专利名称：铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法
技术领域：
本发明属于湿法冶金技术领域，涉及一种对锌冶炼工艺所产生的铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法。
背景技术：
锌冶炼工艺是以稀硫酸溶剂溶解锌矿中的锌，使锌尽可能全部地溶入溶液中，生成硫酸锌溶液；再对此溶液进行净化以除去溶液中的杂质；然后从硫酸锌溶液中电解析出锌；电解析出的阴极锌再熔铸成锭，即为锌冶炼工艺的成品。目前对锌冶炼工艺除杂工序中产生的铜镉渣的处理工艺主要分为以下三种。(I)单独建立回收系统，以锌回收为主，将含量较低的铜、镉作为杂质离子除去。首先将铜镉渣中的铜、锌、镉转入溶液，然后用含有铜、锌、镉的浸出液作原液，以锌粉为还原齐U，从溶液中置换除铜，含铜渣堆存，除铜后的置换后液返回浸出工序。如此循环几个周期，待锌浓度达到100g/L以上时，送锌冶炼工艺沉矾工序除去镉，回收锌。(2)针对铜镉渣中的镉金属进行回收，提纯。利用酸液，将铜镉渣浆化、浸出，经除杂工序后，渣堆存，溶液加入理论量I. I I. 2倍的锌粉进行置换，得到海绵镉。将洗涤后的镉绵经压团、熔化、熔炼成粗镉锭。粗镉经间断真空蒸馏，再加碱熔化铸成镉锭产品。(3)将铜镉渣中的镉、铜金属进行分步回收，可将锌、镉、铜于同一罐中同时浸出，然后再调节溶液的酸度、温度，加入不同量的锌粉，用沉淀法分段置换提取海绵铜、海绵镉，并经过精炼，得到铜、镉金属产品。实践证明，该工艺可缩短流程，节约铜渣堆放场地，省去了运输等环节。以上三种方法，均可有效地回收部分铜、镉金属，但前两种都存在着流程长，需要许多储罐、场地存放溶液、滤渣等问题，而第三种方法可一步浸出锌、镉、铜金属，但用化学法沉淀分离金属需要大量的药剂，增大了生产成本。同时最主要的是采用上述方法置换得到的金属纯度较低，降低了金属的经济价值，间接增大了生产成本。
发明内容
本发明的目的是为锌冶炼工艺提供一种将铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，工艺简单，成本低，得到的铜、镉、锌金属纯度很高，并且分离过程中使用的材料可以循环使用，还具有工艺周期短，效率高的优点。本发明所采用的技术方案是，铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，具体按照以下步骤进行步骤I 一段浸出工序 将铜镉渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液pH值在0. 8 I. 2之间，加热温度30°C 60°C，反应时间0. 5小时 I. 5小时，其中，铜镉渣浸出率不低于90%，将溶液中铜浓度控制在5g/L以下；然后过滤，得到一段浸出液与一段 浸出渣；
步骤2 二段浸出工序将步骤I得到的一段浸出渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液pH值在I 3之间，加热温度60°C 80°C，反应时间I. 5小时 2. 5小时，然后过滤，得到二段浸出液和二段浸出渣，其中，二段浸出渣中锌、铜、镉的质量分数低于0. 5% ;二段浸出液返回到下一批次步骤I 一段浸出工序的浸出槽中，二段浸出渣堆存；步骤3铜萃取工序将步骤I得到的一段浸出液采用铜萃取工序萃取提铜，萃取提铜后得到两种产品，一种是反萃液，即合格的硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经处理得到铜；另一种是萃余液，即不含铜的溶液，萃余液进入步骤4的调pH值工序使用；
