CN103911512A - 一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法 - Google Patents

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赵磊
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邹小平
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Abstract

一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法，涉及一种锌冶炼过程中溶液净化脱砷、锑的方法。其特征在于其处理过程是以锌冶炼低酸浸出液为原料，采用预还原——中和沉铟——赤铁矿法除砷、锑工艺净化综合回收锌、铟、铁等有价成分。将低酸浸出液采用锌精矿、亚硫酸锌、二氧化硫等作为还原剂，使高价铁转变为低价铁，还原后液中的高价铁(Fe3+)含量低于2g/L，再采用石灰、石灰石、次氧化锌、焙砂、氧化锌进行两段中和调节还原后液pH值为4.0～5.4使铟沉淀富集，沉铟后液采用赤铁矿法除砷、锑，达到高效、清洁净化溶液的目的。本发明铟金属回收率高，砷、锑脱除率高，渣量少且性能稳定，环境友好。

Description

一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法
技术领域
本发明属于锌冶金技术领域，涉及一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法。
背景技术
锌冶金主要原料是闪锌矿和高铁闪锌矿选矿得到的硫化锌精矿，少量的为红锌矿、菱锌矿和异极矿等，锌冶金工艺分为两大类：火法和湿法炼锌工艺。目前，世界80％以上的炼锌方法为湿法炼锌。湿法炼锌主要分为三类：第一类是常规浸出的湿法炼锌工艺流程，第二类是热酸浸出炼锌流程，第三类是加压浸出湿法炼锌流程。热酸湿法炼锌主流程为硫化锌精矿“焙烧―浸出―净化―电积”，热酸浸出流程是在常规浸出法的基础上进行高温高酸浸出，使得锌浸渣中的杂质(如铁、钴、砷、锑)等也进入浸出液，在锌冶炼过程中必须进行净化除杂以便得到高品质的锌及实现资源综合利用。在湿法炼锌过程中不仅物料中含有砷等杂质元素，在冶炼过程中亦会添加不同程度的砷、锑等元素，目前湿法炼锌过程中除砷、锑的工艺主要是采用铁矾法、中和法、硫化沉淀法等。
铁矾法和中和法处理产生的渣量大、有价元素含量低、成分复杂，不利于有价金属的综合利用；目前工业上均未进行综合回收，而是采用堆存处理，从而对环境造成较大影响，亦是一种资源浪费。硫化沉淀法虽然对部分离子具有较强的亲和力，可有效地对砷、锑等进行沉降，提高渣中有价元素含量，为其综合回收提供经济基础；但硫化剂在酸性溶液中极易生成具有毒性的硫化氢气体，造成环境污染，提高劳动强度。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有除砷、锑方法在锌冶炼过程中存在的技术不足，提供一种设备和工艺简单、资源综合利用率高、环境友好的除砷、锑方法。
本发明以锌冶炼低酸浸出液为原料，采用预还原——中和沉铟——赤铁矿法除砷、锑净化工艺。在于其过程是将低酸浸出液在还原剂存在的条件下进行还原，使高价铁转变为低价铁；再采用中和剂进行中和调节pH值，同时回收浸出液中的铟；再通过赤铁矿法除砷、锑达到净化低酸浸出液的目的。本发明具体技术方案如下。
一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法，包括以下步骤：
(1)以锌冶炼低酸浸出液为原料，在还原剂存在的条件下进行还原，使高价铁离子转变为低价铁离子，得到还原后的锌冶炼浸出液；
(2)将还原后的锌冶炼浸出液采用中和剂进行一段中和调节pH值，经固液分离得到一段中和后液；
(3)将一段中和后液采用中和剂进行二段中和，同时使浸出液中的铟沉淀分离，得到沉铟后液和富铟渣；
(4)将沉铟后液通过赤铁矿法除砷、锑，得到除砷、锑后的浸出液和含砷锑铁渣；
(5)将步骤(3)的富铟渣提取铟，将步骤(4)的除砷、锑后的浸出液返回中性浸出锌冶炼工序。
进一步地，所述的锌冶炼低酸浸出液主要成分为：锌：60～120g/L，铁：10～40g/L，铟：0.05～0.5g/L，砷：0.1～2.0g/L，铜：0.5～5g/L，锑：0.01～2g/L。
进一步地，步骤(1)中的还原剂为选自锌精矿、亚硫酸锌、二氧化硫中的一种或几种，其用量为理论量的1.0～1.5倍，在80～100℃条件下进行还原1～5h，使还原后的锌冶炼浸出液中的高价铁(Fe3+)含量低于2g/L。
进一步地，步骤(2)中所述的一段中和剂为选自石灰、石灰石、次氧化锌、焙砂、氧化锌中的一种或几种，中和温度为40～90℃、中和时间20～120min、中和终了硫酸浓度5g/L以上。
进一步地，步骤(3)中所述的二段中和剂为选自焙砂、次氧化锌、氧化锌中的一种或几种，在中和温度为80～100℃条件下进行中和0.5～2h，中和终了pH值为4.0～5.4，使铟沉淀富集。
进一步地，步骤(4)中所述的赤铁矿法除砷、锑的温度为120～180℃，氧分压为0.1～0.5MPa，总压为1.1～1.7MPa，除砷、锑时间为1～4h。
本发明方法中，中和工序采用石灰、石灰石中和溶液中的残酸，价格低廉、产生的废渣物化性能稳定，对环境友好。采用焙砂、次氧化锌、氧化锌等作为还原剂，可有效利用浸出液的残酸，减少工艺的酸耗，降低生产成本，且无固废产生。
本发明方法中，采用二段中和沉淀析出的铟渣中有价金属含量高，可直接进行综合回收铟。
