本發(fā)明屬于濕法冶煉
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為高氯鋅灰物料氨浸離子交換聯(lián)合工藝生產(chǎn)電解鋅的方法。
背景技術(shù)：
：隨著鋅礦資源的不斷枯竭，采用高氯含量的鋅灰來進行濕法生產(chǎn)電解鋅越來越受到重視。然而通常情況下，鋅灰中均含有大量以化合物形態(tài)存在的氯，一般含氯1％～30％不等。如果不將這些雜質(zhì)成分除去，將嚴重影響后續(xù)的電積作業(yè)。而如何有效脫除這類有害雜質(zhì)一直是人們沒有解決好的課題。目前，鋅冶煉行業(yè)中鋅灰脫氯常見的方法有火法和濕法兩種，火法工藝主要有多膛爐法和回轉(zhuǎn)窯法，濕法工藝主要有堿洗法。多膛爐法和回轉(zhuǎn)窯法原理為采用高溫焙燒的方式，使鋅灰中的氯化合物揮發(fā)到收塵灰中得以脫除。該法存在能耗高、煙氣多、污染大等問題，同時還多了收塵灰需要額外處理，且多膛爐法需要燃燒煤氣，設(shè)備要求很高。堿洗法是目前鋅冶煉行業(yè)內(nèi)使用較為普遍的方法，采用氫氧化鈉、碳酸鈉其中一種或兩種作為堿性藥劑對鋅灰進行濕法漿化洗滌。該法具有操作簡單、投資小、見效快等優(yōu)點，但也存在堿洗水氯離子濃度低(小于10g/L)、用水量大、洗滌效果不徹底、后續(xù)水處理成本高等缺點。當(dāng)鋅灰中氯總含量高于5％時，使用這種方法就根本無法確保鋅灰中氯的脫除效果了。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是針對上述問題，提出一種高氯鋅灰物料氨浸離子交換聯(lián)合工藝生產(chǎn)電解鋅的方法，該法能使高氯含量的鋅灰中的氯得到有效脫除，使該類物料通過濕法鋅冶煉流程得以回收利用，并降低過程中水的消耗，同時該法具有氨浸濾液含氯離子濃度高、流程穩(wěn)定性好等特點，以此彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種高氯鋅灰物料氨浸離子交換聯(lián)合工藝生產(chǎn)電解鋅的方法，其特征在于包含以下步驟：(1)首先將高氯含量的鋅灰進行制漿，在漿液中加入制漿氨進行氨浸，使其中的氯化物溶出或轉(zhuǎn)化溶出進入氨浸液，經(jīng)過濾后得氨浸濾渣和氨浸濾液，濾液中如氯離子濃度小于80g/L時，返回制漿氨浸，如氯離子濃度大于80g/L則開路進行蒸發(fā)回收氯鹽一；(2)對氨浸濾渣進行漂洗并過濾得漂洗水和漂洗后鋅灰，對漂洗后鋅灰進行濕法硫酸浸出，得硫酸鋅溶液和浸出渣，浸出渣作為回收鋅鉛使用；(3)對步驟(2)步中的硫酸鋅溶液用離子交換樹脂脫除氯離子，脫氯后硫酸鋅溶液送電積回收鋅，電積后液返回用于濕法硫酸浸出；離子交換樹脂用解吸劑解吸氯，解吸后液進入一體式脫氯裝置脫氯生產(chǎn)氯鹽二，解吸后的離子交換樹脂循環(huán)使用。(4)對步驟(3)中的一體式脫氯裝置脫氯生產(chǎn)氯鹽二，使解吸后液中的氯轉(zhuǎn)移進入吸收液，讓脫氯解吸后液得以循環(huán)使用，返回離子交換樹脂作解吸劑。吸收后液達到一定濃度后回收氯鹽二。進一步的改進,步驟(1)中所述高氯含量的鋅灰為含有氯化物的含鋅物料，其大致成分為：含鋅品位20％-75％、含氯0.5％-30％。進一步的改進,步驟(1)中所述制漿氨浸用的是碳酸氫銨、氨水中的一種或二種，氨的加入方式可以為固體直接加入或制成氨液加入，氨浸過程控制pH6-10、氨浸溫度20℃—80℃。進一步的改進，步驟(2)中漂洗過程為單級或多級逆流漂洗。進一步的改進，步驟(3)中所述解吸劑主要為稀硫酸溶液，其重量百分比為：硫酸1％—30％，解吸劑經(jīng)解吸作業(yè)后成為富含氯的解吸后液，通過一體式脫氯裝置脫氯后，得脫氯解吸后液返回離子交換循環(huán)使用。進一步的改進，步驟(4)中所述吸收液主要為氯化亞鐵溶液，其重量百分比為：氯化亞鐵10％—60％，吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達到一定濃度后回收氯鹽二。本發(fā)明的技術(shù)特點是：高氯鋅灰物料采用制漿氨浸和單級或多級逆流漂洗，可在脫除其中絕大部分氯的同時，確保氨浸濾液含氯離子濃度得到大幅增加，有效減少水體積、降低回收氯鹽的成本。漂洗后鋅灰中殘存的少量氯則通過離子交換除氯技術(shù)在凈化除雜后液中加以脫除，如此保證了濕法鋅系統(tǒng)中溶液氯離子處于極低水平(氯離子濃度小于300mg/L)，滿足濕法電積鋅的要求。通過將離子交換工序的解吸后液經(jīng)一體式脫氯裝置脫氯后返回作解吸劑使用的方式，回收了氯鹽，變廢為寶，使整個方法實現(xiàn)無廢水外排。本發(fā)明實現(xiàn)了超過現(xiàn)有堿洗脫氯工藝處理極限(含氯5％)數(shù)倍的高氯鋅灰物料的高效、低成本地脫雜除害，為電解鋅生產(chǎn)提供了新的合格原料來源。本發(fā)明基本上無廢水排放，有害氯變成有價氯鹽副產(chǎn)品，十分有利于環(huán)保，對廢棄物資源化利用程度高，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。附圖說明圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；圖2為一體式脫氯裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面以生產(chǎn)試驗實踐為例進一步說明本發(fā)明的積極效果。