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从铅锑冶炼渣中回收有价金属的实践

作者:佛瑞冶炼渣设备 时间:2016-04-16 15:53 来源:佛瑞机械
摘要:在我国的锑资源储量中,铅锑复合矿所占的比例较大.随着我国单一锑矿资源的日渐减少,复杂的铅锑矿资源则相对增加,因此,铅锑复合矿的生产已成为我国锑工业发展的必然趋势.近年来,随着有.......

在我国的锑资源储量中,铅锑复合矿所占的比例较大.随着我国单一锑矿资源的日渐减少,复杂的铅锑矿资源则相对增加,因此,铅锑复合矿的生产已成为我国锑工业发展的必然趋势.近年来,随着有色金属价格上涨,环境保护要求的且趋严格和循环经济的要求,广西各铅锑冶炼厂已开始对铅锑水淬渣进行了回收,在综合回收其中有价金属的同时,产生的二次渣用作建筑材料,从而达到了综合回收利用的目的.

1  铅锑鼓风炉水淬渣的处理工艺简述

广西近十年来锑的生产主要依棱于脆碱铅锑矿,在冶炼工艺上各个厂家几乎都采用沸腾炉烧结一鼓风炉熔炼的工艺.由此而来在鼓风炉熔炼中产出大量的水淬渣,由于受工艺条件的限制,这些渣过去都没有进行综合回收,一般都是给水泥厂用作熟料,或用于铺路,但由于运输成本问题,大部分仍是无法处理,只能在渣场堆放,不仅占用土地,而且还造成环境污染,渣中还含有铅、锑、锌、铟等有价金属,为使废弃物资源化,综合回收其中的有价金属,充分利用有限的矿产资源,必须对铅锑鼓风炉水淬渣这种固体废弃物进行“无害化处理”,这也是工厂节约资源,改善环境,增加效益的有效途径.

由于铅锑鼓风炉水淬渣中有价金属元素锌、铅、锑、铟等在一定温度条件下均可氧化或还原挥发,利用这一特点,可使用烟化炉或回转窑处理鼓风炉水淬渣,使其中的有价金属元素以氧化物的形势挥发出来,经表面冷却器后于布袋收尘室捕集,得到铅、锑、锌、铟等金属的混合氧化物,有利于下步的综合回收.广西河池规模以上铅锑冶炼厂目前瞢遍采用烟化炉处理鼓风炉水淬渣,达到了较好的技术经济指标.

铅锑水淬渣系脆硫铅锑矿冶炼过程中鼓风炉还原熔炼产出的是FeO-CaO-SiOt三元渣,其硅酸度大约在1.03。为中性渣,产出率为每吨铅锑合金产水淬渣1.4—1.6 t,水淬洼的化学成份(%):Fe0 36~40、Ca0 16—18、Sioz 24—28、Alz 0, 3—7、Pb 1—2、Sb 2—3、Zn 6—9、In 0. 02—0.03.

2  铅锑水淬渣烟化妒处理

在向高温熔融的烟化炉水淬渣中鼓入配有粉煤的空气,菠层厚0. 9—1.2 m.控制炉内温度1 200—1300℃,璺还原性气氛,吹炼70~90 min.熔渣中铅、锑、锌、铟金属在还原气氛的条件下被还原成金属蒸气进入气相,并在炉气中再次被氧化,随烟气进入收尘系统,从而收集到铅、锌、锑、铟的混合氧化物.在正常操作条件下,鼓人的空气过剩系数为加热期0.8~0.9.还原期0.5—0.7.粉煤耗用量为水淬渣加入量的35%—45%.供风速大予48 m/s.

烟化炉是由钢板焊成的矩形水套炉,炉身高4-8 m.炉断面长2~7 m、宽2 -3 m.两侧设有鼓人粉煤和空气的风口,总风口面积约为炉风口区断面积的0.4%.该工艺对原料的适应性强,能综合利用资源,铅、锌、锑、铟等有价金属的富集串高,但由于是间歇操作,生产率小,能耗大,要求水淬渣含Si0235%.

采用烟化炉处理铅锑水淬渣,收集到的烟尘台锢可富集到2 kg/t.铅,锑、锌的回收率均达到85%以上,床能力为12—20 t/(mt.d).

3  铅锑水淬渣回转窑处理

回转窑可以处理含有氧化物形式和部分硫化物及硫酸盐形式的铅、锌等物料,主要是综合回收其中的铅、锌、锑、铟等有价金属.回转窑直径2~3.5m,长30—50 m,窑壳直径与长度之比为1:(16~20),窑身内衬耐火材料,窑头设有燃烧室,用煤作为燃料,炉料从炉尾加入,炉渣从窑头排出.

