權(quán)利要求

1.從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法包括兩段逆流酸浸、凈化除砷和置換沉鎘步驟，具體包括： A、兩段逆流酸浸： 1）將待處理高鎘煙塵中加入液固體積比為（2~5）：1的酸浸溶液進(jìn)行常壓酸浸，在溫度40~80℃下攪拌浸出反應(yīng)0.5~2.0h，液固分離得到常壓浸出液a和常壓浸出渣b； 2）將常壓浸出渣中加入酸浸溶液進(jìn)行漿化后得到漿料c； 3）將漿料c置于密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)得到氧壓浸出液d和氧壓浸出渣e，氧壓浸出液d返回常壓酸浸步驟；控制過程反應(yīng)條件為：溫度80~160℃，氧氣壓力0.4~1.2MPa，反應(yīng)時(shí)間為0.5~3.0h； 4）將氧壓浸出渣e用水洗滌2~3次后得到鉛渣f，鉛渣f返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛； B、凈化除砷：在常壓浸出液a中加入氧化劑反應(yīng)10~30min，調(diào)節(jié)pH值為5.1~5.4繼續(xù)反應(yīng)1.0~3.0h，經(jīng)液固分離得到砷渣g和除砷后液h； C、置換沉鎘： 1）在除砷后液h中加入理論量0.80~0.95倍的鋅粉，在溫度40~55℃下反應(yīng)20~45min得到海綿鎘產(chǎn)品i和一段置換后液j； 2）一段置換后液j返回氧壓酸浸步驟，循環(huán)1~6次后，最后一次的一段置換后液中加入理論量1.05~1.5倍的鋅粉，在溫度40~55℃下反應(yīng)20~45min得到二段置換渣k和二段置換后液l； 3）二段置換后液l返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣k氧化后返回常壓酸浸步驟。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于所述的高鎘煙塵是鎘主要以硫化物和氧化物形態(tài)存在的鉛鋅冶煉煙塵，煙塵含鎘質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為8~30%。 

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于A步驟1）中所述的酸浸溶液為質(zhì)量濃度1~100g/L的硫酸溶液。 4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于所述的酸浸液可采用硫酸質(zhì)量濃度為1~100g/L的氧壓浸出液d。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于A步驟2）中所述的酸浸溶液為質(zhì)量濃度1~100g/L的硫酸溶液。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于B步驟中所述的氧化劑為H 2O 2、KMnO 4、O 3、O 2中的一種或多種，氧化劑用量為理論用量的1.05~2.0倍。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法，其特征在于B步驟中所述的調(diào)節(jié)pH值是采用石灰乳調(diào)節(jié)。

說明書

從高鎘煙塵中回收鎘的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬冶煉領(lǐng)域，具體涉及從高鎘煙塵中回收鎘的方法。

背景技術(shù)

鎘是國民經(jīng)濟(jì)所需的重要有色金屬之一，同時(shí)也是一種劇毒物質(zhì)，是國家“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格控制的第一類有害物質(zhì)之一。硫鎘礦是主要的含鎘獨(dú)立礦物，鎘大多數(shù)是以類質(zhì)同象形式共生和伴生存在于鋅礦、鉛鋅礦和銅鉛鋅礦石中，單獨(dú)存在的情況很少。鎘在浮選時(shí)主要進(jìn)入鉛鋅精礦，在冶煉、焙燒時(shí)主要富集于煙塵或爐渣中。

在鉛鋅冶煉過程中，原料中80~90%的鎘富集在煙塵中。由于煙塵中含有大量的鉛，鉛主要以PbO和PbSO 4形式存在，因此，煙塵一般返回配料使用，鎘未曾開路，在系統(tǒng)中不斷富集，惡性循環(huán)。當(dāng)煙塵含鎘在20%以上時(shí)將對(duì)熔煉造成一定影響，生產(chǎn)過程環(huán)保壓力大。若不對(duì)其進(jìn)行高效處理回收利用，不僅造成資源浪費(fèi)，而且還對(duì)周邊環(huán)境安全帶來潛在污染風(fēng)險(xiǎn)。

我國主要鉛鋅冶煉企業(yè)主要是將高鎘煙塵并入鋅酸法冶煉系統(tǒng)進(jìn)行脫鎘處理，但處理流程長，鋅粉耗量大，鎘分散流失到不同的廢液以及多種冶煉渣中，形成二次污染，鎘回收率約75%。目前，圍繞含鎘煙塵等含鎘物料提鎘工藝相關(guān)研究較多，主要集中在對(duì)含鎘煙塵硫酸浸出液中鎘的高效分離與富集方面，提出的方法主要有鋅粉置換法、電積法、溶劑萃取法等。綜合來看，上述提鎘工藝各具特點(diǎn)，但提鎘過程“流程長、效率低、鋅粉耗量大、鎘回收率低”等共性問題尚未解決，處理過程鎘分散流失造成嚴(yán)重環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)始終存在。

