锌湿法冶金常规生产工艺中铁浸出方案初探

　　（2021）在《微生物-氯盐联合浸出锌氧压渣中锌铅银的研究》文中研究指明锌氧压渣含有多种有价金属元素,例如含有的锌、铅和银等具有很高的综合回收利用价值,目前对于锌氧压渣的回收处理工艺有火法挥发工艺、化学浸出工艺和浮选工艺等,这些工艺方法分别存在着能耗高、试剂耗量大和回收率低等不足。本文为高效经济和分步回收某锌冶炼厂锌氧压渣中有价金属锌、铅和银,提出了微生物-氯盐联合浸出的新工艺。其关键工段包括高效浸矿微生物的选育驯化、微生物浸出锌氧压渣和氯盐浸出微生物浸渣等,针对这些关键工段本文开展了相关基础研究,为绿色环保、高效节能和综合回收锌氧压渣中锌、铅和银提供了新思路和理论技术指导。研究了锌氧压渣的工艺矿物学。主要有价金属元素锌、铅和银的含量分别为3.16%、17.00%和261.20 g/t,主要矿物组成为石英、硫酸铅和正长石等。硫酸铅和硫化铅占据总铅的97.56%,硫酸锌和硫化锌占据总锌的86.52%,单质银和硫化银占据总银的77.18%。样品粒度小于30微米的部分占据86.54%,渣中矿物连生关系较为复杂,硫酸盐类物质多存在与正长石和石英等脉石矿物连生嵌布的现象,极少有单体解离的硫酸铅和其他矿物的存在。选育驯化了适用锌氧压渣特性的高效浸矿菌种,并优化了微生物浸出工艺条件。在初始pH 1.5,矿浆浓度10%,接种量10%的条件下浸出时间15天,得到的微生物浸出渣中锌含量0.4070%,微生物浸出锌的浸出率为88.07%,而铅含量17.94%,银含量271.44 g/t,铅和银在微生物浸渣中得以进一步富集。经过微生物浸出后,硫化铅氧化率为71.51%,硫化银氧化率为62.60%。揭示了微生物浸出锌氧压渣的过程和机理。浸出前期优势菌种为铁氧化菌和硫氧化菌,浸矿体系中存在铁氧化反应和硫氧化反应。由Eh-pH图知,pH值不变时,氧化还原电位进一步升高才会使硫化锌、硫化铅和硫化银继续被氧化。至浸出中后期,浸矿体系pH值逐渐降至稳定范围内,硫氧化细菌数量降低,铁氧化细菌逐渐繁衍为优势菌种,并将Fe2+氧化为Fe3+,体系电位升高,硫化锌、硫化铅和硫化银进一步被氧化。优化了氯盐浸出微生物浸渣中铅和银的工艺条件,在NaCl-CaCl2-HCl-H2O的体系中,双氧水添加量2%、CaCl2添加量20 g/L,使用HCl溶液调节pH 0.5,当在NaCl浓度300g/L、浸出温度90℃、搅拌转速350r/min、液固比10:1和浸出时间120min时,铅、银浸出率分别达到95.47%、83.86%。直接氯盐浸出微生物浸渣中铅、银的浸出率分别为90.88%、68.53%。经过微生物浸出后,氯盐对铅和银的浸出率提高了4.59%和15.33%。化学物相分析结果表明,微生物浸出锌的同时使得硫化铅和硫化银氧化为其各自硫酸盐,提高了后续氯盐浸出铅和银的浸出率。此外,微生物-氯盐联合浸出工艺对锌氧压渣中的锌浸出率为94.40%。研究了微生物浸渣中的铅和银的氯盐浸出动力学特征,并得出了半经验动力学方程。氯盐浸出微生物浸出渣中的铅和银均为有固体产物层或惰性物料层的收缩核模型。氯盐浸出铅和银的反应活化能分别为22.66 kJ/mol和10.88 kJ/mol。氯盐浸出铅符合化学反应速率与固膜内扩散混合控制的模型,氯盐浸出银符合固膜内扩散控制模型。

