用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料制鋅工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋅冶煉技術(shù)，具體涉及一種用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料 制鋅工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)內(nèi)外鋅礦資源的開(kāi)發(fā)利用，高品位硫化鋅礦資源日益枯竭，開(kāi)發(fā)處理復(fù)雜 硫化鋅礦與氧化鋅礦或低品位氧化鋅礦已成必然。對(duì)于高品位氧化鋅礦，國(guó)內(nèi)外普遍采 用硫酸浸出法處理獲得浸出液，然后用常規(guī)方法，得到電鋅，并適當(dāng)回收稀貴金屬。但當(dāng) 原料如果含鐵、硅較高時(shí)，在中和過(guò)程中容易形成硅膠，影響浸出液的過(guò)濾性能，嚴(yán)重影響 生產(chǎn)，而且成本也很高。因此，對(duì)于中低品位或者復(fù)雜的氧化鋅礦石，國(guó)外ZincOx公司斯 思科皮昂鋅礦冶煉廠采用溶劑萃取-電積（SX-EW)工藝直接提取金屬鋅。可是，對(duì)于酸溶 性雜質(zhì)Ca、Mg含量較高的氧化鋅礦石，浸出過(guò)程需要消耗大量的硫酸，成本較高。而采用 NH3-(NH4) 2C03-H20體系、NH3-(NH4) 2S04-H20體系浸出氧化鋅礦石制取等級(jí)氧化鋅，前者需要 蒸發(fā)與回收氨水、碳酸銨，后者需要用硫酸做中和劑，依然要耗用大量硫酸與氨水。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料制 鋅工藝，采用Zn-NH 3-NH4Cl-H2O體系浸出氧化鋅礦石，濕法煉鋅浸出液經(jīng)過(guò)凈化后，用電積 法回收鋅，整個(gè)工藝無(wú)廢水排放，很好的保證了環(huán)保的要求。
[0004] 本發(fā)明是一種用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料制鋅工藝， 以濃NH4Cl溶液作浸出劑，氯化銨溶液濃度為30~35%重量份，在90-105°C中性條件 下，浸出含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜的中低品位氧化鋅物料，使鋅成為鋅氨絡(luò)合物溶液，礦石中的 全部鐵以針鐵礦形式留在渣中，其他如As、Sb、Sn雜質(zhì)也進(jìn)入渣中； 各種原料與氯化銨的反應(yīng)式如下： Zn0+2NH4Cl=Zn (NH3) 2C12+H20 Zn (OH) 2+2NH4Cl = Zn (NH3) 2C12+H20 ZnC03+2NH4Cl = Zn (NH3) 2C12+C02 i +H 20 Zn+2NH4Cl=Zn (NH3) 2C12+H2 i 即這些形態(tài)的鋅在與氯化銨反應(yīng)時(shí)，均生成Zn (NH3)2CljS合物； 浸出液用鋅粉置換銅、鉛、鎘、鎳后，除雜質(zhì)凈化后在電解液中加入氨水，用鈦板或鋁板 為陰極，石墨板為陽(yáng)極；使之在Zn-NH3-NH4Cl-H2O體系中進(jìn)行電解，控制pH值3. 0~4. 5,溫 度 40-50°C，電流密度 150-500A/ m2,槽電壓 2. 6-3. OV ; 絡(luò)合物電解發(fā)生如下反應(yīng)： 陰極：[Zn (NH3) 2]2 +2e=Zn+2NH3 陽(yáng)極：2C1 _ +H2Oje=1AO2 丨 +2HC1 溶液中：2NH3+2HC1=2NH4C1+H20 便能得到高質(zhì)量的陰極鋅。
[0005] 所述的含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜的氧化鋅物料為中低品位氧化鋅礦石，或含氧化鋅、 氫氧化鋅及碳酸鋅的原料，或工業(yè)廢副產(chǎn)物含ZnO的鋼廠電弧爐煙灰。
