專利名稱：：鋅浸出殘?jiān)杏袃r(jià)金屬的分離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及在載鐵的鋅浸出殘?jiān)?、特別是在中性和弱酸浸出殘?jiān)蟹蛛x金屬。
背景技術(shù)：
：閃鋅礦是不純的ZnS礦，是生產(chǎn)Zn的主要原料。通常的工業(yè)實(shí)施包括氧化煅燒步驟，產(chǎn)生ZnO與雜質(zhì)的硫酸鹽或氧化物一起的ZnO。在后續(xù)步驟中，通過在中性條件或弱酸性條件下浸出，將煅燒的閃鋅礦中的ZnO引入到溶液中，從而產(chǎn)生Zn貧化的殘?jiān)?，在本說明書中分別稱為中性浸出殘?jiān)腿跛峤鰵堅(jiān)?。這些殘?jiān)ǔ：?10重量％S、多達(dá)30重量％的Zn、35重量％Fe、7重量％Pb和7重量％Si02。但是，在煅燒期間，部分Zn與閃鋅礦中存在的典型雜質(zhì)Fe反應(yīng)，并形成相對不溶性鐵酸鋅。因此，除硫酸鉛、硫酸鈣和其它雜質(zhì)外，浸出殘?jiān)邢喈?dāng)大分?jǐn)?shù)的鐵酸鹽形式的Zn。根據(jù)本實(shí)施，從鐵酸鹽回收Zn需要使用50200g/lH2S04的高酸濃度進(jìn)行特定的濕法冶金殘?jiān)幚?。該酸性處理的缺點(diǎn)是，除Zn外，溶解幾乎所有的Fe還有其它雜質(zhì)如As、Cu、Cd、Ni、Co、Tl、Sb。由于甚至低濃度的這些元素也干擾Zn的后續(xù)電解提煉，所以必須將它們從硫酸鋅溶液中去除。盡管Cu、Cd、Co、Ni和Tl可通過加入Zn粉沉淀，但是Fe通常通過水解作為赤鐵礦、黃鉀鐵礬或針鐵礦廢棄。由于沖失重金屬的危險(xiǎn)，所以這些載Fe的殘?jiān)仨氃诹己檬芸氐奶盥駡鎏幚淼?。但是，這些殘?jiān)盥袷艿絿?yán)重的環(huán)境壓力，使該方法的可持續(xù)性可被質(zhì)疑。上述處理的另一個(gè)缺點(diǎn)是載Fe的殘?jiān)械慕饘偃鏘n、Ge、Ag和Zn的損失。負(fù)載鐵酸鹽的殘?jiān)膫溥x處理使用Waelz回轉(zhuǎn)窯應(yīng)用在一些工廠中，產(chǎn)生爐渣和含有Zn和Pb的煙塵。該過程描述在IronandsteelEngineervol.73,No.4，第87-90頁的G.Strohmeier禾口J.Bonestell的"SteelworksresiduesandtheWaelzkilntreatmentofelectricarcfurnacedust"中。在Waelz回轉(zhuǎn)窯中，鋅以鐵酸鹽和硫酸鹽形式進(jìn)入，在用燃燒焦炭產(chǎn)生的CO還原之后汽化。在窯的鐵還原成金屬的反應(yīng)區(qū)中，常常發(fā)生過度加熱問題。在這些情況下，窯中的裝料熔化并形成爐結(jié)，這主要是由于形成熔點(diǎn)約為118(TC的共晶體2FeO.Si02-FeO。FeO的溶解進(jìn)一步降低了熔點(diǎn)，并通過與在較早階段中由硫酸鋅還原的硫化鋅組合，形成固體硬殼。在約115(TC下作為熔融金屬相形成的、由碳化鐵組成的大球的形成，進(jìn)一步阻礙了爐旋轉(zhuǎn)。這再次導(dǎo)致在該爐的較早階段中由還原的鐵酸鋅形成的ZnO和氧化鐵的還原降低。過度加熱加速了窯中襯磚的損耗。為了限制過加熱的危險(xiǎn)，通過將CaO/Si02比設(shè)定為0.81.8的值，必須密切監(jiān)測用料中的CaO/Si02比。盡管已經(jīng)描述了許多Zn煙化方法，但是，近年來的文獻(xiàn)集中在含Zn的Fe次級(jí)殘?jiān)鏓AF粉塵的處理上。在這方面，Waelz回轉(zhuǎn)窯非常適合，但是它的生產(chǎn)率仍然受到對過度加熱的敏感性的阻礙。在WO2005-005674中公開了一種從負(fù)載鋅的殘?jiān)蛛x和回收非鐵金屬的方法。該方法包括如下步驟使殘?jiān)?jīng)歷直接還原步驟，提取負(fù)載Zn和Pb的煙塵，和使得到的負(fù)載金屬Fe的相經(jīng)歷氧化熔煉步驟。直接還原在多膛爐中進(jìn)行，于U0(TC下于還原區(qū)操作。使用這樣的還原爐的一個(gè)缺點(diǎn)是還原動(dòng)力學(xué)受溫度限制。但是，在多膛爐中不能達(dá)到IIOO'C以上的溫度。JP2004-107748描述了一種在轉(zhuǎn)底爐中高達(dá)1250。