专利名称：一种常压碱性直接浸出锌精矿或低品位混合锌矿的方法
技术领域：
一种常压碱性直接浸出锌精矿或低品位混合锌矿的方法，涉及一种锌精矿或低品位混合锌矿生产锌粉的方法。属于有色金属回收和固体废物资源化领域。
背景技术：
金属锌广泛应用于合金，铸造、电镀、印染业、医药业、橡胶业及电池等行业。金属锌已成为国计民生必不可少的重要金属材料，由于其用途的广泛性和经济性，使金属锌的生产量和消费量不断增加，根据国际铅锌研究小组(ILZSG)的统计，全世界锌消耗年均增长为2.7％，2006年年消耗锌为1106.4万吨。
传统的金属锌冶炼的酸法工艺流程为闪锌矿焙烧-酸浸-除杂-酸电解。该工艺因需将原料焙烧后酸浸，存在污染严重、投资大、工序复杂、除杂困难、电解条件苛刻及对含氧化锌矿和废渣适应性差等缺点。相对于传统酸法工艺，碱法工艺采用碱溶液浸出-除杂-电解的方法直接生产金属锌粉，具有流程简单、能耗低、原料适应性强、产品质量好、有利于环境保护和资源综合利用等优越性。但是锌精矿或低品位混合锌矿中的硫化锌因其特殊的化学性质，在常压下不能直接溶于酸性或碱性介质中，传统的高压高温工艺因存在对材料要求高、成本大、操作危险等缺点使其适用性受到限制。
发明内容
本发明的目的是公开一种工艺简单、成本低廉的常压碱性直接浸出锌精矿或低品位混合锌矿的方法。
为达到以上目的，本发明经过研究发现在有铅化合物存在和机械活化的条件下，锌精矿或低品位混合锌矿中的硫化锌可以溶解于碱溶液中，而铅转化为硫化铅在浸出渣中。根据这一规律，本发明工艺在浸出过程中加入含铅化合物作为促进剂，在浸出的同时进行机械活化，从而实现了硫化锌矿的常压直接湿法冶炼。
本发明采用如下工艺首先，以锌精矿或低品位混合锌矿作为原料，粉碎到0.5-1mm；接着，将原料、强碱性溶液及浸出反应促进剂同时加入搅拌磨活化反应器中，在研磨活化的同时浸出。强碱性溶液的碱浓度为2～8M，分别量取原料∶活化介质为1∶(5～20)(质量比)，浸出反应促进剂∶原料中含硫化锌为(1～2.5)∶1(质量比)，在浸出温度70～100℃，搅拌速度300～600r/min，活化浸出时间60～120min条件下，对原料进行研磨机械活化，同时进行浸出反应。浸出反应促进剂可以单用硫酸铅或碳酸铅或氧化铅或硝酸铅或过氧化铅或四氧化三铅，或者也可以按任意比例将上述含铅化合物混合使用。搅拌磨活化反应器为炭钢或不锈钢制作，活化介质为刚玉球或不锈钢球，在反应器内通过搅拌使原料和介质一起研磨碰撞，在浸出的同时既有磨细作用又有活化作用，增加反应接触面，降低反应活化能。锌精矿或低品位混合锌矿中的锌被溶解，锌浸出率在80～90％，然后经过过滤，使固液分离后，浸出液经常规的电解等方法提取金属锌后再直接循环于下一个浸取流程，过滤得的浸出渣经碳酸钠溶液转化回收其中的铅，碳酸纳的加入量为碳酸纳∶浸出渣中的铅含量为(1.5～2)∶1质量比，制成浸出反应促进剂再返回浸取工序循环利用，转化铅后的废渣用于制砖或填埋。
碱溶液浸出硫化锌及浸出渣中铅的回收过程发生的主要反应如下Na2Pb(OH)4(aq.)+ZnS(s)＝Na2Zn(OH)4(aq.)+PbS(s)PbS(s)+Na2CO3(aq.)+2O2(g)＝PbCO3(s)+Na2SO4(aq.)本发明具有如下的优点1.由于本发明采用了可循环利用的含铅促进剂及机械活化方式，克服了常压下硫化锌在碱溶液中基本不能溶解的难题，使得锌精矿或低品位混合锌矿中的硫化锌成分大部分可溶解于碱溶液，不需要高温焙烧和高温高压条件；并可结合碱法炼锌工艺优点直接从浸出液中电解生产金属锌粉，提锌后废液返回浸出循环利用，实现了硫化锌的常压直接湿法冶炼。
2.本发明的工艺可利用含锌量5％以上的低品位混合锌矿、尾矿或含硫化锌废渣为原料，充分利用废弃资源，具有较好的社会效益和经济效益。
3.由于本发明的工艺过程中废渣都能利用，浸取渣中的铅经碳酸钠转化后循环利用，转化后废渣用碱液和水洗涤后，可用于制砖或填埋。经毒性浸取试验，转化渣无毒性，可作为一般固体废物进行处理，属于清洁生产工艺。
图1为本发明的工艺流程图
具体实施例方式
实施例1请参阅附图1。以云南澜沧生产锌精矿为原料，其化学成分如表1。
表1 澜沧锌精矿化学成分