步骤4调pH值将步骤3得到的萃余液用稀氢氧化钠溶液调节pH值至4 6，静置、过滤待用；步骤5镉锌分离的串联连续吸附交换工艺采用吸附柱进行镉锌分离，吸附柱为上下直径相同的管状体，在吸附柱内填充重金属吸附材料，柱体两端附有过滤网，防止重金属吸附材料流出；将2-6个吸附柱首尾串联，构成串联吸附柱；将步骤4调节好pH值的萃余液以10m/h 30m/h的流速,从串联吸附柱始端底部通入,从串联吸附柱末端顶部排出，控制出水中镉浓度小于0. 2mg/L，排出的溶液为含锌的溶液，即分离出锌；镉离子被重金属吸附材料吸附，达到锌、镉分离的目的；当始端吸附柱中的重金属材料吸附镉离子饱和后，将始端的吸附柱与其余串联的吸附柱分离，始端的吸附柱进入镉的解吸工序；同时另取一新的吸附柱与剩余串联吸附柱中末端的吸附柱串联，构成新的串联吸附柱，使吸附柱的数量在整个吸附过程中保持恒定，促使吸附过程连续循环进行；然后将萃余液通入新的串联吸附柱的始端底部，并从新的串联吸附柱末端顶部排出，并保证出水中镉浓度小于0. 2mg/L，达到连续吸附以及锌、镉分离的目的；吸附饱和的吸附柱进入镉的解吸工序将质量分数为5% 20%的稀硫酸通入分离出的吸附饱和的吸附柱，稀硫酸从分离出的单个吸附柱的底部通入，其用量为单个吸附柱身体积的2 6倍,控制通入流速为10m/h 20m/h,稀硫酸中的氢离子将重金属吸附材料上的镉替换，从而使对吸附柱中的重金属吸附材料与镉分离，镉离子和硫酸根结合得到硫酸镉，从吸附柱的顶端排出，从而达到对镉的解吸，即分离出镉。步骤6重金属吸附材料性能的恢复将0. 5mol/L I. 5mol/L的氨水从解吸后的吸附柱底部泵入柱内，控制流速为10m/h 20m/h,通入氨水体积为单个柱身体积的3 5倍后,静置浸泡材料15min 50min,重金属吸附材料得到再生；用纯水从再生后重金属吸附材料的吸附柱底部通入吸附柱内，冲洗材料，控制流速为10m/h 20m/h,纯水体积为单个吸附柱体积的10 15倍,直至吸附柱出水为中性，即恢复了重金属吸附材料的性能。本发明是一种锌冶炼系统产生的铜镉渣中铜、镉、锌分离富集方法。首先将铜镉渣用硫酸浸泡，通入空气搅拌，经过两段浸出将铜、镉、锌金属充分地溶入溶液中，之后采用有机溶剂进行萃取，将浸出液中的铜提取出，并采用反萃法得到铜的高浓度溶液，即分离出铜。再将不含铜的滤液经装有重金属吸附材料的柱体，使镉吸附，达到锌、镉分离的目的。被重金属材料吸附后的镉经解吸得到镉浓缩液，即分离出镉。本发明彻底改变了原来的以粗放为特色的落后生产方式，实现了对铜镉渣的集中处理，同时该工艺具有回收率高、适应性强的特点，对含铜、镉、锌的冶金生产工艺中的废渣，均能回收处理，并且提高了资源利用率。本发明中采用串联连续吸附交换工艺可以在连续吸附的同时完成解吸、再生、水洗全部工艺过程，并且具有以下优点( I)易于保持产品成分和浓度稳定。(2)采用串联吸附柱装置，可根据浸出液组分变化灵活变更生产工艺流程，以符合 产品质量要求。(3)设备紧凑，易于安装。(4)处理材料用量大幅减少，洗涤水化学药品及洗脱剂的消耗也得到了相应的减少，大大地降低了运行成本和设备投资。(5)采用串联连续吸附交换工艺用于回收溶液中的镉，可以起到分离锌、镉溶液的目的，同时解吸液中镉的浓度较高，可以直接用于制备镉产品。(6)以锌冶炼工艺中产生的铜镉渣为原料的铜、镉、锌分离富集新工艺，产生的“三废”污染很少，可以最大程度地减少污染，同时综合回收并合理利用铜镉渣，不仅可以减少矿渣的堆放，节约工业用地，改善生产区的环境卫生，而且能为国家创造财富，无论是从资源的综合利用角度，还是绿色环保角度都有重大意义。(7)以锌冶炼工艺中产生的铜镉渣为原料的铜、镉、锌分离富集新工艺，为我国矿产资源的综合开发利用提供了一条高效率、短流程、低耗能和无二次污染、操作条件好的新技术途径，实现经济效益、社会效益和环境效益的有机统一，具有很好的社会价值和经济价值，易于推广应用。
