酸法处理转底炉高锌铅粉尘工艺研究

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尽管铅锌一直是我国传统优势资源,储量居世界第二位,但人均拥有量却相对贫乏。我国铅锌矿产原料从1999年就由净出口变为净进口,现有的锌铅矿资源按目前的年开采量只能维持十年左右。因此,为了缓解锌铅资源短缺的压力,来源于钢铁厂的含铅锌粉尘与污泥的回收利用得到重视。这不仅缓解了对环境污染的压力,还可以扩大可用资源量,创造巨大的经济效益。  本课题采用常压硫酸浸出湿法工艺处理转底炉高锌铅粉尘来提取铅锌,其工艺过程主要包括常压硫酸浸出、针铁矿―氧化水解法除铁、锌粉置换除铜、电积提取锌、氯化钙浸出等步骤。首先研究了硫酸浓度、浸出温度、固液比、浸出时间对转底炉炉灰中的锌浸出率的影响,得到的最佳浸出条件为:炉灰粒度<140目、搅拌速度400r/min、硫酸浓度1.0mol/L、浸出温度25℃、固液比1:8、浸出时间0.5h。在此条件下,转底炉高锌铅粉尘中锌的浸出率达到96%以上,铁的浸出率为12.23%。  其次,研究了硫酸浸出液的初始 pH值及除铁温度对除铁率的影响,得到的最佳操作条件与参数:在温度80~90℃时,用氨水溶液调节溶液至 pH=3,再缓慢加入过氧化氢保持1h,使大部分铁离子以针铁矿的形式沉淀出,接着再用氨水调节至溶液 pH=5,保持1h直至铁离子水解沉淀完全。针铁矿―氧化水解法除铁效果明显,除铁率可达到99.5%,溶液中残铁量小于0.0015g/L。然后采用锌粉置换法除去浸出液中的铜,除铜后所得溶液中残留铜的浓度<0.0001g/L。经净化所得的硫酸锌溶液用于电沉积锌。在电解液锌离子浓度50g/L、电解液 pH=2、电解温度40℃、电流密度600A/m2、骨胶添加剂6mg/L的条件下,电流效率接近90%,电积出的锌表面光滑平整,纯度经化学分析可达99.9%以上。  最后,选择氯化钙作为酸浸渣的浸出剂,研究了不同因素对酸渣中铅浸出率的影响,获得氯化钙浸出酸浸渣的最佳工艺条件为:转速400r/min、氯化钙浓度600g/L、浸出时间2h、浸出温度100℃、固液比1:12。在这些条件下,酸浸渣中铅的浸出率接近90%,氯化铅沉淀纯度达到100%,浸出后的氯盐母液可添加氯化钙调整循环使用。所得的氯化铅沉淀,在转速400r/min、反应温度70℃、反应时间2h、碳酸钠的用量为理论用量的1.1倍条件下,可转化碳酸铅,氯化铅的转化率可达98%以上,转化所得到的碳酸铅的纯度接近100%。
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