　　刘鹏飞[2]（2020）在《Na2O-ZnO-H2O体系溶液结晶动力学与氧化锌分离制备新方法》文中研究指明氧化锌具有优良的催化、热电、压电和光电特性,在传感器、太阳能电池和压敏电阻等领域具有广阔的应用前景,是重要的基础工业材料。氧化锌材料制备方法可分为固相法、液相法和气相法,存在设备要求高、生产条件苛刻、产量小、能耗大、污染重和成本高等问题。而目前氧化锌资源的工业分离提取方法主要是硫酸浸出,产生大量的危险废弃物,资源利用率低、环境污染重。由于锌矿资源基本是经焙烧为氧化锌后浸出,同时二次锌资源也以氧化锌为主,因此,本论文提出采用氢氧化钠溶液直接浸出提取其中的氧化锌得到锌酸钠溶液,通过控制锌酸钠溶液水解结晶过程直接制备氧化锌或氢氧化锌产品,实现氧化锌资源分离及其产品制备一体化的新方法。该方法工艺简单、介质可循环使用、无副产物、无污染、流程短、能耗低、成本低、易于规模化生产。但是,关于Na2O-ZnO-H2O体系的溶液性质、结晶过程机理及其动力学研究的相关文献报道很少。因此,本论文系统地研究了 Na2O-ZnO-H2O体系中锌酸钠溶液的水解结晶机理和动力学。获得的创新性结果如下:从锌酸钠溶液中水解结晶分别获得了制备氧化锌和氢氧化锌的工艺条件,并基于经典成核理论分析了氧化锌和氢氧化锌的成核和生长机理。同时计算了氧化锌和氢氧化锌在锌酸钠溶液中的界面张力。分析了温度对锌酸钠溶液结构的影响,温度大于等于50℃时,溶液中锌离子以Zn（OH）x2-x（x3）存在;当温度小于等于35℃时,溶液中锌离子主要以Zn（OH）+和少量的Zn（OH）x2-x（x≥3）存在;深化了对锌酸钠溶液结构的认识,并为锌酸钠溶液水解结晶提供了理论依据。间歇动态法实验测定了锌酸钠溶液水解结晶过程中的动力学数据,并采用矩量变换法通过粒数衡算方程的粒度无关模型进行了动力学数据的研究,得出了氧化锌的成核速率、生长速率以及团聚速率方程。结果表明:锌酸钠溶液水解结晶过程中ZnO的生长机理属于扩散过程和表面反应共同控制;晶体悬浮密度对氧化锌团聚起到促进的作用;ZnO成核速率会随着悬浮密度的增加而减小,随着搅拌速率的增加而增加。研究还发现,温度小于60℃时,杂质硅既能促进锌酸钠溶液的结晶过程,又能抑制锌酸钠溶液的水解结晶过程。同时,杂质硅的存在影响结晶产品的物相。锌酸钠溶液结构分析表明:杂质硅的存在有利于锌元素以Zn（OH）+的形式存在锌酸钠溶液中,而温度大于50℃时该影响较小。锌酸钠溶液的水解结晶过程中,晶种、搅拌速率、过饱和度和温度等工艺参数对锌酸钠溶液结晶的转化率和粒度分布都有较大影响。实验研究结果表明,60℃时,氢氧化锌晶种对锌酸钠溶液水解结晶率的影响较大;35℃时,氧化锌晶种对锌酸钠溶液水解结晶率的影响较大。50℃时,水解结晶的氧化锌产品粒度分布最窄。实验条件下,搅拌速率小于300 rpm时,搅拌速率对锌酸钠溶液的结晶转化率具有显着的影响。在上述研究的基础上,本论文进一步进行了氢氧化钠溶液浸出湿法炼锌产生的二次资源镍钴渣中氧化锌的实验研究。获得浸出镍钴渣中氧化锌的最佳工艺条件是 120℃、30%NaOH（w/w）、1h、L/S=10:1,锌元素的浸出率可达 96%,而钴元素的浸出率仅4%,实现了锌、钴的高效分离。进一步将浸出的锌酸钠溶液水解结晶,制备了氢氧化锌产品。

　　李维栋[3]（2020）在《电解锌阳极封铅过程典型物种光谱实时变化规律研究》文中提出铅是电解锌行业污染防控的重中之重,实时监测技术缺乏是导致该行业重金属污染的主要原因。铅基阳极制膜封铅电解过程为快速连续多元素反应单位,电解液中多离子共存、浓度跨度大,其中SO42-离子浓度高达70～120g/L,Mn2+离子浓度为40±1g/L,Pb2+为1～30mg/L。现有技术普遍采用光谱、色谱、质谱或联用等方式进行离线分析或在线检测,但均存在预处理步骤多,操作复杂,耗费时长的缺点,导致分析结果滞后、二次污染重和分析误差大等问题,更无法做到对电解液中原价态、多组分、跨量级的复合污染物进行实时监测,从而无法实时指导生产过程参数调控达到污染物源头削减的目的。本文以铅基阳极制膜封铅电解液中典型物种为研究对象,利用段宁院士提出的分光测色计和紫外可见分光光度计联用光谱原态直测法,研究分析了制膜封铅电解过程SO42-、Mn2+、Pb2+离子光谱的实时变化规律。首先,通过分光测色计获取目标元素SO42-、Mn2+、Pb2+的分光光谱特性曲线,研究分析不同离子最大吸收波长λ区域范围,然后,利用紫外可见分光光度计精准确定不同离子的最大吸收波长λmax,并进一步研究调整不同离子的适配光程b以及合理的参比溶液,获取不同离子不同浓度条件下的最佳吸光度Abs,最后,建立典型物种C～A～C非线性定量化数学模型曲线,为实现高浓度复杂电解液体系中SO42-、Mn2+、Pb2+离子浓度的秒级快速直测提供支撑。通过对制膜封铅电解液中典型物种的检测分析表明,本论文光谱原态直测法与ICP-AES、FAAS、离子色谱法等方法相比,加标回收率在95.74%～103.07%之间,检测结果相对误差小于2.3%,具有检测速度快、准确度高、稳定性好、无二次污染等特点。已在白银集团实现了产业化示范的电解锌行业高浓度共存多组分离子实时原样监测技术及设备中,采用了本论文的核心研究成果。该成果显示出良好的应用前景。图[23]表[20]参[106]。