近年來，各鉛鋅冶煉企業(yè)處理的含鎘高的原料不斷增加，隨原料進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)的鎘量也不斷增加，鎘的開路成了各鉛鋅冶煉企業(yè)的一塊“心病”。因此，有必要尋找一種經(jīng)濟(jì)合理的處理方法來開路冶煉流程煙塵中的鎘，實(shí)現(xiàn)鎘煙塵的綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種從高鎘煙塵中回收鎘的方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法包括兩段逆流酸浸、凈化除砷和置換沉鎘步驟，具體包括：

A、兩段逆流酸浸：

1）將待處理高鎘煙塵中加入液固體積比為（2~5）：1的酸浸溶液進(jìn)行常壓酸浸，在溫度40~80℃下攪拌浸出反應(yīng)0.5~2.0h，液固分離得到常壓浸出液a和常壓浸出渣b；

2）將常壓浸出渣中加入酸浸溶液進(jìn)行漿化后得到漿料c；

3）將漿料c置于密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)得到氧壓浸出液d和氧壓浸出渣e，氧壓浸出液d返回常壓酸浸步驟；控制過程反應(yīng)條件為：溫度80~160℃，氧氣壓力0.4~1.2MPa，反應(yīng)時(shí)間為0.5~3.0h；

4）將氧壓浸出渣e用水洗滌2~3次后得到鉛渣f，鉛渣f返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛；

B、凈化除砷：在常壓浸出液a中加入氧化劑反應(yīng)10~30min，調(diào)節(jié)pH值為5.1~5.4繼續(xù)反應(yīng)1.0~3.0h，經(jīng)液固分離得到砷渣g和除砷后液h；

C、置換沉鎘：

1）在除砷后液h中加入理論量0.80~0.95倍的鋅粉，在溫度40~55℃下反應(yīng)20~45min得到海綿鎘產(chǎn)品i和一段置換后液j；

2）一段置換后液j返回氧壓酸浸步驟，循環(huán)1~6次后，最后一次的一段置換后液中加入理論量1.05~1.5倍的鋅粉，在溫度40~55℃下反應(yīng)20~45min得到二段置換渣k和二段置換后液l；

3）二段置換后液l返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣k氧化后返回常壓酸浸步驟。

本發(fā)明旨在解決長期以來鉛冶煉系統(tǒng)鎘金屬無開路的問題，開發(fā)出一種成本低、環(huán)保、有效的高鎘煙塵鎘濕法開路的方法，處理后溶液能全部回用于鉛鋅冶煉流程中，不產(chǎn)生二次污染。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

所述的一種從高鎘煙塵中回收鎘的方法，包括以下步驟：

（1）常壓－氧壓兩段逆流酸浸

將高鎘煙塵在液固體積質(zhì)量比2∶1~5∶1，浸出溫度40~80℃條件下，用氧壓浸出液攪拌浸出0.5~2.0h，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到常壓浸出液和常壓浸出渣；將常壓浸出渣與硫酸質(zhì)量濃度1~100g/L的酸性溶液按液固體積質(zhì)量比2∶1~6∶1進(jìn)行漿化配料，并置入密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)，控制過程反應(yīng)條件為：浸出溫度80~160℃，浸出時(shí)間0.5~3.0h，氧氣壓力0.4~1.2MPa；反應(yīng)結(jié)束后，降溫卸壓、液固分離得到氧壓浸出渣和氧壓浸出液，氧壓浸出液返回常壓酸浸，氧壓浸出渣用水洗滌2~3次后即為鉛渣，返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛。

（2）凈化除砷

向常壓浸出液中加入氧化劑，在溫度60~90℃的條件下，反應(yīng)10~30min，用石灰乳調(diào)節(jié)溶液pH值至5.1~5.4，反應(yīng)1.0~3.0h，除砷反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到砷渣和除砷后液。

（3）置換沉鎘

向除砷后液中加入理論量0.80~0.95倍的鋅粉，在溫度40~55℃下，反應(yīng)20~45min，置換得到海綿鎘產(chǎn)品及一段置換后液；一段置換后液返回氧壓酸浸，循環(huán)1~6次后，最后一次一段置換后液加入理論量1.05~1.5倍的鋅粉，在溫度40~55℃下，反應(yīng)20~45min，得到二段置換渣和二段置換后液；二段置換后液返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣氧化后返回常壓酸浸。

