CN108842073A - 一种碱法处理锌镉渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碱法处理锌镉渣的方法，包括如下步骤：(1)将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣；(2)将所述镉渣用水洗涤后，得到废镉渣和第一洗水；(3)将所述锌酸钠溶液、第一洗水与消石灰混合，经沉淀反应后，过滤，得到废碱液和锌酸钙粗品；(4)将所述锌酸钙粗品用水洗涤后，得到精制锌酸钙和第二洗水；(5)将所述废碱液与第二洗水混合后用于配制步骤(1)所述NaOH溶液；(6)将所述精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应后过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙固体。本发明的碱法处理锌镉渣的方法不需要使用锌粉，锌能够得到有效回收，实现了废液零排放，且可生产硫酸钙。

Description

一种碱法处理锌镉渣的方法
技术领域
本发明涉及锌镉渣处理技术领域，尤其涉及一种碱法处理锌镉渣的方法。
背景技术
湿法炼锌工艺的净化除杂工序中会产生大量锌镉渣，其中锌以ZnO和Zn单质的形式存在，镉以CdO、Cd单质以及Cd(OH)2的形式存在。对锌镉渣的传统处理方法为酸浸法，即锌镉渣用硫酸溶解，然后调节溶液的pH值到一定酸度，在适宜温度下加入锌粉置换溶液中的镉，使其成为海绵镉析出，然后根据所得海绵镉的纯度，决定是否再一次重新酸溶，再进行锌粉置换，所得硫酸锌溶液浓缩结晶制工业硫酸锌或送去生产电解锌。该工艺成熟稳定，易于操作，但是由于酸浸后，需要使用锌粉进行置换去除镉，导致锌镉渣的处理成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碱法处理锌镉渣的方法，该方法不需要加入Zn粉置换镉，从而降低了锌镉渣的处理成本。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种碱法处理锌镉渣的方法，包括如下步骤：
(1)将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣；
(2)将所述镉渣用水洗涤后，得到废镉渣和第一洗水；
(3)将所述锌酸钠溶液、第一洗水与消石灰混合，经沉淀反应后，过滤，得到废碱液和锌酸钙粗品；
(4)将所述锌酸钙粗品用水洗涤后，得到精制锌酸钙和第二洗水；
(5)将所述废碱液与第二洗水混合后用于配制步骤(1)所述NaOH溶液；
(6)将所述精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应后过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙固体；
所述步骤(5)和步骤(6)在时间上没有先后顺序的限定。
优选的，所述NaOH溶液的浓度为7～8mol/L。
优选的，所述锌镉渣的质量(干重)与NaOH溶液的体积之比为1g:2.5～3.5mL。
优选的，所述碱溶反应的温度为55～65℃，所述碱溶反应的时间为1.5～2.5h。
优选的，以锌酸钠溶液和第一洗水中的锌酸钠的物质的量之和计，所述锌酸钠与消石灰的摩尔比为1:0.8～0.9。
优选的，所述硫酸的浓度为135～145g/L。
优选的，所述锌酸钙的质量与硫酸的体积之比为1g:8～12mL。
优选的，所述酸解反应的时间为1～2h。
优选的，所述步骤(2)中镉渣的质量(干重)与水的体积之比为1g:3～3.5mL。
优选的，所述步骤(4)中锌酸钙粗品的质量(干重)与水的体积之比为1g:3～4mL。
本发明提供了一种碱法处理锌镉渣的方法，包括如下步骤：(1)将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣；(2)将镉渣用水洗涤后，得到废镉渣和第一洗水；(3)将所述锌酸钠溶液、第一洗水与消石灰混合，经沉淀反应后，过滤，得到废碱液和锌酸钙粗品；(4)将所述锌酸钙粗品用水洗涤后，得到精制锌酸钙和第二洗水；(5)将所述废碱液与第二洗水混合后用于配制步骤(1)所述NaOH溶液；(6)将所述精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应后过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙固体；所述步骤(5)和步骤(6)在时间上没有先后顺序的限定。本发明将锌镉渣浸于NaOH溶液中，将锌转化为锌酸钠，溶解于溶液中，从而实现锌镉的分离；通过将锌酸钠溶液与消石灰混合，生成锌酸钙，将锌分离出来；将精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应，生成硫酸钙沉淀和硫酸锌溶液，而硫酸钙可以作为产品出售，硫酸锌溶液可返回电解锌车间用于电解锌，或者用于生产一水硫酸锌；此外，废碱液和洗水均可回收用于配制NaOH溶液，实现了废液的零排放。可见，本发明所提供的碱法处理锌镉渣的方法不需要使用昂贵的锌粉，锌镉渣中的锌能够得到有效回收，且实现了废液零排放，同时可生产硫酸钙。