[0006] 下面詳細(xì)地闡述本發(fā)明與酸法及其它方法不同點(diǎn)： 1)原料廣泛，本發(fā)明不但適用于含氧化鋅、氫氧化鋅及碳酸鋅的原料，而且也適用于含 金屬鋅的原料。
[0007] 2)浸取氯化銨溶液濃度范圍、反應(yīng)溫度范圍及鋅浸出率有明顯提高。本發(fā)明提出 的氯化銨溶液濃度為30~35%，反應(yīng)溫度為90~105°C，鋅浸出率達(dá)90%以上。對(duì)于不同 的原料反應(yīng)溫度可作不同的選擇，對(duì)氧化物或氫氧化物，反應(yīng)溫度可控制在100°C以下，而 對(duì)于碳酸鋅礦物或金屬鋅渣，反應(yīng)溫度應(yīng)在100°C以上，否則反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，鋅收率低。
[0008] 3)凈化過(guò)程無(wú)需除鐵。在硫酸鋅溶液傳統(tǒng)的電解工藝中，除鐵非常必要。因?yàn)榇?在于溶液中的三價(jià)鐵離子會(huì)在陰極上還原成兩價(jià)鐵離子和金屬鐵，而兩價(jià)鐵又會(huì)在陽(yáng)極中 氧化成三價(jià)鐵離子，因此鐵的存在不僅浪費(fèi)電能，同時(shí)影響陰極鋅的質(zhì)量。而本發(fā)明是用 氯化銨溶液浸取，溶液呈中性，三價(jià)鐵不會(huì)進(jìn)入溶液，就算有少量?jī)蓛r(jià)鐵進(jìn)入溶液，也可以 在浸取同時(shí)可以除去.再者，在電解時(shí)，兩價(jià)鐵離子在陽(yáng)極上氧化成三價(jià)鐵后立即水解成 Fe(OH)^X淀析出，因而不會(huì)再被陰極還原，對(duì)電解鋅質(zhì)量沒(méi)有明顯影響，也不浪費(fèi)電能。
[0009] 4)電解是在Zn-NH3-NH4Cl -H2O體系中進(jìn)彳丁。若電解是在NH4Cl體系中進(jìn)彳丁電解， 維持的時(shí)間并不長(zhǎng)，因?yàn)楫?dāng)電析出的鋅為浸出鋅液的三分之二左右時(shí)，溶液PH下降，如繼 續(xù)電解便有氯氣產(chǎn)生，影響電流效率。此時(shí)的電解已經(jīng)不是絡(luò)合物在電解而變?yōu)槁然\電 解，因?yàn)榻j(luò)合物電解是發(fā)生如下反應(yīng)： 陰極：[Zn (NH3) 2]2 +2e=Zn+2NH3 陽(yáng)極：2C1 _ +H2Oje=1AO2 丨 +2HC1 溶液中：2NH3+2HC1=2NH4C1+H20 此反應(yīng)沒(méi)有氯氣產(chǎn)生，pH也不會(huì)下降，而氯化鋅電解時(shí)則發(fā)生如下反應(yīng)： 陰極：Zn2+2e=Zn 陽(yáng)極：2C1 _ -2e=Cl2 個(gè) 溶液中：C12+H20=HC1+HC10 這種反應(yīng)有氯氣產(chǎn)生并由此引起溶液pH降低，還會(huì)發(fā)生一系列副反應(yīng)，使電流效率下 降，電解過(guò)程難以繼續(xù)下去。氯化鋅產(chǎn)生的原因，是由于鋅氨絡(luò)合物熱穩(wěn)定性較差，受熱時(shí) 會(huì)發(fā)生分解之故： Zn (NH3) 2Cl2=Zn2 +NH3 i +2C1 ' 由于浸取和電解都在40-50°C的溫度下進(jìn)行，不可避免會(huì)使部分絡(luò)合物分解，使氨氣逸 出，因而溶液中便形成了 ZnCl2。
[0010] 為了使電解能正常的進(jìn)行下去，使電解液中的鋅變成陰極鋅析出，必須讓電解過(guò) 程始終按絡(luò)合物電解方式進(jìn)行。為此，在電解時(shí)補(bǔ)加氨水，加入氨水的量由pH控制，電解 時(shí)以控制pH3. 0~4. 5為宜。以補(bǔ)充絡(luò)合物分解而損失的氨，氯化鋅重新變成Zn (NH3)2Cl2, ZnCl2+2NH3 · H2O= Zn(NH3)2C12+H20,使電解在 Zn-NH3-NH4Cl-H2O 體系中進(jìn)行。 本發(fā)明電流效率可達(dá)88 %以上，每噸陰極鋅耗直流電2700-3000KWh。鋅產(chǎn)品純度達(dá) 99. 9%以上。
