技术 | 湿法炼锌中镉回收新工艺

发布时间:2018-10-15 17:47      

摘要

介绍了一种湿法炼锌中镉的回收工艺,阐述了该工艺的技术特点:一是低温熔盐还原海绵镉,并对镉碱渣进行无害化处理;二是粗镉真空蒸馏,污染小、金属提纯效果好;三是精镉自动压铸,有效改善了劳动强度和作业环境;四是采用三级湿式除尘技术,镉烟尘排放浓度远低于国标规定的排放限值,实现了精镉冶炼的清洁生产。

关键词:

海绵镉;低温熔盐还原;

真空蒸馏;自动压铸;烟气处理;精镉

赵志强,周启麟,

周康洁,张勤俭

1、前言:

镉是一种重要的有色金属,主要应用于电镀、制造合金、电池、颜料工业等,它是作为铅锌生产的副产品被提炼出来的,镉的产量约占锌产量的4‰。湿法炼锌时镉富集于净化除杂工序产出的铜镉渣中,铜镉渣经氧化后再用硫酸浸出得到硫酸锌和硫酸镉溶液,溶液中的镉经锌粉置换得到的含锌海绵镉作为生产精镉的原料[1]。传统精镉生产工艺主要有电积法、精馏法、真空蒸馏法等。

电积法流程较为复杂,需配备一套完整的镉电积系统,设备投资高,且存在电解效率低、周期长、能耗高、电解沉积物不稳定仍需进一步火法精炼等缺点,现已逐步被淘汰[2]。塔式精馏法(即常压蒸馏法)产品虽然质量高,精镉纯度可稳定在99.995%以上,但设备占地面积大,工作环境差,蒸馏效率不如真空蒸馏法且存在镉蒸汽泄露的危险[3]。

针对上述问题,本文提出了海绵镉低温熔盐还原熔炼-真空蒸馏生产精镉工艺,该工艺简化了传统精镉生产的工艺流程,缩短了生产周期,改善作业环境且实现了清洁生产,极大的降低了生产成本。

2、海绵镉低温熔盐还原熔炼-真空蒸馏生产精镉工艺:

海绵镉低温熔盐还原熔炼-真空蒸馏生产精镉工艺主要包括海绵镉低温熔盐还原熔炼、粗镉真空蒸馏、精镉自动压铸和烟气处理四部分,工艺流程图见图1。

2.1 海绵镉低温熔盐还原熔炼和镉碱渣的无害化处理:

湿法炼锌产出海绵镉存放过程中极易被空气氧化,生产精镉时需先将氧化镉还原为金属镉。海绵镉熔化后加入适量的还原木(碳质还原剂)来进行低温还原熔炼,还原过程中用熔融的氢氧化钠(熔盐)予以覆盖,起到绝氧、传热和造渣的作用。还原熔炼结束后获得粗镉液和镉碱渣,海绵镉中的锌以锌酸钠的形式留在镉碱渣中。产出的镉碱渣极易溶于水,其主要成分为氢氧化钠、碳酸钠、氧化镉、锌酸钠。

本工艺对镉碱渣进行了无害化处理,避免生产过程中海绵镉中的锌损失,且防止镉碱渣对环境造成污染。

采用自动结片机切片,片状镉碱渣经高压水淬后将含镉物料沉淀下来返回还原炉中,可溶部分如锌酸钠则进入碱水中。通过硫酸调整碱水的pH值后进行压滤,锌以碱式碳酸锌的形式沉淀进入滤渣,实现锌的回收;滤液为硫酸钠溶液,可通过结晶生产硫酸钠。图2为镉碱渣处理工艺流程图。

2.2 粗镉真空蒸馏:

真空精炼粗金属,具有流程短、消耗少、金属回收率较高、基本无三废产生等特点,使其有较好的发展前景。

由于真空状态下镉的沸点明显低于其他杂质金属沸点,而其蒸气压却较高,所以镉很容易挥发得到净化,其他杂质元素则残留在合金中。

在580~600℃和真空度为50Pa条件下将镉气化,再部分回流冷凝,铅铜锗铊等杂质被回流下来,而纯净的镉蒸气在450℃条件下冷凝下来,即可获得99.998%精镉。

2.3 精镉自动压铸:

精镉铸锭采用热室压铸机和精镉锭自动搬运机器人系统。热室压铸具有生产工序简单易实现自动化、生产效率高、金属消耗少、工艺参数稳定且铸件质量较好等优点;精镉锭自动搬运机器人系统包含自动切边装置、自动打码装置、自动装箱机构等,产品压铸出来经过机械手取出,自动放至链板输送机,经切边机切边后装箱,大大改善了铸锭工序的劳动强度和作业环境。

2.4 烟气处理:

镉冶炼烟气处理采用三级湿式除尘方案。采用集气罩从各个烟气口收集烟尘后,烟气首先进入干式填料塔,让出来的烟气和碱先在100度以下被凝结为碱垢(碱垢定期用水冲洗掉),可除掉烟气中90%的镉,大大降低进入后段喷淋塔的烟气浓度;第二级采用重力喷淋除尘器,进行预净化和降温处理;第三级进入湍球塔除尘器,对烟气进行进一步除尘和净化处理,最后通过风机将烟气引入烟囱,排放至大气。

蒙自矿冶有限公司采用此处理方案,顺利通过环保0.85mg/Nm3验收,烟尘排放质量浓度低于GB25466-2010《铅、锌工业污染物排放标准》中规定的排放限值,自2013年投入运行以来,烟气处理效果可靠稳定。

3、结语:

本文提出了一种湿法炼锌中镉的回收工艺,采用海绵镉低温熔盐还原熔炼-真空蒸馏生产精镉工艺,实现了镉碱渣的无害化处理;采用粗镉真空蒸馏工艺,设备投入少,操作简便,污染小;采用精镉自动压铸,显著提高了工作效率并改善了作业环境;采用三级湿式除尘技术,烟气处理效果达到国标要求且可靠稳定,整个工艺实现了精镉冶炼的清洁生产,多年来的实际生产应用表明,该法具有较高的应用推广价值。

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