附图说明
图1本发明碱法处理锌镉渣的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种碱法处理锌镉渣的方法，包括如下步骤：
(1)将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣；
(2)将所述镉渣用水洗涤后，得到废镉渣和第一洗水；
(3)将所述锌酸钠溶液、第一洗水与消石灰混合，经沉淀反应后，过滤，得到废碱液和锌酸钙粗品；
(4)将所述锌酸钙粗品用水洗涤后，得到精制锌酸钙和第二洗水；
(5)将所述废碱液与第二洗水混合后用于配制步骤(1)所述NaOH溶液；
(6)将所述精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应后过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙固体；
所述步骤(5)和步骤(6)在时间上没有先后顺序的限定。
本发明提供的碱法处理锌镉渣的方法的工艺流程图如图1所示，将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣；镉渣经水洗涤，将其中少量锌酸钠溶解于第一洗水中，得到废镉渣和第一洗水；废镉渣堆存；将第一洗水与锌酸钠溶液和消石灰混合，生成锌酸钙沉淀，经过滤得到锌酸钙粗品和废碱液；锌酸钙粗品经水洗涤，可将其中的锌酸钠溶解于第二洗水中，得到精制锌酸钙和第二洗水；废碱液中还存在少量未反应的锌酸钠，将第二洗水与废碱液混合，可用于配制浸出液(即NaOH溶液)用于锌镉渣的浸出，实现了废液的循环利用；精制锌酸钙与硫酸混合，生成硫酸钙沉淀和硫酸锌，其中硫酸锌溶于溶液中，经过过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙，硫酸钙可作为建筑材料出售，而硫酸锌溶液可直接返回电解锌车间用于电解锌，也可以用于生产一水硫酸锌。
本发明将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣。
在本发明中，所述NaOH溶液的浓度优选为7～8mol/L，更优选为7.5mol/L。
在本发明中，所述锌镉渣的质量(干重)与NaOH溶液的体积之比优选为1g:2.5～3.5mL，更优选为1g:2.8～3.2mL。
在本发明中，所述碱溶反应的温度优选为55～65℃，更优选为60℃；所述碱溶反应的时间优选为1.5～2.5h，更优选为2.0h；所述碱溶反应的时间优选从达到碱溶反应所需温度时计起。
在本发明中，所述碱溶反应过程中优选保持搅拌状态；本发明对所述搅拌的转速没有特殊限定，采用常规的搅拌转速即可。
在本发明中，所述碱溶反应所得产物可冷却至室温再进行过滤，也可以不降温直接进行过滤；当冷却至室温时，本发明对所述冷却的速率没有特殊限定，可以为任意冷却速率；在本发明实施例中，所述冷却优选为自然冷却。
得到镉渣和锌酸钠溶液后，本发明将所述镉渣用水洗涤后，得到废镉渣和第一洗水。在本发明中，对镉渣进行洗涤，可将镉渣中的锌酸钠溶于洗水，从而使锌镉分离地更加充分。
本发明对所述镉渣的洗涤方式没有特殊限定，采用常规的洗涤方式即可，在本发明实施例中，所述洗涤方式优选为将镉渣和水混合，搅拌30min，然后过滤，得到废镉渣和第一洗水；本发明优选采用一定量的水对镉渣进行重复洗涤，即一次洗涤完成后，所得洗水继续用于下一次的洗涤；在本发明中，所述镉渣的洗涤次数优选为3～5次；所述镉渣的质量(干重)与水的体积之比优选为1g:3～3.5mL。
完成镉渣的洗涤后，本发明将所述锌酸钠溶液、第一洗水与消石灰混合，经沉淀反应后，过滤，得到废碱液和锌酸钙粗品。
在本发明中，以锌酸钠溶液和第一洗水中的锌酸钠的物质的量之和计，所述锌酸钠与消石灰的摩尔比优选为1:0.8～0.9。在本发明中，所述锌酸钠的物质的量优选通过极谱分析锌酸钠溶液和第一洗水中锌的含量，然后计算得到锌酸钠的物质的量。
