶炼中，浸出过程产出了主要的两种渣——黄钾铁矾渣和铅银渣(部分企业产出两种渣的混合渣)，一般来说，这两种渣的总量约为锌产量的70-80％，一个10万吨/年规模的电解锌厂，年产出的渣总量约为7-8万吨，其中黄钾铁矾渣量约为4.5-5万吨，铅银渣量约为2.5-3万吨；在实际生产中，由于浸出渣两渣分离控制困难，目前国内各大锌冶炼厂都趋于将两渣混合成一种渣(通称浸出渣)。黄钾铁矾渣是一种含有重金属的危废渣，随着国家相关环保政策要求的不断升级，这种渣已经没有条件堆存处置，也成为很多锌冶炼企业的环保难题。铁矾渣中各主要元素品位：铁23-30％，锌为3-7％，铅2-3％，硫10-12％(主要以硫酸根形式存在)，银50-100g/吨。铅银渣中各主要元素品位：铁18-23％，锌为3-5％，铅5-8％，硫8％(主要以硫酸根形式存在)，银150-300g/吨；当前国内主要采用火法还原的方法处理浸出渣，这个处理过程中，还原温度达到1000-1200℃，90-95％硫酸盐分解，被还原生成二氧化硫进入到烟气中，锌、铅、镉等低熔点金属总量的70-80％也被还原，以蒸汽形式挥发至烟气中，再被氧化成为金属氧化物，未被还原的金属及高沸点金属元素被保留在还原渣中，形成玻璃体被固化。主要的处理工艺包括回转窑还原挥发、侧吹炉还原挥发、奥斯迈特炉还原挥发等火法工艺。采用火法处理浸出渣主要问题有：(1)能耗高：处理一吨渣需要消耗400-500kg煤；(2)带来二次污染：由于处理过程中会产生浓度为6000-12000mg/m3的二氧化硫烟气，这部分烟气必须进行脱硫处理，又会产生脱硫石膏等二次废物，产生新的问题；(3)资源利用率低：锌总回收率只能达到70-80％的水平，铅回收率只能达到80％，银回收率40-50％；而铁元素等进入到渣中无法回收；(4)只能产出初级产品：产出的氧化锌烟尘：锌约30-60％，铅10-15％，镉0.5-1％，为锌、铅、镉的氧化物和硫酸盐混合物，同时还原剂中还会带入大量的氟氯等杂质，返回湿法冶炼系统会恶化溶液条件，给生产带来危害和额外的成本消耗；(5)产出的还原渣需要有下游企业(主要为水泥企业)承接进一步处置。总体上看，火法锌浸出渣的处理成本和能耗高，工艺上也不合理的，同时浸出渣的资源利用水平不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，该工艺无需消耗煤作为热源和还原剂，不会带来二次污染，处理后所得到的渣(还原渣)是含硫的高品位铅银渣，可直接作为原料进入到现有的火法炼铅工艺系统提取铅和金银，铁以赤铁矿形式回收，具有较高的铁品位，可用于炼铁或者下游铁产品开发，锌在所回收的溶液中可直接返回到湿法炼锌系统提取锌，包括硫酸根和其它金属离子也返回到湿法炼锌系统作为湿法炼锌工艺系统消耗的原料循环使用。一种湿法炼锌黄钾铁矾渣的湿法处理工艺，所述湿法处理工艺包括以下步骤：S100、将湿法炼锌所产的黄钾铁矾渣配制为浆液；S200、用二氧化硫对所述浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ，所述产物Ⅰ包括固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；S300、将所述产物Ⅰ进行固液分离，分别得到所述固相a和所述含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；S400、向所述含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ，所述产物Ⅱ包括赤铁矿固体和溶液b；S500、将所述产物Ⅱ进行固液分离，分别得到所述赤铁矿固体和所述溶液b，所述溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三，含锌滤液返回到锌冶炼流程。可选地，步骤S100中，所述黄钾铁矾渣中包括黄钾铁矾；所述黄钾铁矾选自具有式Ⅰ所示化合物中的至少一种；MFe3(SO4)2(OH)6式Ⅰ；在式Ⅰ中，M表示一价阳离子。可选地，所述一价阳离子包括K+、Na+、NH4+、H+中的任一种；可选地，所述黄钾铁矾渣中还含有含三价铁的化合物A；所述含三价铁的化合物A包括铁酸锌、三氧化二铁中的至少一种。可选地，步骤S100包括：将黄钾铁矾渣与物料A进行混合，即可得到所述浆液；所述物料A中含有水。在一些可能的示例中，物料A可以为水，或者含有金属硫酸盐和硫酸组分的水溶液。可选地，所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:1～20。可选地，所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:3～10。可选地，步骤S200中，所述二氧化硫以气态或者液态的形式通入所述浆料中。可选地，步骤S200中，所述还原处理包括：一步还原处理或两步还原处理；所述一步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆料中，进行还原处理，得到产物Ⅰ；所述两步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆料中，进行第一次不完全还原处理，液固分离后得到浓相和清液，分离，所述清液备用；之后向所述浓相中继续通入二氧化硫，进行第二次完全还原处理，得到产物Ⅰ。可选地，一步还原处理过程中的工艺条件为：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：0.1-150kPa；可选地，两步还原处理过程中的工艺条件为：第一次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：0.1-150kPa；第二次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：1-150kPa。可选地，所述含有硫酸亚铁的溶液a中的硫酸浓度为5-30g/L；可选地，所述步骤S300还包括：将得到所述含有硫酸亚铁的溶液a与两步还原处理过程中的清液混合，得到溶液a’，之后将溶液a’进行步骤S400。可选地，步骤S200中，所述含有硫酸亚铁的溶液a中还含有硫酸锌和M2SO4，其中，M与式Ⅰ中的M相同；可选地，步骤S200中，所述固相a中含有氧化物沉淀、硫酸盐沉淀、硫化物沉淀和金属单质。可选地，所述氧化物沉淀包括二氧化硅、三氧化二铝中的至少一种；所述硫酸盐沉淀包括硫酸钙、硫酸铅中的至少一种；所述金属单质包括金、银中的至少一种。可选地，步骤S200中还包括：向所述产物Ⅰ中加入氧化剂，用于将残留于所述溶液a中的二氧化硫进一步氧化成为硫酸根，从而得到产物Ⅰ’；之后将所述产物Ⅰ’进行步骤S300。控制所述氧化剂加入量与所述溶液中残留的二氧化硫摩尔比为0.8～1.0，从而保证残留的二氧化硫绝大部分被氧化为硫酸根，而溶液中的二价铁基本不会被氧化为三价铁。可选地，所述氧化剂选自氧气、双氧水、过硫酸盐中的一种或几种；可选地，在加入氧化剂同时，加入氧化催化剂a；所述氧化催化剂a包括硝酸盐类化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，其特征在于，所述湿法处理工艺包括以下步骤：/nS100、将湿法炼锌所产的黄钾铁矾渣配制为浆液；/nS200、用二氧化硫对所述浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ，所述产物Ⅰ包括固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；/nS300、将所述产物Ⅰ进行固液分离，分别得到所述固相a和所述含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；/nS400、向所述含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ，所述产物Ⅱ包括赤铁矿固体和溶液b；/nS500、将所述产物Ⅱ进行固液分离，分别得到所述赤铁矿固体和所述溶液b，所述溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三。/n

