本发明涉及一种铅冶炼底吹炉烟灰镉金属回收的方法。
背景技术
我国是生产铅的大国，随着铅冶炼技术的发展及人们对环保和节能要求的不断提高，在现有的氧气底吹炉-还原炉炼铅生产工艺中，由于底吹炉烟灰一直在系统中循环，使得杂质不断累积，使得底吹炉烟灰中cd的含量经常达到30%以上，影响氧气底吹炉的正常生产。底吹炉烟灰除堆存外售外，需要及时寻求开路将其排出系统。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种铅冶炼底吹炉烟灰镉金属回收的方法，对底吹炉烟灰进行处理。
本发明的目的是以下述方式实现的：一种铅冶炼底吹炉烟灰镉金属回收的方法，包括以下步骤，（1）浸出工序：取铅冶炼底吹炉烟灰进行水浸，使cd化合物进入液相中，pb、as等化合物不溶于水富集于浸出渣中；然后分离得到浸出液和浸出渣；
（2）置换工序：取浸出液，使用硫酸和盐酸的混合液调整ph至2.0-2.5，加热至103-105℃，用140-200目粒度铝粉进行置换，获得高镉渣和置换后液。
所述步骤（2）得到的置换液体返回浸出工序进行循环，具体为对铅冶炼底吹炉烟灰进行浸出，循环周期为n,n为≥0的正整数。
在进行步骤（2）置换工序前，对步骤（1）得到的浸出液先进行除杂工序。
所述除杂工序中，通过在步骤（1）得到的浸出液中加入锌粉、高锰酸钾和石灰乳进行除杂。
除杂后，经过压滤机得到滤渣和滤液，此时，步骤（2）中的浸出液为经过除杂工序得到的滤液。
所述步骤（1）中，水浸中，液固质量比为3-4:1，水浸过程中进行搅拌，水浸时间为2h。
所述步骤（2）中，用铝粉进行置换反应时间为40min-70min。
所述步骤（2）中，搅拌速度为60~80r/min。
所述步骤（2）中，铝粉粒度为200目。
所述步骤（1）中，浸出液与浸出渣经过浸出工序后，通过压滤得到。
本发明的铅冶炼底吹炉烟灰镉金属回收的方法，通过在实验室及生产上的小规模试验，工艺切实可行，流程简单，有价金属浸出率高，其中铅基本无损失，全部富集于浸出渣中，pb浸出率为70%以上，镉浸出率为85%以上，其产品浸出渣铅品位高达60%以上，置换产出的高镉渣品位可控制在85%以上，用做外售或精镉冶炼。公司每年产出底吹炉烟灰4000余吨，经此方法处理后，可综合回收其中的铅金属1500吨，镉1000吨。
底吹炉烟灰处理回收cd工艺现用锌粉置换回收金属镉，zn、cd置换比例为1:2；用铝粉置换回收镉可以达到al、cd为1:6的置换比例，而且铝粉与锌粉的价格相近，但是铝粉置换率却远高于锌粉置换率，可以很大程度的为公司降低生产成本，现有技术中尚且没有有效的用铝置换镉的工艺。
加过量铝粉进行置换cd外排液体中镉金属经置换被基本提取完全，镉含量较少，液体中富集的硫酸铝，排入净化池内可代替部分净水剂使用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
一种铅冶炼底吹炉烟灰镉金属回收的方法，包括以下步骤，（1）浸出工序：取铅冶炼底吹炉烟灰进行水浸，使cd化合物进入液相中，pb、as等化合物不溶于水富集于浸出渣中；然后分离得到浸出液和浸出渣；浸出渣可以送往炼铅炉。
（2）置换工序：取浸出液，使用硫酸和盐酸的混合液调整ph至2.0-2.5，加热至103-105℃，用140-200目粒度铝粉进行置换，获得高镉渣和置换后液；ph调节可以使用工业级盐酸、硫酸进行调节。高镉渣可以通过压团机压成海绵镉，然后进入精镉生产。
所述步骤（2）得到的置换后液体返回浸出工序进行循环，具体为对铅冶炼底吹炉烟灰进行浸出，循环周期为n，n为≥0的正整数。经过多次循环得到的置换后液也可以定时外排污水池。
在进行步骤（2）置换工序前，对步骤（1）得到的浸出液先进行除杂工序。
所述除铁工序中，通过在步骤（1）得到的浸出液中加入锌粉、高锰酸钾和石灰乳进行除铁。
除杂工序，条件为常规条件。具体可以为，1000l浸出液加入0.23g锌粉、0.001g高锰酸钾、1l石灰乳进行除杂，反应温度60~80℃，ph值3.0-3.5。除杂为主要除去fe、mn、as、cu等杂质，这些杂质含量均不高。
除杂后，经过压滤机得到滤渣和滤液，此时，步骤（2）中的浸出液为经过除杂工序得到的滤液。滤渣可以送往炼铅炉。
所述步骤（1）中，水浸中，温度为25℃-70℃。
所述步骤（1）中，水浸中，温度为25℃-50℃，液固质量比为3-4:1，水浸过程中进行搅拌，水浸时间为2h。
所述步骤（2）中，用铝粉进行置换反应时间为40min-90min。
所述步骤（2）中，用铝粉进行置换反应时间为60min。