图I是本发明铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明的铜镉渣中铜、镉、锌分离富集方法，其流程如图I所示，具体按照以下步骤进行步骤I 一段浸出工序将铜镉渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液pH值在0. 8 I. 2之间，加热温度30°C 60°C，反应时间0. 5小时 I. 5小时，其中，铜镉渣浸出率不低于90%，将溶液中铜浓度控制在5g/L以下；然后过滤，得到一段浸出液与一段浸出渣；步骤2 二段浸出工序将步骤I得到的一段浸出渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液pH值在I 3之间，加热温度60°C 80°C，反应时间I. 5小时 2. 5小时，然后过滤，得到二段浸出液和二段浸出渣。其中，二段浸出渣中锌、铜、镉的质量分数低于0. 5%，二段浸出液返回到下一批次步骤I 一段浸出工序的浸出槽中，二段浸出渣堆存；步骤3铜萃取工序
将步骤I得到的一段浸出液采用铜萃取工序萃取提铜，萃取提铜后得到两种产品一种是反萃液，即合格的硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经处理得到铜；另一种是萃余液，即不含铜的溶液，萃余液进入步骤4的调pH值工序使用。一段浸出液进入铜萃取工序萃取提铜具体步骤是用煤油将有机萃取剂稀释至质量百分比浓度为10% 30%，有机萃取剂为LIX984型号或LIX984N型号，将有机萃取剂与一段浸出液混合，进行萃取，得到含铜有机相和不含铜的萃余液；其中，萃取时一段浸出液与有机萃取剂的相比是I 5:1，萃取温度10°C 40°C ；再用质量百分比浓度为140g/L 200g/L的硫酸溶液与含铜有机相混合，将含铜有机相中的铜离子反萃，得到硫酸铜溶液，即为反萃液；硫酸溶液与含铜有机相的相比1:1 6,反萃取温度10°C 40°C ;反萃取后即分离出铜；步骤4调pH值
将步骤3得到的萃余液用稀氢氧化钠溶液调节pH值至4 6，静置、过滤待用；步骤5镉锌分离的串联连续吸附交换工艺采用吸附柱进行镉锌分离，吸附柱为上下直径相同的管状体，在吸附柱内填充重金属吸附材料，柱体两端附有过滤网，防止重金属吸附材料流出；该重金属吸附材料的通过以下步骤制备对球型大孔硅胶进行预增湿，增湿至硅胶略呈半透明状；将预增湿后的硅胶，加入三口烧瓶内，加入重量为硅胶2飞倍的I. 2mol/L"2mol/L的盐酸、硫酸或苯磺酸中的一种；开启搅拌，控制搅拌转速为30r/mirTl20r/min，油浴加热，升温至90°C 120°C，冷凝回流，吸收尾气，反应3tT8h，反应结束后自然降温至40°C以下，过滤，收集母液循环使用；然后用去离子水洗涤硅胶至中性，抽干，将硅胶转至干燥箱80°C 14(TC烘干至恒重。当110°C烘干2h，硅胶失重率〈O. 039T0. 5%时，将烘干至恒重的硅胶转入增湿柱内，增湿柱为底部带有砂芯或滤网的柱体，底部和顶部带有进气口和出气口，并在进气口和出气口处配有湿度表；由空压机提供空气，空气进入装有去离子水的密闭容器内，该密闭容器带有加热控温装置和可移动的浮板用于改变去离子水的蒸发面积；进入的空气吹动去离子水，控制去离子水温度15° (T45°C，然后湿空气由增湿柱底部进入，控制恰当的气流量，吹动硅胶呈微沸状，控制增湿柱进口初始湿度为30%飞0%，梯度控制进口湿度，每Ih为一进口湿度梯度，每个梯度进口湿度增加4% 10%的湿度，使得进出口湿度差为109^40%，增重率符合线性增长，增湿2tTl6h，当硅胶增重率达到69^15%时停止增湿；将增湿达到指标的硅胶，加入三口烧瓶内，加入质量为增湿硅胶质量I飞倍的有机溶剂a，所述有机溶剂a为正己烷、环己烷、庚烷、甲苯或二甲苯中的一种，启动搅拌，抽真空脱气，保持-0. 