C的還原溫度下，處理鋅浸出殘?jiān)姆椒?。燃燒器空氣比設(shè)定在限定的范圍內(nèi)。在US5,906,671中，Zn工廠浸出殘?jiān)c氧化鋁和二氧化硅的堿土和堿金屬復(fù)合物以及還原劑一起聚集之后，在旋轉(zhuǎn)窯中高達(dá)1150'C的溫度下處理。在US5,667,553中，以與EAF粉塵相同的方式，在還原爐中熱處理鋅電解提煉的中性浸出殘?jiān)碑a(chǎn)物。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種載Fe的鋅浸出殘?jiān)泻械慕饘俚姆蛛x方法，該方法不具有上述缺點(diǎn)。該方法包括如下步驟制備除Zn浸出殘?jiān)膺€含有至少5重量％碳和210重量％S的聚集體；在固定床中于1250'C以上的溫度下煙化所述聚集體，從而產(chǎn)生還原的載Fe相和載Zn的煙塵；和提取所述的載Zn的煙塵。在制備聚集體之前，應(yīng)優(yōu)選將Zn浸出殘?jiān)稍镏列∮?2重量％H20或甚至小于5重量％H20的水份含量。優(yōu)選聚集體中碳含量小于15重量％，同樣，CaO當(dāng)量小于10重量％或甚至小于15重量％。以質(zhì)量球團(tuán)強(qiáng)度表示，球團(tuán)的強(qiáng)度應(yīng)優(yōu)選為至少5kg或甚至10kg。這種方式避免了粉塵攜帶和在高加工溫度下更好地防止了裝料的熔融。煙化應(yīng)在含有一氧化碳的氣氛中在至少1300'C的溫度下有利地進(jìn)行。該方法理想地適合處理中性或弱酸性Zn浸出殘?jiān)?。本發(fā)明的方法可以在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行；可以任選接著進(jìn)行還原的載Fe相的熔化并氧化處理。因此，可能需要將載S的組分加到殘?jiān)?，以便使它的總S含量達(dá)到需要的范圍。在這種情況中石膏是典型的添加劑。在這種情況中也可預(yù)計(jì)使用富S的碳源。如下面的實(shí)施例所顯示的，用料的高S含量可以允許相對高的操作溫度而不產(chǎn)生熔融相。因此，在爐子的排放口沒有形成爐結(jié)的危險(xiǎn)。高溫確保了快速還原和煙化動(dòng)力學(xué)，這允許使用緊湊型技術(shù)如固定床爐。這種類型的爐子更加保持了聚集體的完整性，大幅避免了粉塵的產(chǎn)生和限制了煙塵的隨后污染。實(shí)施例1下列實(shí)施例說明了在煅燒并隨后浸出的閃鋅礦中含有的不同的非鐵金屬的分離。將主要由鐵酸鋅(ZnO.Fe203)、硫酸鉛(PbS04)、硫酸鈣(CaS04)、硫酸鋅(ZnS04)和像CaO、Si02、MgO、A1203、Cu20、SnO的雜質(zhì)組成的約1000g弱酸浸出(WAL)殘?jiān)稍镏恋陀?重量％H20的水份含量，與15重量％的CaO或等當(dāng)量的石膏和25重量％純度〉85%C的PET焦炭混合。該混合物通過在2個(gè)水力輥之間在20kN/cm2的壓力擠壓下將它壓縮成煤餅，產(chǎn)生光亮的硬煤餅，具有20kg的質(zhì)量球團(tuán)強(qiáng)度。在感應(yīng)爐中進(jìn)行煙化步驟，以模擬在轉(zhuǎn)底爐中發(fā)生的過程。使用具有最大功率15kW和2000Hz頻率的InduthermMU-3000爐。爐內(nèi)直徑為180mm，攜帶煤餅的石墨坩鍋具有140mm的內(nèi)徑。以坩鍋表面覆蓋單層材料的方式，將約400g煤餅放在清潔的石墨坩鍋底部。然后將坩鍋放在感應(yīng)爐中，在煤餅之間安裝不觸及坩鍋底的檢測熱電偶。用耐火板覆蓋坩鍋。在坩鍋上方二次燃燒煙化的金屬，以煙灰的形式捕獲在過濾器中。如用安裝在煤餅之間的Pt/PtRh10熱電偶所測定，反應(yīng)器和材料被加熱到1300°C。直至600°C，加熱在2001/h氣體流速的保護(hù)N2氣氛下進(jìn)行。從60CTC到1300°C，以2001/h流速將CO注入柑鍋中。在達(dá)到130(TC后30分鐘之后取出樣品。這些樣品在液體N2中淬滅，停止所有反應(yīng)并冷凍該礦物。在表1中給出用料和產(chǎn)物的組成。產(chǎn)物的元素分布顯示在表2中。