[發(fā)明專利]一種基于自蔓延反應(yīng)處理硫化鋅精礦的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610204724.7
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105755281B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷曉飛;吳玉鋒;李彬;章啟軍;譚哲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22B3/04
• 分類號: C22B3/04;C22B3/12;C22B19/20;C22B19/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及應(yīng)用自蔓延反應(yīng)綠色、快速、低能耗處理硫化鋅精礦并回收提取氧化鋅的方法。

背景技術(shù)

鋅的礦物原料主要分為硫化礦和氧化礦兩種，硫化鋅礦占絕大多數(shù)，氧化鋅礦占極少部分。目前世界范圍內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)鋅的最主要原料為硫化鋅精礦，占世界鋅冶煉原料的90％以上。硫化鋅精礦主要成分一般為w(Zn)45～60％，w(S)30～35％，w(Fe)5～15％，w(Pb)0.8～1.5％，w(Si)0.2～2％，w(Cu)0.01～1％，w(Al)0.1～0.5％。鋅冶煉的工藝大致可劃分為火法流程和濕法流程兩大類，其中濕法煉鋅是當(dāng)今世界最主要的冶煉方法，其產(chǎn)量占世界鋅總產(chǎn)量的85％左右。

火法煉鋅首先將鋅精礦進(jìn)行氧化焙燒或燒結(jié)焙燒，使精礦中的硫化鋅轉(zhuǎn)化成氧化鋅，焙燒溫度需控制在1000℃以上，再以碳質(zhì)還原將氧化鋅還原成金屬鋅。目前世界上主要的火法煉鋅工藝主要為鼓風(fēng)爐煉鋅(ISP法)、豎罐煉鋅、電熱法煉鋅和平罐煉鋅。平罐煉鋅(專利申請96216948.X)是一種簡單而落后的煉鋅方法，由于能耗高，生產(chǎn)率低，目前已被淘汰。電熱法(專利申請91107379.5)存在耗電量太大的主要問題，豎罐煉鋅(專利申請02276554.9)存在單系列產(chǎn)能低、能耗高和勞動(dòng)條件差等缺點(diǎn)，這兩種在發(fā)展中國家工廠仍有少數(shù)應(yīng)用。鼓風(fēng)爐煉鋅(專利申請99232376.2)是世界上最主要的火法煉鋅方法，其產(chǎn)量占世界鋅總產(chǎn)量的13％左右。該工藝主要由鋅精礦燒結(jié)焙燒、燒結(jié)塊還原熔煉、鋅蒸汽冷凝和粗鋅冶煉4個(gè)過程組成。鼓風(fēng)爐煉鋅在燒結(jié)焙燒時(shí)有二氧化硫、鉛蒸氣及粉塵產(chǎn)生，對環(huán)境造成污染，同時(shí)火法能耗高，鼓風(fēng)爐在熔煉時(shí)存在消耗冶金焦炭和清理爐結(jié)的麻煩，隨著濕法煉鋅技術(shù)的發(fā)展、環(huán)保要求的日益嚴(yán)格、焦炭價(jià)格的上漲及硫化鋅礦分選技術(shù)的提高，其發(fā)展嚴(yán)重受到制約。

濕法煉鋅又稱電解法煉鋅，包括傳統(tǒng)的常規(guī)濕法煉鋅工藝和新發(fā)展的全濕法煉鋅工藝。傳統(tǒng)濕法煉鋅實(shí)際上是火法-濕法聯(lián)合流程(專利申請201410255424.2)，其標(biāo)準(zhǔn)流程是鋅精礦“焙燒脫硫-浸出-凈液-電積”，沸騰焙燒溫度同火法工藝一致需控制在1000℃以上。該工藝實(shí)質(zhì)是以稀硫酸為溶劑溶解鋅焙燒渣，使鋅焙燒渣中的鋅盡可能地溶入溶液中個(gè)，制成硫酸鋅溶液，再對硫酸鋅溶液進(jìn)行凈化除雜，然后從凈化液中點(diǎn)解析出金屬鋅，電鋅進(jìn)而熔鑄成鋅錠。全濕法冶煉鋅即直接加壓酸浸法(專利申請201210061603.3、201210188719.3、201110311519.8)，省去了焙燒過程，在壓力釜中控制溫度和氧氣壓力的條件下，把精礦中的硫轉(zhuǎn)化為元素硫回收，鋅及其他部分金屬元素以離子形式溶解于酸性溶液中，鋅溶解液再進(jìn)行除雜凈化、電積及熔鑄。常規(guī)濕法無法避免火法焙燒造成的能耗高、含硫煙氣污染嚴(yán)重等問題，加壓酸浸法雖然解決了廢氣、煙塵等問題，但同樣存在操控要求嚴(yán)格，高壓設(shè)備陳本高投資大、難以適應(yīng)高F、Cl原料、易產(chǎn)生硫結(jié)塊等問題。

本發(fā)明采用了自蔓延反應(yīng)技術(shù)，水浸提鋅，制備氧化鋅產(chǎn)品。避免了現(xiàn)有火法濕法工藝帶來的高溫、高壓、高酸等高能耗、高成本、工序復(fù)雜等問題，自蔓延反應(yīng)速度極快，產(chǎn)物穩(wěn)定，避免了二氧化硫等含硫有毒氣體的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了清潔無污染，應(yīng)用水進(jìn)行浸出，實(shí)現(xiàn)了常溫常壓低成本快速浸出，克服了硫化鋅精礦高溫高壓濕法浸出工藝帶來的環(huán)境、能耗、設(shè)備等問題，具有良好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明具有工藝簡單易行，所用原料和設(shè)備常見易獲取且廉價(jià)，能耗低，綠色無污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有濕法及火法鋅冶金過程中帶來的高能耗、高成本、高投入、高污染、工藝復(fù)雜冗長等問題。為此，本發(fā)明是公開一種低耗能、無污染、工藝簡單、成本低廉的常溫常壓條件下處理硫化鋅精礦的方法。

本發(fā)明經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：硫化鋅與合適的氧化劑(過氧化鈉)在混合均勻的情況下，經(jīng)引燃后會(huì)發(fā)生自蔓延反應(yīng)，反應(yīng)生成極易溶于水(或堿性溶液)的鋅鹽，而-2價(jià)的硫在自蔓延高溫反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為硫酸鈉鹽。依據(jù)以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明工藝應(yīng)用自蔓延反應(yīng)技術(shù)，使氧化還原反應(yīng)依靠自身化學(xué)能進(jìn)行，無需外接提供附加能量，實(shí)現(xiàn)低能耗、高效快速處理硫化鋅精礦，同時(shí)避免SOx污染氣體的產(chǎn)生，徹底解決現(xiàn)有焙燒技術(shù)帶來的煙氣處理處置和環(huán)境污染問題；采用水為浸出劑，浸出鋅資源，實(shí)現(xiàn)硫化鋅精礦低成本高效常溫常壓低成本浸出，鋅浸出率一般高于98％。

本發(fā)明所述的一種基于自蔓延反應(yīng)處理硫化鋅精礦的方法如下：

步驟一：預(yù)處理除硅鋁