2MPa^-0. 4MPa负压10mirT60min ；另将偶联剂与有机溶剂a混合均匀，偶联剂质量为增湿硅胶质量的0. 2^0. 8倍，有机溶剂a质量为增湿硅胶质量的I飞倍；然后将混合均匀的溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加，边滴加边搅拌，严格控制滴加速度在10mirT60min滴加完毕；滴加的过程中反应非常剧烈，有大量HCl生成，通过尾气吸收装置吸收；滴加完后，室温反应ShlOh ;反应结束后，过滤收集母液，用有机溶剂a洗涤，再用水、或水和甲醇的混合溶液、或水和乙醇的混合溶液洗涤至中性，甲醇洗涤，抽干，转入真空干燥箱，保持4h以上负压-0. OSMPa后开启加热，60°C ^lOO0C烘干，得到改性硅胶，增重率为109^35% ;将改性硅胶加入到三口烧瓶内，加入质量为改性硅胶质量0. 5飞倍的有机溶剂b，有机溶剂b为甲醇、乙醇、甲苯或二甲苯中的一种；启动搅拌，溶胀3(Tl20min;另将聚合胺与有机溶剂b混合均匀，聚合胺为聚乙烯亚胺、或聚烯丙基胺，分子量范围为1000 50000，质量分数范围为25% 99%;聚合胺质量为改性硅胶质量的0. 5^2倍，有机溶剂b质量为改性硅胶质量的0. 2^2倍；将聚合胺与有机溶剂b的混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加，边滴加边搅拌，控制滴加速度在l(T60min完成，滴加完毕后水浴加热20°C 35°C，搅拌lh 24h，升温度至72°C 85°C进行反应，冷凝回流，反应8h 48h ；反应结束后自然降温至40°C以下，过滤收集母液，依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性，甲醇洗涤，抽干，转入真空干燥箱，保持4h以上负压-0. OSMPa后开启加热，60°C 100°C烘干，得到聚合胺/硅胶复合材料，增重率为3 20% ;将得到的聚合胺/硅胶复合材料加入三口烧瓶内，加入质量为聚合胺/硅胶复合材料质量0. 5^2倍的有机溶剂C，有机溶剂c为甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯或二甲基甲酰胺，启动搅拌，溶胀3(Tl20min ；另将8-羟基喹啉溶解于有机溶剂c中，8-羟基喹啉质量为聚合胺/硅胶复合材料加入质量的0. 2^0. 6倍，有机溶剂c质量为8-羟基喹啉质量的I. 5^8倍，待8-羟基喹啉完全溶解后，加入为8-羟基喹啉质量的0. 2^0. 6倍质量的多聚甲醛，完全溶解后将该混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加，滴加完成后，水浴加热，控制反应温度最低为40°C,最高反应温 度为有机溶剂c的沸点温度，冷凝回流，反应6 24h，反应结束后，过滤收集母液，依次用去离子水、NaOH溶液、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤，抽干，转入真空干燥箱，保持4h以上负压-0. 08MPa后开启加热，60°C 100°C烘干，增重率为5% 20%，即得重金属吸附材料。根据重金属吸附材料的交换容量和浸出液中镉浓度的变化，需用吸附柱的量为