本发明方法中，采用清洁、价廉、易取的氧气作为氧化剂进行赤铁矿法脱除砷、锑，砷的脱除率大于99％，锑的脱除率大于90％，渣中铁含量大于62％；工艺产出的砷、锑渣性能稳定，过滤性能好，渣量少，有价金属含量高，有利于赤铁矿渣的综合回收利用；同时除砷、锑后液中的含量分别在0.5和6mg/L以下，满足排放标准的要求。
附图说明
附图是本发明所述的一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑方法的工艺流程图。
具体实施方式
一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法，是以锌冶炼低酸浸出液为原料，采用还原剂，包括锌精矿、亚硫酸锌、二氧化硫等，对溶液进行预还原，使Fe3+还原为水解沉淀pH值较高的Fe2+；通过石灰、石灰石、次氧化锌、焙砂、氧化锌等中和剂中和游离酸，再采用焙砂、次氧化锌、氧化锌等中和剂沉淀有价金属铟，以便回收利用；最后通过清洁、廉价、易取的氧气进行赤铁矿法除砷、锑以净化锌溶液。
用以下非限定性实施例对本发明的方法作进一步的说明，以有助于理解本发明的内容及其优点，而不作为对本发明保护范围的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。
实施例1
将Zn104g/L、Fe21g/L、In0.15g/L、As0.10g/L、Sb0.05g/L的低酸浸出液中加入锌精矿进行预还原，精矿加入量为理论量的1.2倍，95℃反应3小时，还原后液中三价铁约0.9g/L、还原率95.7％，固液分离得还原后液；在90℃将石灰石缓慢加入到还原后液中调节溶液pH值，待溶液pH值稳定在1.0左右时继续反应120min，固液分离得一段中和后液；在90℃用次氧化锌中和残余酸，控制终点pH值约4.5，反应2h后固液分离得富铟渣和沉铟后液(即中和后液)；将沉铟后液在温度为170℃、氧分压为0.3MPa、总压1.7MPa条件下反应3h，固液分离得到赤铁矿和除砷、锑后液，除砷、锑后液含砷、锑分别为0.2mg/L和1mg/L。
实施例2
将Zn104g/L、Fe21g/L、In0.15g/L、As0.15g/L、Sb0.1g/L的低酸浸出液中加入亚硫酸锌进行预还原，亚硫酸锌加入量为理论量的1.1倍，95℃反应3小时，还原后液中三价铁约0.6g/L、还原率97.1％，固液分离得还原后液；在90℃将焙砂缓慢加入到还原后液中调节溶液pH值，待溶液pH值稳定在1.0左右时继续反应120min，固液分离得一段中和后液；在80℃用次氧化锌中和残余酸，控制终点pH值约4.5，反应2h后固液分离得富铟渣和沉铟后液(即中和后液)；将沉铟后液在温度为120℃、氧分压为0.1MPa、总压1.2MPa条件下反应3h，固液分离得到赤铁矿和除砷、锑后液，除砷、锑后液含砷、锑分别为0.5mg/L和6mg/L。
实施例3
将Zn104g/L、Fe21g/L、In0.15g/L、As1g/L、Sb1g/L的低酸浸出液中加入亚硫酸锌进行预还原，亚硫酸锌加入量为理论量的1.1倍，95℃反应3小时，还原后液中三价铁约0.6g/L、还原率97.1％，固液分离得还原后液；在90℃将氧化锌缓慢加入到还原后液中调节溶液pH值，待溶液pH值稳定在1.0左右时继续反应120min，固液分离得一段中和后液；在90℃将次氧化锌中和残余酸，控制终点pH值约4.5，反应2h后固液分离得富铟渣和沉铟后液(即中和后液)；将沉铟后液在温度为170℃、氧分压为0.3MPa、总压1.7MPa条件下反应3h，固液分离得到赤铁矿和除砷、锑后液，除砷、锑后液含砷、锑分别为0.3mg/L和3mg/L。
实施例4
将Zn104g/L、Fe21g/L、In0.15g/L、As2g/L、Sb1.5g/L的低酸浸出液中加入亚硫酸锌进行预还原，亚硫酸锌加入量为理论量的1.1倍，95℃反应3小时，还原后液中三价铁约0.6g/L、还原率97.1％，固液分离得还原后液；在90℃将氧化锌缓慢加入到还原后液中调节溶液pH值，待溶液pH值稳定在1.0左右时继续反应60min，固液分离得一段中和后液；在85℃用次焙砂中和残余酸，控制终点pH值约5.4，反应1h后固液分离得富铟渣和沉铟后液(即二段中和后液)；将沉铟后液在温度为170℃、氧分压为0.3MPa、总压1.7MPa条件下反应1h，固液分离得到赤铁矿和除砷、锑后液，除砷、锑后液含砷、锑分别为0.2mg/L和3mg/L。
实施例5
将Zn104g/L、Fe21g/L、In0.15g/L、As1.5g/L、Sb2g/L的低酸浸出液中加入亚硫酸锌进行预还原，亚硫酸锌加入量为理论量的1.1倍，40℃反应3小时，还原后液中三价铁约1.5g/L、还原率92.9％，固液分离得还原后液；在40℃将氧化锌缓慢加入到还原后液中调节溶液pH值，待溶液pH值稳定在1.0左右时继续反应20min，固液分离得一段中和后液；在100℃用次氧化锌中和残余酸，控制终点pH值约4.0，反应2h后固液分离得富铟渣和沉铟后液(即二段中和后液)；将沉铟后液在温度为180℃、氧分压为0.2MPa、总压1.7MPa条件下反应3h，固液分离得到赤铁矿和除砷、锑后液，除砷、锑后液含砷、锑分别为0.1mg/L和0.5mg/L。
实施例6
将Zn104g/L、Fe21g/L、In0.15g/L、As1.0g/L、Sb1.0g/L的低酸浸出液中通入SO2进行预还原，保持反应温度95℃同时记录溶液电位，当溶液电位降低到一稳定值时还原反应基本完成，还原后液中三价铁约0.4g/L、还原率98.1％，固液分离得还原后液；在90℃将氧化锌缓慢加入到还原后液中调节溶液pH值，待溶液pH值稳定在1.0左右时继续反应120min，固液分离得一段中和后液；在95℃用次氧化锌中和残余酸，控制终点pH值约4.5，反应2h后固液分离得富铟渣和沉铟后液(即二段中和后液)；将沉铟后液在温度为170℃、氧分压为0.3MPa、总压1.7MPa条件下反应3h，固液分离得到赤铁矿和除砷、锑后液，除砷、锑后液含砷、锑分别为0.2mg/L和2mg/L。