本发明对所述消石灰的来源没有特殊限定，可以为市售消石灰，也可以由CaO与水配制得到。在本发明实施例中，优选采用现用现配的方式，将CaO与水混合配制消石灰；所述现用现配可以尽量减少消石灰与CO2反应，以保证所用消石灰的活性。
本发明对所述锌酸钠溶液、第一洗水和消石灰的混合顺序没有特殊限定，可以为任意混合顺序。
在本发明中，所述沉淀反应的温度优选为室温；所述沉淀反应的时间优选为1～2h，更优选为1h；所述沉淀反应过程中优选保持搅拌状态；本发明对所述搅拌的转速没有特殊限定，采用常规的搅拌转速即可。
得到废碱液和锌酸钙粗品后，本发明将锌酸钙粗品用水洗涤后，得到精制锌酸钙和第二洗水。在本发明中，对锌酸钙粗品进行洗涤，可将锌酸钙粗品中的锌酸钠和碱充分洗出，进而得到纯度较高的锌酸钙。
本发明对所述锌酸钙粗品的洗涤方式没有特殊限定，采用常规的洗涤方式即可，在本发明实施例中，所述洗涤方式优选为将锌酸钙粗品和水混合，搅拌30min，然后过滤，得到精制锌酸钙和第二洗水；本发明优选采用一定量的水对锌酸钙粗品进行重复洗涤，即一次洗涤完成后，所得洗水继续用于下一次的洗涤；在本发明中，所述锌酸钙粗品的洗涤次数优选为3～5次；所述锌酸钙粗品的质量(干重)与水的体积之比优选为1g:3～4mL。
完成对锌酸钙粗品的洗涤后，本发明将废碱液与第二洗水混合后返回至锌镉渣的浸出(即碱溶反应)步骤，用于配制NaOH溶液；将所述精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应，将酸解反应所得产物经过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙固体。
在本发明实施例中，优选将废碱液与第二洗水混合后，经蒸发浓缩至锌镉渣浸出(即碱溶反应)所需NaOH浓度，然后直接用于锌镉渣的浸出(即碱溶反应)。
在本发明中，所述硫酸的浓度优选为135～145g/L，更优选为140g/L。
在本发明中，所述锌酸钙的质量(干重)与硫酸的体积之比优选为1g:8～12mL，更优选为1g:10ml。
在本发明中，所述酸解反应的时间优选为1～2h，更优选为1h；所述酸解反应的温度优选为室温；所述酸解反应过程中优选保持搅拌状态；本发明对所述搅拌的转速没有特殊限定，采用常规的搅拌转速即可。
完成酸解反应所得产物的过滤后，本发明优选将过滤所得硫酸钙湿品进行干燥，得到硫酸钙。
本发明对所述干燥的方式没有特殊限定，能够得到恒重的硫酸钙即可。在本发明中，所得硫酸钙可作为建筑材料出售。
在本发明中，酸解反应所得产物过滤后，得到的硫酸锌溶液可以直接返回电解锌车间，用于电解提锌；也可以通过蒸发浓缩制备成一水硫酸锌。
下面结合实施例对本发明提供的碱法处理锌镉渣的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将1000g(干重)锌镉渣与3000mL浓度为7.5mol/L的NaOH溶液混合，加热至60℃，碱溶反应2h后，自然降温至室温，经过滤，得到2800mL锌酸钠溶液和478g镉渣；其中锌镉渣中含有Zn元素的质量百分含量为26.5％，Cd元素的质量百分含量为27.41％；采用极谱分析法测试锌酸钠溶液的Zn含量为91.8g/L；
(2)将所述镉渣与1500mL水混合，搅拌30min，然后过滤，完成第一次洗涤；使用过滤所得滤液重复两次上述洗涤过程，得到476g镉渣和1420mL第一洗水；采用极谱分析法测试第一洗水中Zn含量为0.86g/L，经计算Zn的浸出率为97.5％；
(3)计算锌酸钠溶液和第一洗水中锌酸钠的总物质的量，按照锌酸钠的总物质的量与消石灰的物质的量之比为1:0.8的比例，将所述锌酸钠溶液、第一洗水和消石灰混合，在室温进行沉淀反应，反应1h后，将沉淀反应所得产物过滤，得到416.87g锌酸钙粗品和4120mL废碱液；
(4)将所述锌酸钙粗品与1500mL水混合，搅拌30min，然后过滤，完成第一次洗涤；使用过滤所得滤液重复两次上述洗涤过程，得到409.67g精制锌酸钙和1340mL第二洗水；
(5)将第二洗水与所述废碱液混合，采用盐酸滴定方法检测所得混合液的NaOH浓度，然后将所得混合液进行蒸发浓缩，直至所得混合液的浓度达到4～5mol/L；
(6)将所述精制锌酸钙与4000mL浓度为140g/L的硫酸混合(锌酸钙干重与硫酸的体积比为1g:10mL)，在室温进行酸解反应，反应2h后，过滤，得到3750mL硫酸锌溶液；经极谱分析得到硫酸锌溶液中锌含量为50.32g/L，经计算从锌酸钙中回收锌的回收率为97.08％。
(7)将所述硫酸锌溶液经蒸发浓缩后，得到一水硫酸锌，用EDTA络合滴定法检测得到一水硫酸锌中的锌含量为34.89％。