所述步骤（2）中，搅拌速度为60-80r/min。
所述步骤（2）中，铝粉粒度为200目。
所述步骤（1）中，浸出液与浸出渣进经过浸出工序后，通过压滤得到。
试验
使用的铅冶炼底吹炉烟灰的主要化学成份（质量分数%）如下表表1，表1中各元素的含量、百分含量分别为各元素在烟灰中存在的形态的含量与百分含量。
由于铅冶炼底吹炉烟灰中pb主要以pbo及pdso4的形态存在，都不溶于水；cd主要以cdso4形态存在，其易溶于水，在水中的溶解度为：50℃时775g/l、25℃时772g/l，cdso4在25℃-50℃下溶解度差别不大，利用烟灰中各成分在水中的不同溶解度，可以常温下进行水浸工序，可以避免需要加热，造成能量浪费，当然只要方便pb与cd水浸分离的温度都是可以的。
1.浸出工序工艺条件试验
取铅冶炼底吹炉烟灰进行水浸试验，每组试验的液固比和反应时间不同，搅拌速度为60~80r/min，每组试验中铅冶炼底吹炉烟灰为500g，其他试验条件相同。不同液固比、反应时间的浸出渣量及浸出渣中各元素的百分含量及pb、cd的浸出率如下表表2，不同条件下浸出液的含量及浸出液中各成分的含量见下表表3。表2和表3中编号相同的对应的为同一组的试验结果。
从表2和表3试验结果看出，最佳工艺条件为：常温液固质量比4：1，水浸搅拌2h。此工艺条件下，浸出渣含pb品位可达60%以上，富集于固相中；cd浸出率较高，富集于液相中，有效地分离pb、cd，利于下一步的综合回收。当然液固质量比3：1进行水浸也是可以的。
2.置换工序工艺条件试验
按浸出工序中编号为4的试验条件进行浸出试验，得到的浸出液直接进行置换工序或者经过相同条件下的除杂工序后进行置换工序。这里具体取经过除杂工序的滤液作为浸出液进行置换工序试验，每组置换工序试验中，加入的锌粉粒度不同、反应时间不同，其它条件相同，浸出液800ml，加入硫酸0.8ml、盐酸0.6ml调整ph至2.0-2.5，加热至103-105℃，搅拌速度为60-80r/min，反应时间为1.0小时，获得高镉渣和置换后液，反应终点ph无明显变化。置换后液即为经过置换反应后得到的液体。反应时间设定在1.0小时的原因为镉的速溶，时间超过1.0小时，容易发生镉的重新溶解。试验结果见表4。
表4置换工序试验结果
从表4试验结果看出，200目铝粉置换效果较好，但考虑反应时间及后续处理问题，最佳条件为200目铝粉置换，ph在2.0~2.5，温度103~105℃时，反应时间1.0小时。为了避免时间控制精确性上的不易操控，反应时间可以控制在40min-70min。
3.工艺流程循环试验
取铅冶炼底吹炉烟灰进行流程循环试验，原料仍用现存烟灰，主要成分见表1，试验条件为：浸出工序，原料烟灰500g，液固质量比4：1，常温水浸，搅拌反应2小时；除铁工序，条件为常规条件；置换工序，200目铝粉加入，初始ph在2.0-2.5，温度103-105℃，搅拌反应1小时，置换后液返回浸出工序进行循环，具体为对铅冶炼底吹炉烟灰进行浸出。试验结果见表5、表6、表7。循环周期为0，即为置换后液经氧化锌中和后返回浸出工序进行循环，也即为置换后液没有用来对铅冶炼底吹炉烟灰进行浸出。
表5循环试验中浸出渣试验结果%
表5为不同循环周期中，浸出渣中各元素存在状态的物质所占的百分含量。
表6为经过不同循环周期得到的高镉渣的品位。
从表5可以看出，浸出过程试验结果较为稳定，产出浸出渣含铅及各金属浸出率与条件试验结果相符；从表6看出，置换后高镉渣品位可达到85%，满足外售或后期处理要求。
4.工业生产小试
根据前期实验室试验结果，对底吹炉烟灰进行生产小试，以验证工艺的工业生产可行性。原料为铅冶炼底吹炉烟灰，主要化学成份见表7；
表8为生产小试试验中铅冶炼底吹炉烟灰量、水浸中的液固比、置换液量、铝粉，置换液量为用于进行置换工序进行置换的液量，即为经过浸出、除杂后用于置换工序进行置换的液量，铝粉用量为针对置换液量所使用的用于置换的铝粉量。
生产小试说明：①试验中铝粉加入按理论量80%算；②利用生产设备进行的试验，管道中损耗液量较大，只做2个周期的循环试验。
试验结果
表9为高镉渣中主要化学成份的百分含量
表10为浸出渣中主要化学成份的百分含量
由于未对浸出渣进行称量，无法直接计算金属的浸出率。但由表9、表10试验结果结合前期实验室试验的浸出渣渣率，假设渣率为70%，则本次生产小试pb的镉浸出率分别为91.25%、87.18%，很好的验证了实验室的试验结果。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。