優(yōu)選的，步驟（1）中，高鎘煙塵是鎘主要以硫化物及氧化物形態(tài)存在的鉛鋅冶煉煙塵，煙塵含鎘10~30%。

優(yōu)選的，步驟（1）中，鉛渣中鎘含量低于1%。

優(yōu)選的，步驟（2）中，氧化劑為H 2O 2、KMnO 4、O 3、O 2中的一種或多種，氧化劑用量為理論用量的1.05~2.0倍。

優(yōu)選的，步驟（2）或（3）中，除砷后液含砷低于1.0mg/L。

優(yōu)選的，步驟（3）中，海綿鎘產(chǎn)品含Cd大于90%。

優(yōu)選的，步驟（3）中，二段置換后液含鎘低于1.0g/L。

本發(fā)明的有益效果：

（1）該工藝可高效浸出高鎘煙塵中的鎘，鎘浸出率可達(dá)98%以上，鉛渣含鎘在1%以下，實(shí)現(xiàn)了鉛鋅冶煉系統(tǒng)中鎘和砷的濕法開路。

（2）相比傳統(tǒng)的鉛鋅冶煉過程中鎘回收工藝，該方法工藝流程短，環(huán)境污染小，金屬回收率可達(dá)到98%以上。

（3）整個(gè)過程置換鋅粉只用一次，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明所述的從高鎘煙塵中回收鎘的方法包括兩段逆流酸浸、凈化除砷和置換沉鎘步驟，具體包括：

A、兩段逆流酸浸：

1）將待處理高鎘煙塵中加入液固體積比為（2~5）：1的酸浸溶液進(jìn)行常壓酸浸，在溫度40~80℃下攪拌浸出反應(yīng)0.5~2.0h，液固分離得到常壓浸出液a和常壓浸出渣b；

2）將常壓浸出渣中加入酸浸溶液進(jìn)行漿化后得到漿料c；

3）將漿料c置于密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)得到氧壓浸出液d和氧壓浸出渣e，氧壓浸出液d返回常壓酸浸步驟；控制過程反應(yīng)條件為：溫度80~160℃，氧氣壓力0.4~1.2MPa，反應(yīng)時(shí)間為0.5~3.0h；

4）將氧壓浸出渣e用水洗滌2~3次后得到鉛渣f，鉛渣f返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛；

B、凈化除砷：在常壓浸出液a中加入氧化劑反應(yīng)10~30min，調(diào)節(jié)pH值為5.1~5.4繼續(xù)反應(yīng)1.0~3.0h，經(jīng)液固分離得到砷渣g和除砷后液h；

C、置換沉鎘：

1）在除砷后液h中加入理論量0.80~0.95倍的鋅粉，在溫度40~55℃下反應(yīng)20~45min得到海綿鎘產(chǎn)品i和一段置換后液j；

2）一段置換后液j返回氧壓酸浸步驟，循環(huán)1~6次后，最后一次的一段置換后液中加入理論量1.05~1.5倍的鋅粉，在溫度40~55℃下反應(yīng)20~45min得到二段置換渣k和二段置換后液l；

3）二段置換后液l返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣k氧化后返回常壓酸浸步驟。

所述的高鎘煙塵是鎘主要以硫化物和氧化物形態(tài)存在的鉛鋅冶煉煙塵，煙塵含鎘質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10~30%。

A步驟1）中所述的酸浸溶液為質(zhì)量濃度1~100g/L的硫酸溶液。

所述的酸浸液可采用硫酸質(zhì)量濃度為1~100g/L的氧壓浸出液d。

A步驟2）中所述的酸浸溶液為質(zhì)量濃度1~100g/L的硫酸溶液。

B步驟中所述的氧化劑為H 2O 2、KMnO 4、O 3、O 2中的一種或多種，氧化劑用量為理論用量的1.05~2.0倍。

B步驟中所述的調(diào)節(jié)pH值是采用石灰乳調(diào)節(jié)。

下面以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

實(shí)施例1

本實(shí)施例采用的高鎘煙塵為鉛冶煉煙塵，其主要成分為：Zn 1.84%、Cd 16.86%、As1.35%、Pb 45.75%、S 7.94%。

將300.00g高鎘煙塵在液固體積質(zhì)量比3∶1，浸出溫度80℃條件下，用氧壓浸出液攪拌浸出0.5h，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到常壓浸出液和常壓浸出渣；將常壓浸出渣與60g/L的硫酸溶液按液固體積質(zhì)量比3∶1進(jìn)行漿化配料，并置入密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)，控制過程反應(yīng)條件為：浸出溫度120℃，浸出時(shí)間2.0h，氧氣壓力0.8MPa；反應(yīng)結(jié)束后，降溫卸壓、液固分離得到氧壓浸出渣和氧壓浸出液，氧壓浸出液返回常壓酸浸，氧壓浸出渣用水洗滌3次后即為鉛渣，返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛，該鉛渣含鉛65.76%、含鋅0.078%、含鎘0.82%。