利用回转窑处理铅锑水淬溘时需配人40%~50%的焦粉或无烟煤粉,同时加入少量的石灰石粉促进水淬渣中硫化物的分解和调节窑渣的成份,均匀混合后加入回转窑内,窑体在传动装置的带动下,以0.5—1.0 r/min的速度转动,炉料从窑尾向窑头滚动,窑头燃烧室产生的高温炉气与炉料流动方向相反,窑内控制温度在1100 ~1300℃,水淬渣中的金属氯化物在还原剂的作用下被还原成金属蒸气进入气相,在气相中又被氯化成氧化物,进入收尘系统,从而收集到铅、锌、锑、铟的混合氧化物,窑洼用作建筑材料.

回转窑挥发处理铅锑鼓风炉水淬渣过程分三步进行。

    (1)水淬渣中铅、锌等盐类分解成氧化物,在还原剂的作用下还原成金属蒸气进入气相。

    (2)金属蒸气在窑内气相中再次被氧化,生成氯化物;

    (3)生成的氯化物与烟气一道进入收尘系统而得到回收.

回转窑处理水淬渣中,铅的挥发率最高,不管是以氧化物还是以硫化物的形式存在,都能较好地挥发,比锌的挥发率高,铟同时也得到富集,但锑的挥发效果最差,因此规模以上回收工厂都采用烟化炉处理,以提高锑的回收率.

4  烟尘的处理

4.1  中性浸出

以烟化炉烟尘和回转窑烟尘作为原料,以锌电积废液作溶剂进行漫出,将原料中的锌溶解,利用水謦反应使Sb、Iri、Pb等有价金属进人中性漫出渣中,同时杂质Fe、As等也进入中性浸出渣.所得硫酸锌溶液通过净化除杂处理,可送去电解锌系统生产电锌或经蒸发、浓缩、结晶,生产一水硫酸锌或七水硫酸锌化工产品.

4.2  酸性浸出

在110—120 g/L硫酸溶液中,对上述中浸渣进行酸性浸出,在浸出液中In主要以氢氧化物的复合盐存在于浸出液中。

酸性浸出过程中的主要影响因素有以下几个方面:

(1)酸度:酸度对In的溲出影响较大,为保证浸出的铟不发生水解,在授出开始时控制酸度在110~120 g/L.在漫出结束时,要求溶液有一定的残酸;

(2)时间:由于原料中In含量低,反应速度慢,因此浸出时间娶在4 hI

(3)温度:溶液温度对浸出影响较大,温度高则浸出率就高,但浸出液温度过高,受到溶剂沸点的限制,在此过程中温度控制在70—80℃.

在酸性浸出渣中,铅,锑等有价金属留在渣中,该酸性浸出渣可直接送铅锑冶炼厂作为原料生产铅、锑.

4.3 In的萃取

铟的萃取是利用锢在有机溶剂P204+200~煤油中的溶解度比其它杂质大,萃取时铟溶于有机相中而与其它杂质分离.为防止锌、铁、铜、镪等的污染,萃取后的富铟有机相需用1. 0~1.5 mol/L的硫酸进行洗涤.

经硫酸洗涤后的富铟有机相用6 mol/L的盐酸进行反萃.在该过程中,反萃剂盐酸与富铟有机相的体积比为5;1,反萃级数为3级.

当有机相中Fe,+增加到一定程度时,铟的萃取串就开始下降,此时需用5%~8%的革酸溶液进行洗涤后可返回使用.

4.4 In的置换

萃取后的铟溶液,可用锌板或铝板进行置换,得到海绵铟沉淀.

4.5  熔铸钢阳极

海绵铟用水洗净,在油压机下压制成团,在不锈钢锅内用氢氯化钠覆叠熔化,铸成粗铟锭或粗锢阳极板(供电解提纯用).粗铟含铟可达96%~99%.

海绵铟用氢氧化钠覆盖熔化的作用是:(1)防止海绵铟的氧化.(2)海绵铟中的杂质如锌、锑、砷等与NaOH反应,生成盐类进入浮渣,提高铟的品位。(3)海绵铟表面的氧化膜被NaOH吸收,形成浮渣与铟分离;(4)脱氯海绵铟中残留的氯离子与NaOH形成钠盐进入浮渣.

4.6  粗铟的电解提纯

电解精炼法是最常用的粗铟捉纯方法,其过程是以粗铟作为阳极,纯铟片作为阴极,电解液可以是In (SO<)、HzSO,体系或InCh、HCI体系,根据粗铟中各种杂质元素的析出电位不同,在直流电的作用下,铟阳极中的杂质分别进入阳极泥和电解液中,铟沉积于阴极上,可得到99.99%的铟.铟多次电解可得到99.999%以上的高纯铟.

5  结论

铅锑冶炼水淬渣的综合回收利用,不仅可以变废为宝,回收了其中的铅、锌、锑、铟等有价金属,使废渣资源化,改善了环境,节约了资源,而且有效地利用矿产资源,最终的废渣用作建筑材料,实现了渣的“无害化处理”,达到了循环经济的目的,

 
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