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处理铜镉渣生产镉

2019-02-11    来源:    
一、电积法出产金属镉
以铜镉渣为质料出产金属镉的电积法工艺流程如图1所示。

图1  从铜镉渣出产金属镉电积法的工艺流程
铜镉渣的成分一般动摇规模为:2.5%~12%Cd,35%~60%Zn,4%~17%Cu,0.05%~2.0%Fe铜镉渣中还含有少数As,Sb,SiO2,Co,Ni,T1,In等杂质。
为了加快浸出进程,有的工厂在浸出前将铜镉渣堆积在空气中氧化。这样也增加了铜溶解的丢失,只要在处理含铜较低的铜镉渣时才适用这种处理。浸出进程得到的铜渣成分为:30%~50%Cu,10%~15%Zn,0.3%~1.0%Cd。
在浸出中,除了锌和铜的溶解外,还有一些Ni,Co,In,T1进入溶液,得到的浸出液成分为:120~130g/LZn,8~16g/LCd,0.3~0.8g/LCu,3~9g/LFe,0.05~0.1g/LCo,0.05~0.1g/LNi。浸出液经加锌粉净化除掉铜后,送去加锌粉置换沉积镉。置换沉积镉一般分两段操作。在榜首段坚持温度为333K,使溶液中的镉降到1g/L中止。过滤别离铜镉渣后的溶液再进行第二段操作,可进一步使镉的含量降到10~15mg/L。第二段得到的海绵镉(Ⅱ)含镉低,反回铜镉渣的浸出进程。第二段置换后的溶液中含有Co,T1,In等,用黄药除钴后去进一步收回T1与In。
榜首段置换沉积镉得到的海绵(Ⅰ)用镉电解液浸出。溶液中硫酸的浓度为200~250g/L,浸出温度353~363K,参加MnO2或KMnO4以加快镉海绵的溶解,浸出终了的pH值为4.8~5.2,铜水解进入渣中。
别离铜渣后的镉绵浸出液,加SrCO3除铅,加锌粉置换除铜,加KMnO4氧化T1与Fe,再水解沉积。
镉溶液的电积一般选用电解液不循环操作准则,其作业条件及技能指标:
参加电解液成分/(g·L-1)      160~220Cd,20~30Zn,12~15H2SO4
电积后废液成分/(g·L-1)      15~20Cd,150~180H2SO4
电解液温度/K                  303~308
电流效率/%                    70~92
槽电压/V                   2.5~2.6
电积周期/h                 24
电能耗费/(kW·h·t-1)     1400~1700
选用电解液循环的出产方式,能够得到较高的电流效率。
前苏联许多湿法炼锌厂选用电积法工艺流程。我国湿法炼锌厂选用电解液循环准则的电积法。例如株洲冶炼厂处理这种Cu-Cd渣的电积法流程见图2。Cu-Cd渣的化学分为:
5.64%Cu,14.31%Cd,40.26%Zn,1.27%Pb,0.076%Ni,0.0212%Co,0.0075%In,0.0024%Ge,0.0029%Ga,0.0329%T1,4.07%Fe。

图2  株洲冶炼厂从Cu-Cd渣出产镉的工艺流程
株洲冶炼厂用铜镉渣出产镉的首要冶炼进程技能条件如下:
(一)Cu-Cd渣的浸出
用50m3的机械拌和浸出槽进行浸出。将硫酸缓慢地参加盛有Cu-Cd渣的浸出槽中,坚持浸出的最高酸度为10~15g/L,温度为353~363K。当酸度降至5~4g/L时,参加软锰矿,在pH值为4.8~5.0时,加石灰乳(现改用ZnO粉)中和至pH=5.2~5.4时便中止拌和。整个浸出进程连续6~8h。
经28m2的胶质压滤机压滤,所得压滤渣成分:20%~30%Cu,<1%Cd,送铜冶炼处理收回铜。滤液成分:8~15g/LCd,80~140g/LZn,0.050g/LCu。
(二)置换
置换在50m3的机械拌和槽中进行。置换前加H2SO4将浸出的滤液酸化至pH=3~4,缓慢地参加锌粉进行置换反响,待分析溶液含镉小于100mg/L时即送压滤。
置换得到的海绵镉含60%~80%Cd,再堆积7~10天天然氧化后送去造液。置换后的贫液含有15~30g(T1)/m3时,可加锌粉置换出后再送湿法炼锌体系。
(三)造液
在9m3的机械拌和槽中造液。将海绵镉与浓硫酸参加槽中,坚持溶解85~90℃,经2~3h待溶液酸度降至0.5~1g/L,便参加KMnO4氧化除铁,然后参加镉绵使pH值降至3.8~4.0,再用石灰乳中和至pH=5.4,便送去过滤。
(四)净化
在17m3机械拌和槽中净化。在50℃条件下,参加新鲜镉绵置换除铜后,再加KMnO4氧化除铁。净化后溶液的成分:200~250g/LCd,20~30g/LZn,低于0.05g/LFe,低于0.0005g/LCu,低于0.001g/L(As+Sb)。
(五)电积
在钢筋混凝土内衬铅皮的电解槽中进行电解液循环。槽的尺度为2800×850×1250mm,每槽可装阳极26片,阴极25片。用一台2000A与0~36V的硒整流器供电。
电积进程的技能条件如下:
同名极距                    10mm
电解液循环量                0.103m3/min
电解液温度                  298~305K
电流密度                    45~75A/m2
槽电压                      2.4~2.5V
电解周期                    24h
电解液成分分/(g·L-1)        60~70Cd,
                            120~145H2SO4
(六)精粹熔铸
在容量1t的铸铁锅中进行精粹。
熔铸温度为723~823K,表面掩盖一层NaOH,铸成7.5kg的镉锭,其成分:镉99.99%以上,铅低于0.004%,锌低于0.002%,铜低于0.001%,铁低于0.002%。镉的一级品率,均到达100%。
二、置换法出产金属镉
因为电积法出产镉的电耗大,许多工厂将电积法改为置换法。
美国熔炼与精粹公司的电锌厂,原选用电积法处理来自锌出产第二段净化的镉渣出产镉,现改为置换法,其工艺流程见图3。

图3  美国熔炼与精粹公司从镉渣出产镉的工艺流程
芬兰科科拉电锌厂使用第二段净化产出的镉渣出产镉,也是选用置换法出产流程连续作业。科科拉电锌厂处理镉渣成分如下:1号15%~25%Cd,约1%Cu,0.05%Co,0.005%~0.05%Ni,60%Zn;2号22.4%Cd,0.7%Cu,54.5%Zn。
前苏联乌斯基-卡敏诺哥尔斯克铅锌联合厂商的电锌厂是在离心反响器中以置换沉积法处理Cu-Cd渣,其出产流程见图4。

图4  钨斯基-卡敏诺哥尔斯克电锌厂处理铜镉渣出产工艺流程
离心反响别离器外形为圆柱体,中心装有空心轴,轴上装有特殊结构的别离盘,空心轴的转速到达3000r/min。
在离心反响器中置换沉积的速度超越一般置换沉积槽的沉积速度300倍,每升容积的出产率到达200L/h。在第二段离心反响器中所得的低镉绵用锌废电解液溶解,加热到343K,反响终了的pH=4.5~5.5,然后用KMnO4净化除,再送往离心反响器中置换沉镉。
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