2-6个，将2-6个吸附柱首尾串联，构成串联吸附柱；将步骤4调节好pH值的萃余液以IOm/h 30m/h的流速，从串联吸附柱始端底部通入，从串联吸附柱末端顶部排出，控制出水中镉浓度小于0. 2mg/L，排出的溶液为含锌的溶液，即分离出锌；镉离子被重金属吸附材料吸附，达到锌、镉分离的目的；当始端吸附柱中的重金属材料吸附镉离子饱和后，将始端的吸附柱与其余串联的吸附柱分离，始端的吸附柱进入镉的解吸工序；同时另取一新的吸附柱与剩余串联吸附柱中末端的吸附柱串联，构成新的串联吸附柱，使吸附柱的数量在整个吸附过程中保持恒定，促使吸附过程连续循环进行；然后将萃余液通入新的串联吸附柱的始端底部，并从新的串联吸附柱末端顶部排出，并保证出水中镉浓度小于0. 2mg/L，达到连续吸附以及锌、镉分离的目的。吸附饱和的吸附柱(即串联吸附柱中每一次分离出的始端吸附柱)进入镉的解吸工序将质量分数为5% 20%的稀硫酸通入分离出的吸附饱和的吸附柱，稀硫酸从分离出的单个吸附柱的底部通入，其用量为单个吸附柱身体积的2 6倍，控制通入流速为IOm/h 20m/h，稀硫酸中的氢离子将重金属吸附材料上的镉替换，从而使对吸附柱中的重金属吸附材料与镉分离，镉离子和硫酸根结合得到硫酸镉，从吸附柱的顶端排出，从而达到对镉的解吸，即分离出镉。步骤6重金属吸附材料性能的恢复将0. 5mol/L I. 5mol/L的氨水从解吸后的吸附柱底部泵入柱内，控制流速为10m/h 20m/h,通入氨水体积为单个柱身体积的3 5倍后,静置浸泡材料15min 50min,即得到再生；用纯水从再生后重金属吸附材料的吸附柱底部通入吸附柱内，冲洗材料，控制流速为10m/h 20m/h，纯水体积为单个吸附柱体积的10 15倍，直至吸附柱出水为中性，即恢复了金属吸附材料的性能。
在前述步骤5的镉分离过程中，将调节好pH值的萃余液进入串联吸附柱中，控制吸附流速为20m/h 30m/h，吸附后将得到不含镉的吸附出水(以含锌为主的溶液)，该溶液返回锌冶炼系统，吸附饱和后用质量分数为5% 20%的稀硫酸进行解吸，得到高浓度的镉解吸液，可用于镉电解。重金属吸附材料的应用性能与树脂性材料相似，但以树脂材料为吸附基础的连续离子交换树脂具有以下缺点树脂材料使用前需用食盐水浸泡20h，稀NaOH溶液浸泡2h 4h、稀HCl溶液浸泡2h 4h等；树脂材料经解吸后体积变化可达30%以上，充填时需多次进行，以保证树脂材料均匀的装载在离子交换柱中；树脂材料经过酸碱溶液后，体积变化较大，易破碎，使得树脂材料性能下降；树脂材料再生时间多为Ih 3h ;而重金属吸附材料仅需装柱后用纯水润湿即可，无需上述步骤，同时重金属吸附材料体积变化几乎为零，充填仅需一次即可保证重金属材料均匀分布；重金属吸附材料在使用过程中体积几乎无变化，因此不易破碎，性能稳定；重金属吸附材料再生时间仅需15min 50min,使得循环周期缩短。而该方法较以树脂材料为基础的连续离子交换法具有材料前处理简单，操作方便；材料体积不膨胀，充填简单；破碎率小，材料性能稳定；再生时间少，循环周期短等特点。
该工艺方法的核心技术有两点一是将目前湿法冶金工艺中的两种领先技术结合在一起，通过萃取工艺提取铜离子，再采用串联连续吸附交换工艺有效地富集镉，同时起到净化锌液的效果，从而达到铜、镉、锌分离的目的。萃取技术和连续离子交换技术的串联使用是湿法冶金行业中一次大的突破，不但缩短了工艺流程，简化了工艺操作，而且提高了工艺效率，提升了产品品质，同时降低了“三废”的排出量，对环境起到了较好的保护作用；二是采用一种可以高效吸附并分离提纯水体中有毒有害重金属的有机/无机复合材料，该材料经再生可多次循环使用，称为重金属吸附材料。