表l:用料和產(chǎn)物的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從煤餅煙化出，而Fe、Cu、As和F濃縮在還原的殘?jiān)?。從隨后用濕法冶金方法處理煙塵的角度看，對As和F的良好選擇性特別有意義。實(shí)施例2該實(shí)施例說明了煤餅中S的關(guān)鍵作用，因?yàn)樗诓粨p失選擇性下，避免了材料在煅燒過程期間的軟化和熔化。使用包含具有5重量％Si02的鐵酸鋅的合成的無S鋅浸出殘?jiān)拖铝谐煞种苽鋬煞N混合物15重量。/。CaO和25重量。/。磨細(xì)的焦炭(混合物l);36.7重量％石膏和25重量％磨細(xì)的焦炭(混合物2)。將兩種混合物壓制成煤餅，根據(jù)實(shí)施例1的程序煙化。對應(yīng)混合物1的煤餅僅含有約0.3重量％S，出現(xiàn)熔化，表示形成了像2FeO.Si02的低熔化相。但是，對應(yīng)混合物2的煤餅，含有約6.5重量。/。S，受惠于存在足夠量的S而沒有表現(xiàn)出任何這樣相的形成。權(quán)利要求1.一種在載Fe的鋅浸出殘?jiān)蟹蛛x有價(jià)金屬的方法，包括如下步驟制備除Zn浸出殘?jiān)膺€含有至少5重量％碳和2～10重量％S的聚集體；在固定床中1250℃以上的溫度下煙化所述聚集體，從而產(chǎn)生還原的載Fe相和載Zn的煙塵；和提取所述載Zn的煙塵。2.如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括步驟在制備聚集體的步驟之前，將Zn浸出殘?jiān)稍镏列∮?2重量％H20并優(yōu)選小于5重量％1120的水份含量。3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，特征在于所述聚集體包含小于15重量％的碳。4.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述聚集體進(jìn)一步包含Ca化合物，從而所述化合物在所述聚集體中提供至少10重量％和優(yōu)選至少15重量％的CaO當(dāng)量。5.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述聚集體是具有至少5kg質(zhì)量球團(tuán)強(qiáng)度的球團(tuán)，并優(yōu)選具有至少IOkg質(zhì)量球團(tuán)強(qiáng)度的煤餅。6.如權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述煙化溫度為至少130(TC。7.如權(quán)利要求16中任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述煙化在含有一氧化碳的氣氛中進(jìn)行。8.如權(quán)利要求17中任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述Zn浸出殘?jiān)侵行曰蛉跛嵝訸n浸出殘?jiān)?.如權(quán)利要求18中任一項(xiàng)所述的方法，特征在于所述煙化步驟在轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行。10.如權(quán)利要求19中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括使還原的載Fe相經(jīng)歷氧化熔煉步驟的步驟。全文摘要本發(fā)明涉及載鐵的鋅浸出殘?jiān)小⑻貏e是中性和弱酸浸出殘?jiān)薪饘俚姆蛛x。所述方法包括如下步驟制備除Zn浸出殘?jiān)膺€含有至少5重量％碳和2～10重量％S的聚集體；在固定床中1250℃以上的溫度下煙化所述聚集體，從而產(chǎn)生還原的載Fe相和載Zn的煙塵；和提取所述載Zn的煙塵。用料的高S含量允許相對高的操作溫度而不產(chǎn)生熔化相。這確保了快速還原和煙化動(dòng)力學(xué)，并允許使用緊湊型技術(shù)，如固定床爐。文檔編號(hào)C22B7/00GK101341265SQ200680020900公開日2009年1月7日申請日期2006年5月11日優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日發(fā)明者喬納森·阿爾茨,查爾斯·格南,毛里茨·范坎帕申請人:尤米科爾公司