　　周杨[4]（2020）在《基于AHP-FCE的电锌废渣资源化评价体系研究》文中认为电解锌作为我国主要的锌冶炼工艺,其产生的电锌废渣中锌含量最高可达26%,具有较大的经济价值。而且,电锌废渣属于危险废物,对生态环境与健康均具有潜在威胁。电锌废渣回转窑资源化技术在我国应用较为广泛,然而,由于缺乏技术交流、生产效能差异较大、没有统一技术评价标准等问题,该技术发展相对停滞。为解决电锌废渣回转窑资源水平、清洁生产能力与污染控制等综合评价问题,构建科学、系统、完整且适用于国内企业现状的电锌废渣资源化技术评价体系势在必行。通过调研典型电锌废渣资源化企业,对比不同回转窑设备、不同运行参数、原料及不同污染处理方式,总结分析电锌废渣资源化技术的主要工艺流程及主要污染物,识别并确定其物质流输入与输出确定系统评价边界,以主成分分析构建评价层次,结合典型企业生产运行数据,结合层次分析法与模糊综合评价法法,构建电锌废渣资源化评价指标体系,共分为原料、产品、污染三类一级指标,共11项二级指标。并采用该体系对国内典型企业生产运行对比评价,表明该指标体系可适用于同类企业,具有可行性与实用性。得到主要结论如下:（1）对比分析典型电锌废渣资源化全过程,确定系统评价边界,基于生产运行参数,采用主成分分析法识别一级指标:原料类指标、产品类指标以及污染类指标,并结合生产实际确定关键生产运行参数“电锌废渣含锌率、电锌废渣含水率、进窑物料综合焦比、锌金属提取产率、脱硫副产品产率、粗氧化锌粉含锌率、水淬渣产率二氧化硫污染指数、颗粒物污染指数、铅及其化合物污染指数、氮氧化合物污染指数”11项二级指标。（2）对比现有评价指标体系构建模型,结合现有生产运行数据,采用AHP-FCE构建电锌废渣回转窑资源化技术评价指标体系,充分利用主成分分析中综合评分替代AHP专家打分过程,客观刻画指标权重:原料类指标26.78%,产品类指标20.33%,污染类指标52.88%。（3）基于电锌废渣回转窑资源化技术评价指标体系,对典型企业中甲乙生产线进行对比评价,评价结果显示生产线）运行效果优于生产线）,并结合生产运行实际进行验证,二者主要差异来自于污染控制,与模型指标权重（污染类指标52.88%）相符,说明该指标体系具有一定的实用性与可行性。

　　亓聪聪[5]（2018）在《我国湿法冶锌制备生命周期评价》文中认为锌是一种广泛应用于电力、钢铁、冶金、交通、化工等工业行业的有色金属,尤其在镀锌行业中发挥着至关重要的作用。随着我国的工业化进程不断加快、社会经济飞速的增长,我国原锌产量呈现出不断上升的趋势,目前中国已是全球最大的锌生产国及消费国。然而锌生产制备过程不仅需要消耗大量的能源,同时会排放出锌、铜、汞等重金属污染物,对生态系统及人类健康造成较大的危害。生命周期评价（LCA）作为一种可以从全过程对所评价产品的环境影响进行识别与量化的环境管理工具,可以对原锌生产过程进行科学合理的评价。本研究从全生命周期角度,对湿法冶锌制备过程中引发的环境影响进行了量化评估。随后,结合国家、区域统计数据,利用生命周期环境影响评价方法,从全国层面对原锌生产造成的环境负荷进行了评估,为锌行业技术改进和可持续发展提供了科学合理的数据支。