该材料是以硅胶为无机刚性骨架，经过活化，改性处理，键合聚合胺类有机物，得到聚合胺/硅胶复合吸附材料，是一种新型有机/无机复合功能材料，在重金属吸附材料硅胶表面接枝聚合的胺类有机物，其含有大量的活性胺，可与溶液中的重金属离子发生螯合作用，将其吸附在硅胶表面，从而除去溶液中重金属离子，再用酸解吸，使重金属离子获得分离、纯化、富集，进而达到回收利用的目的。实施例I将铜镉渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液pH值在0. 8之间，加热温度30°C，反应时间0. 5小时，然后过滤，得到一段浸出液与一段浸出渣；得到的一段浸出渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，反应控制反应液pH值在1，加热温度60°C，反应时间I. 5小时，然后过滤，得到二段浸出液和二段浸出渣，其中，二段浸出渣中锌、铜、镉的质量分数低于0. 5%;将一段浸出液采用铜萃取工序萃取提铜，用煤油将有机萃取剂稀释至质量百分比浓度为10%，有机萃取剂为LIX984型号，将有机萃取剂与一段浸出液混合，使一段浸出液中的铜萃取出，得到含铜有机相和不含铜的萃余液；其中，萃取时一段浸出液与有机萃取剂的相比是1:1，萃取温度10°C ;再用质量百分比浓度为140g/L的硫酸溶液与含铜有机相混合，将含铜有机相中的铜离子反萃，得到硫酸铜溶液；硫酸溶液与含铜有机相的相比1:1，反萃取温度10°C ;反萃取后即分离出铜；得到的萃余液用稀氢氧化钠溶液将PH值调节至4，静置、过滤待用；采用吸附柱进行镉锌分离，在吸附柱内填充重金属吸附材料；其中，实施例I中反萃液硫酸铜溶液成分见表
I-I o
表 1-权利要求
1.一种铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行 步骤I 一段浸出エ序 将铜镉渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液PH值在0. 8 I. 2之间，加热温度30°C 60°C，反应时间0. 5小时 I. 5小时，其中，铜镉渣浸出率不低于90%，将溶液中铜浓度控制在5g/L以下；然后过滤，得到一段浸出液与一段浸出渣； 步骤2ニ段浸出エ序 将步骤I得到的一段浸出渣用水浆化后加入到浸出槽中，然后加入硫酸，通入空气搅拌，控制反应液pH值在I 3之间，加热温度60。。 80°C，反应时间I. 5小时 2. 5小时，然后过滤，得到ニ段浸出液和ニ段浸出渣，其中，ニ段浸出渣中锌、铜、镉的质量分数低于0. 5% ;ニ段浸出液返回到下ー批次步骤I 一段浸出エ序的浸出槽中，ニ段浸出渣堆存； 步骤3铜萃取エ序 将步骤I得到的一段浸出液采用铜萃取エ序萃取提铜，萃取提铜后得到两种产品，一种是反萃液，即合格的硫酸铜溶液，硫酸铜溶液经处理得到铜；另一种是萃余液，即不含铜的溶液，萃余液进入步骤4的调pH值エ序使用； 步骤4调pH值 将步骤3得到的萃余液用稀氢氧化钠溶液调节pH值至4 6，静置、过滤待用； 步骤5镉锌分离的串联连续吸附交换エ艺 采用吸附柱进行镉锌分离，吸附柱为上下直径相同的管状体，在吸附柱内填充重金属吸附材料，柱体两端附有过滤网，防止重金属吸附材料流出； 将2-6个吸附柱首尾串联，构成串联吸附柱；将步骤4调节好pH值的萃余液以10m/h 30m/h的流速，从串联吸附柱始端底部通入，从串联吸附柱末端顶部排出，控制出水中镉浓度小于0. 2mg/L，排出的溶液为含锌的溶液，即分离出锌； 镉离子被重金属吸附材料吸附，达到锌、镉分离的目的；当始端吸附柱中的重金属材料吸附镉离子饱和后，将始端的吸附柱与其余串联的吸附柱分离，始端的吸附柱进入镉的解吸エ序；同时另取一新的吸附柱与剰余串联吸附柱中末端的吸附柱串联，构成新的串联吸附柱，使吸附柱的数量在整个吸附过程中保持恒定，促使吸附过程连续循环进行；然后将萃余液通入新的串联吸附柱的始端底部，并从新的串联吸附柱末端顶部排出，并保证出水中镉浓度小于0. 