Claims (9)

1.一种从锌冶炼浸出液中除砷、锑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以锌冶炼低酸浸出液为原料，在还原剂存在的条件下进行还原，使高价铁离子转变为低价铁离子，得到还原后的锌冶炼浸出液；
(2)将还原后的锌冶炼浸出液采用中和剂进行一段中和调节pH值，经固液分离得到一段中和后液；
(3)将一段中和后液采用中和剂进行二段中和，同时使浸出液中的铟沉淀分离，得到沉铟后液和富铟渣；
(4)将沉铟后液通过赤铁矿法除砷、锑，得到除砷、锑后的浸出液和含砷锑铁渣；
(5)将步骤(3)的富铟渣提取铟，将步骤(4)的除砷、锑后的浸出液返回中性浸出锌冶炼工序。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的锌冶炼低酸浸出液主要成分为：锌：60～120g/L，铁：10～40g/L，铟：0.05～0.5g/L，砷：0.1～2.0g/L，铜：0.5～5g/L，锑：0.01～2g/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的还原剂为选自锌精矿、亚硫酸锌、二氧化硫中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的还原剂用量为理论量的1.0～1.5倍，在80～100℃条件下进行还原1～5h，使还原后的锌冶炼浸出液中的高价铁离子含量低于2g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的一段中和剂为选自石灰、石灰石、次氧化锌、焙砂、氧化锌中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中中和温度为40～90℃，中和时间20～120min，中和终了硫酸浓度5g/L以上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的二段中和剂为选自焙砂、次氧化锌、氧化锌中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中中和温度为80～100℃，中和时间0.5～2h，中和终了pH值为4.0～5.4，使铟沉淀富集。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的赤铁矿法除砷、锑的温度为120～180℃，氧分压为0.1～0.5MPa，总压为1.1～1.7MPa，除砷、锑时间为1～4h。
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