實例1：某種鋅灰1主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量56.31.217.11.5采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫胺、氨水等進行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時間1h、溫度40℃、調(diào)節(jié)終點pH為7。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子82g/L，開路部分進行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯2.1％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子10g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子35g/L)、一段漂洗渣(含氯0.9％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.38％)用于浸出，采用硫酸和電積廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子1.1g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.28g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅4g/L、含氯4.2g/L、含硫酸根95g/L)進入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅3.8g/L、含氯0.15g/L、含硫酸根89g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達到一定濃度后回收氯鹽二。一般來說，制漿溶液中也可加入氫氧化鈉，氫氧化鉀，碳酸鈉等堿性物質(zhì)除氯，但是其浸濾液中氯離子的含量最多只能在40g/L左右，浸濾階段的耗水量和此時生成的氯鹽回收的耗能量遠高于使用氨水或碳酸氫銨。但是使用氨水或碳酸氫銨最主要的優(yōu)點在于，在后續(xù)的漂洗階段，浸濾渣中的余氯很容易被漂洗出去，從而不僅可以減少漂洗次數(shù)，節(jié)省資源、能源并增加生產(chǎn)速度，還使得后續(xù)硫酸鋅溶液中氯離子濃度足夠低，從而增加離子交換樹脂的吸附效率和吸附效果。根據(jù)實驗使用氫氧化鈉等物質(zhì)，在漂洗階段，漂洗渣中的余氯含量達到0.5％時就已經(jīng)很難通過漂洗減少氯的含量，但是使用氨水或碳酸氫銨，漂洗渣中的余氯很容易可以控制在0.3％以下，甚至能夠控制在0.2％以下，從而提高后續(xù)生產(chǎn)出的鋅的質(zhì)量，并大大提高了氯的回收效率。一體式脫氯裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括反應(yīng)器1、吸收器2、吸附器3、蒸發(fā)結(jié)晶器4、抽風(fēng)機5、余氯測定儀6和自吸泵7，反應(yīng)器1通過抽風(fēng)管8連通吸收器2中部，吸收器2的頂部與反應(yīng)器1連通，吸收器2與蒸發(fā)結(jié)晶器4連通，吸收器2與自吸泵7連接，余氯測定儀6和抽風(fēng)機5設(shè)在抽風(fēng)管8內(nèi)，反應(yīng)器1與吸附器3連通。蒸發(fā)結(jié)晶器4通過管道連通吸收器2的底部。抽風(fēng)機5設(shè)在抽風(fēng)管8與吸收器2的連接端口處。解吸后液進入反應(yīng)器1中后，抽風(fēng)機5和自吸泵7開啟，反應(yīng)器1中加入高錳酸鉀進行反應(yīng)，使解吸后液中的氯離子變?yōu)闅庀嗟穆葰?，氯氣由抽風(fēng)機5送入吸收器2中，氯氣與吸收器2內(nèi)的吸收液反應(yīng)，使氣相的氯氣變?yōu)橐合嗟穆入x子，氣體再循環(huán)送入反應(yīng)器1內(nèi)攪拌趕走氯氣，當(dāng)余氯測定儀6顯示余氯小于1ppm時，抽風(fēng)機5和自吸泵7停止工作；由于脫氯解吸后液中還溶解有少量余氯，余氯會降解離子交換樹脂，因此不能直接用于離子交換樹脂除氯，必須經(jīng)過吸附器3吸附余氯后，脫氯解吸后液才可返回離子交換樹脂循環(huán)使用。氯離子轉(zhuǎn)移到吸收液生成三氯化鐵，同時吸收液中的三氯化鐵濃度不斷提高，當(dāng)三氯化鐵濃度達到30-60％時，抽出進入蒸發(fā)結(jié)晶器4，得到三氯化鐵副產(chǎn)品。實例2：某種鋅灰2主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量51.22.215.92.5采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫銨、氨水等進行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時間1h、溫度50℃、調(diào)節(jié)終點pH為8。