2mg/L,达到连续吸附以及锌、镉分离的目的； 吸附饱和的吸附柱进入镉的解吸エ序将质量分数为5% 20%的稀硫酸通入分离出的吸附饱和的吸附柱，稀硫酸从分离出的单个吸附柱的底部通入，其用量为单个吸附柱身体积的2 6倍，控制通入流速为10m/h 20m/h，稀硫酸中的氢离子将重金属吸附材料上的镉替换，从而使对吸附柱中的重金属吸附材料与镉分离，镉离子和硫酸根结合得到硫酸镉，从吸附柱的顶端排出，从而达到对镉的解吸，即分离出镉。
2.根据权利要求I所述的铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，其特征在于，所述步骤5分离出镉之后，将0. 5mol/L I. 5mol/L的氨水从解吸后的吸附柱底部泵入柱内，控制流速为10m/h 20m/h,通入氨水体积为单个柱身体积的3 5倍后,静置浸泡材料15min 50min，重金属吸附材料得到再生；用纯水从再生后重金属吸附材料的吸附柱底部通入吸附柱内，冲洗材料，控制流速为10m/h 20m/h，纯水体积为单个吸附柱体积的10 15倍，直至吸附柱出水为中性，即恢复了重金属吸附材料的性能。
3.根据权利要求I或2所述的铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，其特征在于，所述步骤3中铜萃取エ序萃取提铜具体步骤是用煤油将有机萃取剂稀释至质量百分比浓度为10% 30%，有机萃取剂为LIX984型号或LIX984N型号，将有机萃取剂与一段浸出液混合，使一段浸出液中的铜萃取出，得到含铜有机相和不含铜的萃余液；其中，萃取时一段浸出液与有机萃取剂的相比是I 5:1，萃取温度10°C 40°C ； 再用质量百分比浓度为140g/L 200g/L的硫酸溶液与含铜有机相混合，将含铜有机相中的铜离子反萃，得到硫酸铜溶液，即为反萃液；硫酸溶液与含铜有机相的相比I: I 6，反萃取温度10°C 40°C ;反萃取后即分离出铜。
4.根据权利要求I或2所述的铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，其特征在于，所述重金属吸附材料通过以下步骤制备 对球型大孔硅胶进行预增湿，增湿至硅胶略呈半透明状；将预增湿后的硅胶，加入三ロ烧瓶内，加入重量为硅胶2飞倍的I. 2mol/L"2mol/L的盐酸、硫酸或苯磺酸中的ー种；开启搅拌，控制搅拌转速为30r/mirTl20r/min，油浴加热，升温至90°C 120°C，冷凝回流，吸收尾气，反应3tT8h，反应结束后自然降温至40°C以下，过滤，收集母液循环使用；然后用去离子水洗涤硅胶至中性，抽干，将硅胶转至干燥箱80°C 140°C烘干至恒重，当110°C烘干2h，硅胶失重率〈O. 039T0. 5%时，将烘干至恒重的硅胶转入增湿柱内，增湿柱为底部带有砂芯或滤网的柱体，底部和顶部带有进气口和出气ロ，并在进气口和出气ロ处配有湿度表；由空压机提供空气，空气进入装有去离子水的密闭容器内，该密闭容器带有加热控温装置和可移动的浮板用于改变去离子水的蒸发面积；进入的空气吹动去离子水，控制去离子水温度15°C 45°C，然后湿空气由增湿柱底部进入，控制恰当的气流量，吹动硅胶呈微沸状，控制增湿柱进ロ初始湿度为30%飞0%，梯度控制进ロ湿度，每Ih为ー进ロ湿度梯度，每个梯度进ロ湿度增加49TlO%的湿度，使得进出ロ湿度差为10% 40%，增重率符合线性增长，增湿2tTl6h，当硅胶增重率达到69^15%时停止增湿；将增湿达到指标的硅胶，加入三ロ烧瓶内，加入质量为增湿硅胶质量I飞倍的有机溶剂a，所述有机溶剂a为正己烷、环己烷、庚烷、甲苯或ニ甲苯中的ー种，启动搅拌，抽真空脱气，保持-0. 