一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102952942 A(43)申请公布日 2013.03.06CN102952942A*CN102952942A*(21)申请号 201210093614.X(22)申请日 2012.04.01C22B 1/06(2006.01)C22B 3/04(2006.01)C22B 3/44(2006.01)C22B 13/00(2006.01)C22B 19/00(2006.01)C22B 21/00(2006.01)C22B 26/20(2006.01)C01B 33/12(2006.01)(71)申请人东北大学地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(7

2、2)发明人翟玉春 孙毅 王乐 申晓毅辛海霞(54) 发明名称一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法(57) 摘要一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，该方法包括以下步骤：(1)将氧化锌矿破碎，磨细后与硫酸混合焙烧；(2)焙烧熟料溶出，所得滤液进行沉铁、铝，提锌渣进一步分离铅、锶、硅；(3)沉铁、铝后所得的硫酸锌溶液蒸浓后用于电解；(4)提锌渣与碳酸氢铵溶液浸出，过滤后滤渣继续与盐酸反应，铅和锶形成氯化物存在于溶液中，滤渣作为微硅粉；(5)氯化锶和氯化铅的混合溶液冷却结晶，析出氯化铅；(6)氯化锶溶液与碳酸铵溶液，得到碳酸锶产品。(51)Int.Cl.权利要求书1页

3、 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页1/1页21.一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)研磨：将氧化锌矿破碎、磨细至80m以下；(2)混料：将磨细的氧化锌矿与7098的硫酸均匀混合，矿粉与硫酸的比例为：矿中的氧化镁、氧化铁、氧化铝按与硫酸反应生成盐所消耗的硫酸量计为1，硫酸与矿比例为0.81.51；(3)焙烧：将混好的物料在250500焙烧，保温0.52h，反应产生的尾气用稀硫酸吸收，溶液蒸发结晶得到硫酸铵；(4)溶出：将步骤(3)的焙烧熟料加入25倍质量的水

4、溶出，在50100下搅拌1560min，过滤；(5)沉铁、铝：溶出溶液采用针铁矿法沉铁，同时铝以氢氧化铝的形式沉淀；(6)沉铁、铝后所得的硫酸锌溶液蒸浓至40g/L以上，用于电解；(7)提锌渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为1.41.8mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比为1.231，在5080反应2.54h，得到碳酸盐渣；(8)碳酸盐渣再用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸配比231，反应完毕后过滤；(9)滤渣主要成分为二氧化硅，直接作为微硅粉；(10)氯化铅和氯化锶的混合溶液冷却结晶，析出氯化铅；(11)氯化锶溶液与碳酸铵反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液。2.根据权力要求1所述

5、的一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于步骤(2)将磨细的氧化锌矿与7098的硫酸均匀混合，矿粉与硫酸的比例为：矿中的氧化镁、氧化铁、氧化铝按与硫酸反应生成盐所消耗的硫酸量计为1，硫酸与矿比例为0.81.51。3.根据权力要求1所述的一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于步骤(3)将混好的物料在250500焙烧，保温0.52h，反应产生的尾气用稀硫酸吸收，溶液蒸发结晶得到硫酸铵，过剩的硫酸氢铵分解产生的氨气和三氧化硫用稀硫酸吸收。4.根据权力要求1所述的一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，其特征在于步骤(7)中提锌渣用碳酸氢

6、铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为1.41.8mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为1.231，在5080反应2.54h，得到碳酸盐渣。权 利 要 求 书CN 102952942 A1/3页3一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、 氧化铅共生矿的方法技术领域0001 本发明涉及一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法，具体涉及异极矿、菱锌矿、硅锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的利用。背景技术0002 氧化锌矿是锌的次生矿，是一类重要的含锌矿物，主要以菱锌矿(ZnCO3)、异极矿Zn4(Si2O7)(OH)2H2O、硅锌矿(Zn2SiO4)和氧化锌、氧化铅共生矿形态存在。其中含有大量的其它金属元