[0011] 本發(fā)明使用NH4Cl熱溶液浸取含氧化鋅、氫氧化鋅、碳酸鋅或工業(yè)廢副產(chǎn)物，經(jīng)鋅 粉置換凈化后即能電解，凈化工藝簡(jiǎn)單，在Zn-NH 3-NH4Cl-H2O體系中電解，有利導(dǎo)電，槽電壓 低，同時(shí)電解沒(méi)有鋅復(fù)溶現(xiàn)象（沒(méi)有劇烈的鋅復(fù)溶現(xiàn)象），即使中途停電數(shù)天也無(wú)影響，因 此電流效率高，耗電低。本發(fā)明原料適應(yīng)性強(qiáng)，許多用傳統(tǒng)工藝不能使用的劣質(zhì)原料，用本 發(fā)明都可獲得純度在99. 9%以上的金屬鋅。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0013] 實(shí)施例1 :國(guó)內(nèi)某廠某月生產(chǎn)狀況： 某廠物料消耗及單耗表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料制鋅工藝，其特征在于：以濃NH4Cl溶 液作浸出劑，氯化銨溶液濃度為30~35%重量份，在90-105°C中性條件下，浸出含Cu、Pb、 Zn、Ag復(fù)雜的中低品位氧化鋅物料，使鋅成為鋅氨絡(luò)合物溶液，礦石中的全部鐵以針鐵礦形 式留在渣中，其他如As、Sb、Sn雜質(zhì)也進(jìn)入渣中； 各種原料與氯化銨的反應(yīng)式如下： ZnO+2NH4Cl=Zn (NH3) 2C12+H20 Zn (OH) 2+2NH4Cl = Zn (NH3) 2C12+H20 ZnC03+2NH 4Cl = Zn (NH3) 2C12+C02 t +H 20 Zn+2NH4Cl=Zn (NH3) 2C12+H2 t 即這些形態(tài)的鋅在與氯化銨反應(yīng)時(shí)，均生成Zn (NH3)2CljS合物； 浸出液用鋅粉置換銅、鉛、鎘、鎳后，除雜質(zhì)凈化后在電解液中加入氨水，用鈦板或鋁板 為陰極，石墨板為陽(yáng)極；使之在Zn-NH3-NH4Cl-H2O體系中進(jìn)行電解，控制pH值3. 0~4. 5,溫 度 40-50°C，電流密度 150-500A/ m2,槽電壓 2. 6-3. OV ; 絡(luò)合物電解發(fā)生如下反應(yīng)： 陰極：[Zn (NH3) 2]2 +2e=Zn+2NH3 陽(yáng)極：2C1 _ +H2Oje=1AO2 丨 +2HC1 溶液中：2NH3+2HC1=2NH4C1+H20 便得到高質(zhì)量的陰極鋅。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料制鋅工藝，其 特征還在于：所述的含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜的氧化鋅物料為氧化鋅礦石，或含氧化鋅、氫氧化 鋅及碳酸鋅的原料，或工業(yè)廢副產(chǎn)物含ZnO的鋼廠電弧爐煙灰。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用含Cu、Pb、Zn、Ag復(fù)雜成分的氧化鋅物料制鋅工藝。是以濃NH4Cl溶液作浸出劑，在90-105℃中性條件下浸出，使鋅成為鋅氨絡(luò)合物溶液，礦石中的全部鐵以針鐵礦形式留在渣中，其他如As、Sb、Sn雜質(zhì)也進(jìn)入渣中；浸出液用鋅粉置換銅、鉛、鎘、鎳后，除雜質(zhì)凈化后在電解液中加入氨水，在Zn-NH3-NH4Cl-H2O體系中進(jìn)行電解得到高質(zhì)量的陰極鋅。本發(fā)明整個(gè)工藝無(wú)廢水排放，很好的保證了環(huán)保的要求。
【IPC分類(lèi)】C25C1-16
【公開(kāi)號(hào)】CN104805468
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510148543
【發(fā)明人】雷日華, 譚雄玉, 劉小方, 張二軍
【申請(qǐng)人】郴州雄風(fēng)環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日