实施例2
(1)将1000g(干重)锌镉渣与3500ml浓度为7.5mol/L的NaOH溶液混合，加热至60℃，碱溶液反应2h后，自然降温至室温，经过滤得到3275ml锌酸钠溶液和479g镉渣；其中锌镉渣中含有Zn元素的质量百分含量为26.5％，Cd元素的质量百分含量为27.41％；采用极谱分析法测试锌酸钠溶液的Zn含量为78.65g/L；
(2)将所述镉渣与1200ml水混合，搅拌30min，然后过滤，完成第一次洗涤；使用过滤所得滤液重复两次上述洗涤过程，得到477.8g镉渣和1160ml第一洗水；采用极谱分析法测试第一洗水中Zn含量为0.0097g/L，经计算Zn的浸出率为98.3％；
(3)用极谱分析法测试锌酸钠溶液和第一洗水中的锌含量，并计算锌酸钠溶液和第一洗水中锌酸钠的总的物质的量，按照锌酸钠的总物质的量与消石灰的物质的量之比为1:0.9的比例，将所述锌酸钠溶液、第一洗水和消石灰混合，在室温进行沉淀反应1h后，将沉淀反应所得产物过滤，得到473.95g锌酸钙粗品和4325ml废碱液；
(4)将所述锌酸钙粗品与1450mL水混合，搅拌30min，然后过滤，完成第一次洗涤，使用过滤所得滤液重复两次上述洗涤过程，得到471g精制锌酸钙和1300ml第二洗水；
(5)将第二洗水与所述废碱液混合，采用盐酸滴定方法检测，所得混合液的NaOH浓度，然后将所得混合液进行蒸发浓缩，直至所得混合液的浓度达到4～5mol/L；
(6)将所述精制锌酸钙与4500mL浓度为140g/L的硫酸混合(锌酸钙干重与硫酸的体积比为1g:10mL)，在室温进行酸解反应，反应2h后过滤，得到4230mL硫酸锌溶液，经极谱分析，硫酸锌溶液中的锌含量为51.45g/L，经计算，从锌酸钙中回收锌的回收率为97.4％；
(7)将所述硫酸锌溶液经蒸发后，得到一水硫酸锌，用EDTA络合滴定法检测得到一水硫酸锌含量为35％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碱法处理锌镉渣的方法，包括如下步骤：
(1)将锌镉渣浸于NaOH溶液中，经碱溶反应后，过滤得到锌酸钠溶液和镉渣；
(2)将所述镉渣用水洗涤后，得到废镉渣和第一洗水；
(3)将所述锌酸钠溶液、第一洗水与消石灰混合，经沉淀反应后，过滤，得到废碱液和锌酸钙粗品；
(4)将所述锌酸钙粗品用水洗涤后，得到精制锌酸钙和第二洗水；
(5)将所述废碱液与第二洗水混合后用于配制步骤(1)所述NaOH溶液；
(6)将所述精制锌酸钙与硫酸混合，进行酸解反应后过滤，得到硫酸锌溶液和硫酸钙固体；
所述步骤(5)和步骤(6)在时间上没有先后顺序的限定。
2.根据权利要求1所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述NaOH溶液的浓度为7～8mol/L。
3.根据权利要求2所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述锌镉渣的质量与NaOH溶液的体积之比为1g:2.5～3.5mL。
4.根据权利要求1～3任一项所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述碱溶反应的温度为55～65℃，所述碱溶反应的时间为1.5～2.5h。
5.根据权利要求1所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，以锌酸钠溶液和第一洗水中的锌酸钠的物质的量之和计，所述锌酸钠与消石灰的摩尔比为1:0.8～0.9。
6.根据权利要求1所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述硫酸的浓度为135～145g/L。
7.根据权利要求6所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述锌酸钙的质量与硫酸的体积之比为1g:8～12mL。
8.根据权利要求1所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述酸解反应的时间为1～2h。
9.根据权利要求1所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述步骤(2)中镉渣的质量与水的体积之比为1g:3～3.5mL。
10.根据权利要求1所述的碱法处理锌镉渣的方法，其特征在于，所述步骤(4)中锌酸钙粗品的质量与水的体积之比为1g:3～4mL。
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