向常壓浸出液中加入理論量1.2倍的H 2O 2，在溫度60℃的條件下，反應(yīng)30min，用石灰乳調(diào)節(jié)溶液pH值至5.2，反應(yīng)2.0h，除砷反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到砷渣和含砷0.74mg/L的除砷后液。

向除砷后液中加入理論量0.95倍的鋅粉，在溫度50℃下，反應(yīng)30min，置換得到含鎘93.50%的海綿鎘產(chǎn)品及一段置換后液；一段置換后液返回氧壓酸浸，循環(huán)4次后，一段置換后液加入理論量1.2倍的鋅粉，在溫度50℃下，反應(yīng)30min，得到二段置換渣和二段置換后液；二段置換后液返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣氧化后返回常壓酸浸。

實(shí)施例2

本實(shí)施例采用的高鎘煙塵為鉛冶煉煙塵，其主要成分為：Zn 1.84%、Cd 16.86%、As1.35%、Pb 45.75%、S 7.94%。

將300.00g高鎘煙塵在液固體積質(zhì)量比3∶1，浸出溫度60℃條件下，用氧壓浸出液攪拌浸出1.0h，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到常壓浸出液和常壓浸出渣；將常壓浸出渣與45g/L的硫酸溶液按液固體積質(zhì)量比4∶1進(jìn)行漿化配料，并置入密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)，控制過程反應(yīng)條件為：浸出溫度140℃，浸出時(shí)間2.0h，氧氣壓力1.0MPa；反應(yīng)結(jié)束后，降溫卸壓、液固分離得到氧壓浸出渣和氧壓浸出液，氧壓浸出液返回常壓酸浸，氧壓浸出渣用水洗滌3次后即為鉛渣，返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛，該鉛渣含鉛66.37%、含鋅0.085%、含鎘0.77%。

向常壓浸出液中加入理論量1.1倍的KMnO 4，在溫度60℃的條件下，反應(yīng)30min，用石灰乳調(diào)節(jié)溶液pH值至5.2，反應(yīng)2.0h，除砷反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到砷渣和含砷0.39mg/L的除砷后液。

向除砷后液中加入理論量0.95倍的鋅粉，在溫度40℃下，反應(yīng)45min，置換得到含鎘92.78%的海綿鎘產(chǎn)品及一段置換后液；一段置換后液返回氧壓酸浸，循環(huán)4次后，一段置換后液加入理論量1.2倍的鋅粉，在溫度40℃下，反應(yīng)45min，得到二段置換渣和二段置換后液；二段置換后液返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣氧化后返回常壓酸浸。

實(shí)施例3

本實(shí)施例采用的高鎘煙塵為鋅冶煉煙塵，其主要成分為：Zn 35.18%、Cd 10.79%、As 1.07%、Pb20.15%、S 14.65%。

將300.00g高鎘煙塵在液固體積質(zhì)量比5∶1，浸出溫度80℃條件下，用氧壓浸出液攪拌浸出0.5h，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到常壓浸出液和常壓浸出渣；將常壓浸出渣與80g/L的廢電解液按液固體積質(zhì)量比3∶1進(jìn)行漿化配料，并置入密閉高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行酸浸反應(yīng)，控制過程反應(yīng)條件為：浸出溫度120℃，浸出時(shí)間2.0h，氧氣壓力0.8MPa；反應(yīng)結(jié)束后，降溫卸壓、液固分離得到氧壓浸出渣和氧壓浸出液，氧壓浸出液返回常壓酸浸，氧壓浸出渣用水洗滌3次后即為鉛渣，返回鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛，該鉛渣含鉛66.12%、含鋅0.59%、含鎘0.56%。

向常壓浸出液中加入理論量1.2倍的H 2O 2，在溫度60℃的條件下，反應(yīng)30min，用石灰乳調(diào)節(jié)溶液pH值至5.2，反應(yīng)2.0h，除砷反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行液固分離，得到砷渣和含砷0.89mg/L的除砷后液。

向除砷后液中加入理論量0.95倍的鋅粉，在溫度50℃下，反應(yīng)30min，置換得到含鎘93.98%的海綿鎘產(chǎn)品及一段置換后液；一段置換后液返回氧壓酸浸，循環(huán)1次后，一段置換后液加入理論量1.3倍的鋅粉，在溫度50℃下，反應(yīng)30min，得到二段置換渣和二段置換后液；二段置換后液返回鋅系統(tǒng)回收鋅；二段置換渣氧化后返回常壓酸浸。

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