7、素，如铅、铁、镉、铜等。其中的脉石矿物主要为方解石、白云石、石英、粘土等。0003 氧化锌矿品位较低、成分复杂、难以进行选矿分离。采用传统工艺直接冶炼矿石，回收利用的难度大，生产成本较高。目前，氧化锌矿处理方式有两类：一是氧化锌矿经选矿富集后进入冶炼程序得金属锌；二是将氧化锌矿直接冶炼处理。0004 选矿分离存在的主要问题是：富集困难、回收率低。0005 冶炼又分为火法冶炼和湿法冶炼。0006 火法冶炼可获得含锌5060的氧化锌粉，经回转炉和多膛炉等设备脱除氟、氯后，再采用常规湿法冶炼。火法冶炼工艺流程长，回收率低，且造成环境污染。0007 湿法浸出有酸浸出、碱浸出。0008 酸浸出主要采用硫

8、酸浸出，酸浸出不易脱硅，且浸出液中锌含量低，用于电锌酸度过高。0009 碱法浸出分为氢氧化钠浸出和氨水-铵盐体系浸出。氢氧化钠处理氧化锌矿，在后续溶液净化中要沉硅。氨法浸出具有原料适用广泛，净化负担轻，工艺流程短等优点，但存在蒸氨工序能耗高，蒸氨塔结疤严重，以及产品结构单一等问题。发明内容0010 针对锌矿未能合理利用的现状，本发明提供一种利用氧化锌矿(包括异极矿、菱锌矿、硅锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿)的方法。0011 本发明的目的可以通过以下措施来达到：0012 将锌矿磨细至80m以下，与质量分数为7098的硫酸均匀混合。锌矿与硫酸的比例为：锌矿中的氧化锌、氧化铁、氧化铝按与硫酸定量反应生成

9、盐所消耗的硫酸量计为1，硫酸与矿比例为0.81.51，将混好的物料在250500焙烧，保温0.52h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。将反应后的熟料加入25倍质量的水溶出，在5095下搅拌1560min，过滤，滤液为硫酸锌、硫酸铁溶液；滤渣主要成分为二氧化硅，还含有少量的锶和铅。涉及的化学反应为：0013 ZnO+H2SO4ZnSO4+H2O0014 Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O说 明 书CN 102952942 A2/3页40015 Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O0016 H2SO4SO3+H2O0017 SO3+H2OH

10、2SO40018 所得硫酸锌、硫酸铁、硫酸铝混合溶液采用针铁矿法沉铁：将熟料溶出液加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在1g/L以下，用锌焙砂调节溶液pH在3.55.0，在80100下搅拌反应，反应完毕后溶液Fe3+浓度降至0.01g/L以下，同时铝以氢氧化铝的形式沉淀，过滤，滤液为硫酸锌溶液，滤渣为针铁矿和少量的氢氧化铝。涉及的化学反应为：0019 Fe3+2H2O3H+FeOOH0020 Al3+3OH-Al(OH)30021 所得的硫酸锌溶液蒸浓至40g/L以上，用于电积制备金属锌。0022 熟料溶出渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为1.41.8

11、mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为1.231，在5080反应2.54h，过滤得到碳酸盐渣和滤液，滤液循环用于浸出铅和锶。涉及的化学反应为：0023 PbSO4+2NH4HCO3PbCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O0024 SrSO4+2NH4HCO3SrCO3+(NH4)2SO4+CO2+H2O0025 所得碳酸盐渣再用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为231，反应完毕后过滤，所得滤液即为氯化铅和氯化锶的混合溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，直接作为微硅粉产品。涉及的化学反应为：0026 PbCO3+2HClPbCl2+CO2+H2O0027 SrCO3+2HClSrCl

12、2+CO2+H2O0028 所得氯化铅和氯化锶的混合溶液冷却结晶，析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比11，反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液。0029 本发明方法工艺流程简单，设备要求不高，生产成本较低，实现了锌矿的利用，整个工艺过程不会对环境造成二次污染，符合绿色化工业生产的要求。附图说明0030 一种利用中低品位氧化锌矿和氧化锌、氧化铅共生矿的方法工艺流程图具体实施方式0031 实施例10032 所用锌矿组成为：ZnO 30.6，SiO221.70，Fe2O320.10，Al2O34.70，PbO 4.67，CaO 4.26，SrO 3.56。00