2MPa^-0. 4MPa负压10mirT60min ；另将偶联剂与有机溶剂a混合均匀，偶联剂质量为增湿硅胶质量的0. 2^0. 8倍，有机溶剂a质量为增湿硅胶质量的I飞倍；然后将混合均匀的溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加，边滴加边搅拌，严格控制滴加速度在10mirT60min滴加完毕；滴加的过程中反应非常剧烈，有大量HCl生成，通过尾气吸收装置吸收；滴加完后，室温反应8tT20h ;反应结束后，过滤收集母液，用有机溶剂a洗涤,再用水、或水和甲醇的混合溶液、或水和乙醇的混合溶液洗涤至中性，甲醇洗涤，抽干，转入真空干燥箱，保持4h以上负压-0. OSMPa后开启加热，60°C ^lOO0C烘干，得到改性硅胶，增重率为109^35% ;将改性硅胶加入到三ロ烧瓶内，加入质量为改性硅胶质量0. 5飞倍的有机溶剂b，有机溶剂b为甲醇、こ醇、甲苯或ニ甲苯中的ー种；启动搅拌，溶胀3(Tl20min;另将聚合胺与有机溶剂b混合均匀，聚合胺为聚こ烯亚胺、或聚烯丙基胺，分子量范围为1000 50000，质量分数范围为25% 99% ;聚合胺质量为改性硅胶质量的.0. 5^2倍，有机溶剂b质量为改性硅胶质量的0. 2^2倍；将聚合胺与有机溶剂b的混合溶液 通过分液漏斗向烧瓶内滴加，边滴加边搅拌，控制滴加速度在l(T60min完成，滴加完毕后水浴加热20°C 35°C，搅拌lh 24h，升温度至72°C 85°C进行反应，冷凝回流，反应8h 48h ；反应结束后自然降温至40°C以下，过滤收集母液，依次用去离子水、硫酸、去离子水、氨水、去离子水洗涤至中性，甲醇洗涤，抽干，转入真空干燥箱，保持4h以上负压-0. OSMPa后开启加热，60°C 100で烘干，得到的聚合胺/硅胶复合材料，增重率为3 20% ;将得到的聚合胺/硅胶复合材料加入三ロ烧瓶内，加入质量为聚合胺/硅胶复合材料质量0. 5^2倍的有机溶剂c，有机溶剂c为甲醇、こ醇、甲苯、ニ甲苯或ニ甲基甲酰胺，启动搅拌，溶胀3(Tl20min;另将8-羟基喹啉溶解于有机溶剂c中，8-羟基喹啉质量为聚合胺/硅胶复合材料加入质量的0. 2^0. 6倍，有机溶剂c质量为8-羟基喹啉质量的I. 5^8倍，待8-羟基喹啉完全溶解后，加入为8-羟基喹啉质量的0. 2^0. 6倍质量的多聚甲醛，完全溶解后将该混合溶液通过分液漏斗向烧瓶内滴加，滴加完成后，水浴加热，控制反应温度最低为40°C,最高反应温度为有机溶剂c的沸点温度，冷凝回流，反应6 24h，反应结束后，过滤收集母液，依次用去 离子水、NaOH溶液、去离子水洗涤至中性、甲醇洗涤，抽干，转入真空干燥箱，保持4h以上负压-0. 08MPa后开启加热，60°C 100°C烘干，增重率为5 20%，即得重金属吸附材料。
全文摘要
本发明公开了铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，通过一段浸出工序、二段浸出工序、采用铜萃取工序萃取提铜，得到的萃余液调酸后通入串联吸附柱，采用连续吸附交换工艺进行镉锌分离。本发明铜镉渣中铜、镉、锌分离富集的方法，工艺简单，成本低，得到的铜、镉、锌金属纯度很高，并且分离过程中使用的材料可以循环使用，还具有工艺周期短，效率高的优点。
文档编号C22B19/30GK102649998SQ20121016911
公开日2012年8月29日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者徐娜, 烟小亿, 陈博, 陈雷 申请人:陕西安圣美贸易发展有限公司