【技术特征摘要】
1.一种湿法炼锌中铁矾渣的湿法处理工艺，其特征在于，所述湿法处理工艺包括以下步骤：
S100、将湿法炼锌所产的黄钾铁矾渣配制为浆液；
S200、用二氧化硫对所述浆液进行还原处理，得到产物Ⅰ，所述产物Ⅰ包括固相a和含有硫酸亚铁的溶液a；
S300、将所述产物Ⅰ进行固液分离，分别得到所述固相a和所述含有硫酸亚铁的溶液a，分离出来的固相a作为本工艺的产品之一；
S400、向所述含有硫酸亚铁的溶液a中通入氧气进行氧化处理，得到产物Ⅱ，所述产物Ⅱ包括赤铁矿固体和溶液b；
S500、将所述产物Ⅱ进行固液分离，分别得到所述赤铁矿固体和所述溶液b，所述溶液b中含有锌，赤铁矿固体为本工艺产品之二，含锌的溶液b作为本工艺的产品之三。


2.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S100中，所述黄钾铁矾渣中包括黄钾铁矾；
所述黄钾铁矾选自具有式Ⅰ所示化合物中的至少一种；
MFe3(SO4)2(OH)6式Ⅰ；
在式Ⅰ中，M表示一价阳离子；
优选地，所述一价阳离子包括K+、Na+、NH4+、H+中的任一种；
优选地，所述黄钾铁矾渣中还含有含三价铁的化合物A；
所述含三价铁的化合物A包括铁酸锌、氧化铁中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S100包括：将黄钾铁矾渣与物料A进行混合，即可得到所述浆液；
所述物料A中含有水；
优选地，所述物料A中还含有SO42-；
优选地，所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:1～20；
优选地，所述黄钾铁矾渣与物料A的质量比为1:3～10。


4.根据权利要求1所述的湿法处理工艺，其特征在于，步骤S200中，所述二氧化硫以气态或者液态的形式通入所述浆料中；
优选地，步骤S200中，所述还原处理包括：一步还原处理或两步还原处理；
所述一步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆料中，进行还原处理，得到产物Ⅰ；
所述两步还原处理包括：将二氧化硫通入所述浆料中，进行第一次不完全还原处理，液固分离得到浓相和清液，分离，所述清液备用；
之后向所述浓相中继续通入二氧化硫，进行第二次完全还原处理，得到产物Ⅰ；
优选地，一步还原处理过程中的工艺条件为：
处理温度20-100℃；
二氧化硫分压：0.1-150kPa；
优选地，两步还原处理过程中的工艺条件为：
第一次还原处理的条件：处理温度20-100℃；二氧化硫分压：0.1-150kPa；
第二次还原处理的条件：处理温度20-100℃；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向东，陈梓嘉，陈建民，
申请(专利权)人：中化化工科学技术研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11