将100g上述锌精矿原料粉碎到0.5-1mm，加入到搅拌磨反应器中，同时加入1-1.5L浓度为2-8M工业烧碱溶液和50-150g含铅的浸出反应促进剂(是将市售的工业级碳酸铅和氧化铅按任意比例混合而成)，以及原料∶活化介质为1∶5(质量比)的活化介质(刚玉球或不锈钢球)，浸取温度控制在70-90℃，在300-600转/min的搅拌条件下，反应60min。锌精矿中锌提取率为86.5％。过滤，用水洗浸出渣(滤渣)，洗水用于浸出工序。量取市售工业级碳酸纳∶浸出渣中的铅为1.5∶1质量比，用碳酸钠溶液浸取滤渣，将滤渣中的硫化铅转化为碳酸铅后作为浸出反应促进剂返回下一浸取流程，转化后的废渣用于制砖或填埋。浸出液经常规的电解提取金属锌后可直接循环于下一个浸取流程。
实施例2以云南蒙自的锌精矿为原料，其化学成分如表2。
表2 云南蒙自锌精矿化学成分
将100g上述锌精矿粉碎到0.5-1mm加入到搅拌磨反应器中，同时加入0.8-1.2L浓度为2-8M工业烧碱溶液和40-100g含铅的浸出反应促进剂(市售的工业级硫酸铅和过氧化铅按任意比例混合而成)，以及原料∶活化介质为(1∶5～1)∶20质量比的活化介质(刚玉球或不锈钢球)，浸取温度控制在80-90℃，在300-600转/min的搅拌条件下反应90min。锌精矿中锌提取率为89.2％。过滤，用水洗滤渣，洗水留用于浸出工序。量取市售工业级碳酸纳∶浸出渣中的铅为2∶1质量比，浸出渣用碳酸钠溶液将硫化铅转化为碳酸铅后作为浸出反应促进剂，返回下一浸取流程，转化后的废渣用于制砖或填埋。浸出液经常规的电解提取金属锌后可直接循环于下一个浸取流程。
实施例3
以新疆低品位混合锌矿为原料，其化学成分如表3。经物相分析，其中ZnS占其中锌含量的40％，ZnO和ZnCO3占60％。
表3 新疆低品位混合锌矿化学成分
将100g上述粉碎到0.5-1mm的低品位混合锌矿加入到搅拌磨反应器中，同时加入0.2-0.6L浓度为2-8M工业烧碱溶液和5-25g含铅的浸出反应促进剂(按任意比例混合的硝酸铅和四氧化三铅的混合物)，以及原料∶活化介质为1∶10(质量比)的刚玉球或不锈钢球活化介质，浸取温度控制在70-80℃，在300-600转/min的搅拌条件下反应120min。锌精矿中锌提取率为81.5％。过滤，用水洗浸出渣，洗水回浸出工序。量取市售工业级碳酸纳∶浸出渣中的铅为1.8∶1质量比，浸出渣用碳酸钠溶液将硫化铅转化为碳酸铅成为浸出反应促进剂，返回下一浸取流程，转化后的废渣用于制砖或填埋。浸出液经常规的电解提取金属锌后可直接循环于下一个浸取流程。
权利要求
1.一种常压碱性直接浸出锌精矿或低品位混合锌矿的方法，其特征在于先将锌精矿或低品位混合锌矿作为原料，粉碎到0.5～1mm，然后将含铅化合物作为浸出反应促进剂，将刚玉球或不锈钢球作为活化介质，分别量取原料∶活化介质＝1∶(5～20)质量比；浸出反应促进剂∶原料中硫化锌含量＝(1～2.5)∶1质量比，将量取的物料同时加入搅拌磨活化反应器中，并在2～8M的强碱性溶液、浸出温度为70～100℃、搅拌速度300～600r/min和活化浸出时间60～120min的条件下，对原料进行研磨机械活化的同时进行浸出反应，锌精矿或低品位混合锌矿中的锌被溶解，锌浸出率在80～90％；然后过滤，所得浸出液经常规的电解方法提取金属锌后返回浸取工序，循环重复利用；所得的浸出渣按碳酸纳∶浸出渣中的铅为(1.5～2)∶1质量比进行转化回收其中的铅，制成浸出反应促进剂，再返回浸取，重复使用，废渣用于制砖或填埋。
2.根据权利要求1所述的一种常压碱性直接浸出锌精矿或低品位混合锌矿的方法，其特征在于所述的浸出反应促进剂是单独或按任意比例混合使用的硫酸铅、碳酸铅、氧化铅、硝酸铅、过氧化铅或四氧化三铅。
全文摘要
一种常压碱性直接浸出锌精矿或低品位混合锌矿的方法，涉及一种用锌精矿或低品位混合锌矿生产锌粉的方法。先将锌精矿或低品位混合锌矿粉碎到0.5～1mm，再分别量取原料∶活化介质＝1∶(5～20)，浸出反应促进剂∶原料中硫化锌含量＝(1～2.5)∶1质量比，加入搅拌磨活化反应器中，在碱浓度为2～8M，70～100℃，搅拌速度300～600r/min下，对原料研磨活化同时浸出60～120min。原料中的锌被溶解浸出80％以上。过滤，浸出渣经碳酸钠转化回收铅制成促进剂，返回浸取；浸出液经电解提取金属锌后也返回浸取。本发明实现了硫化锌矿的常压碱性直接浸出，流程简单，成本低，控制容易，无污染，可对低品位混合锌矿及含硫化锌废渣进行有效的资源化利用，具有较大的经济、环境和社会效益。
文档编号C22B1/14GK101033506SQ20071003957
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月18日 优先权日2007年4月18日
发明者赵由才, 张承龙, 易天晟, 郭翠香, 刘清, 邱媛媛 申请人:同济大学