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子86g/L，開路部分進行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯1.7％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子9g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子32g/L)、一段漂洗渣(含氯0.7％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.28％)用于浸出，采用硫酸和電積鋅廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子0.72g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.26g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅3.4g/L、含氯3.2g/L、含硫酸根92g/L)進入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅3.2g/L、含氯0.11g/L、含硫酸根86g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達到一定濃度后回收氯鹽二。實例3：某種鋅灰3主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量60.31.110.40.5采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫胺、氨水等進行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時間1h、溫度30℃、調(diào)節(jié)終點pH為9。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子84g/L，開路部分進行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯2.4％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子9g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子33g/L)、一段漂洗渣(含氯1.0％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.48％)用于浸出，采用硫酸和電積鋅廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子1.0g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛的原料使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.28g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅2.3g/L、含氯4.8g/L、含硫酸根98g/L)進入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅2.3g/L、含氯0.09g/L、含硫酸根91g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達到一定濃度后回收氯鹽二。實例4：某種鋅灰4主要成分如下：元素鋅％鉛％氯％鐵％含量58.31.35.60.7采用如下處理工藝：(1)制漿氨浸：將該鋅灰6噸輸送至制漿槽，制漿槽為機械攪拌槽、有效容積36m3，采用漂洗水作為制漿溶液，通過返回部分氨浸濾液混入制漿槽控制液固比為6:1，啟動攪拌器攪拌均勻后加入碳酸氫胺、氨水等進行氨浸作業(yè)，氨浸過程控制時間1h、溫度50℃、調(diào)節(jié)終點pH為6。產(chǎn)出氨浸濾液含氯離子84g/L，開路部分進行蒸發(fā)回收氯鹽一；產(chǎn)出氨浸濾渣含氯1.4％。(2)兩段逆流漂洗、浸出：氨浸濾渣在漿化槽中進行漂洗，采用兩段逆流漂洗。氨浸濾渣首先進行一段漂洗，一段漂洗采用二段漂洗水(氯離子8g/L)制漿漂洗，得一段漂洗水(氯離子31g/L)、一段漂洗渣(含氯0.6％)。一段漂洗渣再采用水在漿化槽中進行二段漂洗，得二段漂洗水返回一段漂洗使用、二段漂洗渣(含氯0.18％)用于浸出，采用硫酸和電積鋅廢液作為浸出劑，所得浸出后硫酸鋅溶液(含氯離子0.64g/L)經(jīng)凈化后送離子交換工序脫氯，浸出渣作為回收鋅鉛的原料使用。(3)離子交換脫氯：硫酸鋅溶液經(jīng)過離子交換樹脂，反生交換反應(yīng)，流速控制1.5Be，經(jīng)凈化后(含氯離子0.23g/L)送鋅電積生產(chǎn)鋅。富集氯的離子交換樹脂經(jīng)過解吸劑解吸，流速控制0.8Be，解吸后液(含鋅2.1g/L、含氯2.4g/L、含硫酸根90g/L)進入一體式脫氯裝置脫氯。(4)解吸后液脫氯：解吸后液進入一體式脫氯裝置，使氯離子由解吸后液中轉(zhuǎn)移到吸收液中，得脫氯解吸后液(含鋅2.0g/L、含氯0.08g/L、含硫酸根82g/L)返回離子交換循環(huán)使用。吸收液經(jīng)吸收作業(yè)后成為富含氯的吸收后液，吸收后液達到一定濃度后回收氯鹽二。上述方法已在工廠內(nèi)部實現(xiàn)了生產(chǎn)性運用，證明其具有很強的適應(yīng)能力，技術(shù)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，經(jīng)濟效益高。當(dāng)前第1頁1 2 3