13、33 将锌矿磨细至80m以下，与质量分数为70的硫酸均匀混合。硫酸与矿比例为0.81，将混好的物料在250焙烧，保温2h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。将反应后的熟料加入2倍质量的水溶出，在95下搅拌15min，过滤。0034 将熟料溶出液加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在1g/L以下，用锌焙砂调节溶液pH维持在3.5，在100下搅拌反应，反应完毕后过说 明 书CN 102952942 A3/3页5滤，滤液蒸浓至含锌5060g/L，用于电积制备金属锌。0035 熟料溶出渣用浓度为1.4mol/L的碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵与铅和

14、锶的摩尔比都为31，在50反应4h，过滤得到碳酸盐渣和滤液，滤液循环用于浸出。0036 所得碳酸盐渣再用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为21，反应完毕后过滤，所得滤渣主要成分为二氧化硅，直接作为微硅粉产品。所得滤液冷却结晶，析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比11，反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液，蒸发结晶的氯化铵固体。0037 实施例20038 所用锌矿组成为：ZnO 35.82，SiO218.05，Fe2O314.06，Al2O35.10，PbO 6.84，CaO 3.67，SrO 2.24。0039 将锌矿磨细至80m以下，与质量分数

15、为85的硫酸均匀混合。硫酸与矿比例为1.21，物料在400焙烧，保温1.5h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工序。熟料加入3.5倍质量的水溶出，在75下搅拌45min，过滤，向所得滤液中加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在1g/L以下，用锌焙砂调节溶液pH在4.5，在90下搅拌反应，反应完毕后过滤，所得滤液蒸浓至含锌5060g/L，用于电积制备金属锌。0040 熟料溶出渣用碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵溶液浓度为1.5mol/L，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为21，在650反应3.5h，过滤得到碳酸盐渣和滤液，滤液循环用于浸出，滤渣用浓盐酸溶

16、解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为2.51，反应完毕后过滤，滤渣作为微硅粉产品。所得滤液冷却结晶，析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比11，反应制备碳酸锶，得到的溶液为氯化铵溶液，蒸浓冷却结晶得到氯化铵固体。0041 实施例30042 所用锌矿组成为：ZnO 25.5，PbO 10.34，SiO220.41，Fe2O316.90，Al2O36.99，CaO 5.80，SrO 2.98。0043 将锌矿磨细至80m以下，与质量分数为98的硫酸均匀混合。硫酸与矿比例为1.51，物料在500焙烧，保温0.5h。过剩的硫酸分解产生的三氧化硫用硫酸吸收，再返回焙烧工

17、序。将反应后的熟料加入5倍质量的水溶出，在50下搅拌60min，过滤。0044 向所得滤液中加入双氧水氧化Fe2+，并以一定流量喷洒到底液中，保持底液中Fe3+浓度在1g/L以下，用锌焙砂调节溶液pH在5.0，在80下搅拌反应，反应完毕后过滤，滤液为蒸浓至含锌5060g/L，用于电积制备金属锌。0045 熟料溶出渣用浓度为1.8mol/L的碳酸氢铵溶液浸出，碳酸氢铵与铅和锶的摩尔比都为1.21，在80反应4h，过滤得到的滤液循环用于浸出。所得碳酸盐渣用浓盐酸溶解，碳酸铅和碳酸锶与浓盐酸摩尔比都为31，反应完毕后过滤，所得滤渣作为微硅粉产品。所得滤液冷却结晶析出氯化铅，过滤得到氯化锶溶液，向滤液中加入碳酸铵，氯化锶与碳酸铵摩尔比11，反应制备碳酸锶，得到的氯化铵溶液蒸发结晶得到氯化铵固体。说 明 书CN 102952942 A1/1页6说 明 书 附 图CN 102952942 A