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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。