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铜镉渣提取镉绵工艺研究

2019-02-21   
镉没有独自矿床,常与铅锌矿共生,含镉0.01%~0.07%,选矿时大部分进入锌精矿。约95%的镉是从锌冶炼进程中收回的,冶炼出产质料首要有湿法净液工序的铜镉渣、锌蒸馏的富镉兰粉、铜铅锌冶炼的烟尘、锌白工厂的浸出渣等,其间镉的含量动摇较大。现在我国锌冶炼进程中镉归纳收回率在80%左右,锌精矿中含镉平均在0.1%~0.2%左右,镉档次低,富集提取难度大。某公司锌精矿中镉档次只要0.15%左右,在选用传统湿法炼锌焙烧-浸出-净化-电积工艺中,总有适当部分镉被涣散,导致收回率下降,污染环境。现在,该公司以海绵镉作为产品出售,且产出的海绵镉含镉仅50%~60%,不能满意真空精粹对镉绵的要求,所以本文针对该公司现有镉出产现状对铜镉渣提取镉绵工艺进行了优化研讨。
一、试验质料及试剂
试验质料为驰宏公司中浸液净化所得铜镉渣,铜镉渣经80℃真空烘干36h,至分量安稳,测水份为19.82%,烘干样送分析Zn、Cu、Cd等首要元素,成果为(%):Zn 23.16、Cu 7.76、Cd 17.95、Co 0.02、Fe 0.19、Sb 0.074。质料能谱分析标明,98%的铜以金属单质的形状存在,周围集合有硫酸锌,未见高富集的金属锌独自存在,镉绝大部分以金属镉的方式存在,伴有少数。
置换锌粉为吹制锌粉,无结块、无杂物、总锌>98%、活性锌成分>92%,锌粉粒度-0.251~+0.147mm;其它试剂有98%浓硫酸,分析纯氧化锌、二氧化锰及石灰;首要器件:500mL烧怀、LabTech EH35A plus主动控温加热仪、IKARW20digital数显拌和器、温度计、分析天平、真空泵、真空干燥箱、三角漏斗、兰格BT100-1J恒流泵,PHS-3D型pH计和6503型高温复合电极。
二、试验准则流程
试验准则流程见图1。该流程将产出的镉绵经过火法工艺经粗炼和真空精粹出产高纯精镉。经过火法和湿法相结合的工艺,用精馏提镉替代电解精粹镉,并改造现有工艺流程,制备高档次镉绵,镉档次由现在的50%~60%进步到80%以上,经压团熔炼后可直接进行接连精馏,撤销接连熔炼工序和电积,完结精镉出产的接连化作业,优化工人操作环境,进步主动化水平,削减镉环境污染,完结镉提取闭路循环,到达零排放。

图1  准则工艺流程
三、成果与评论
(一)铜镉渣一段浸出
1、结尾pH的影响
浸出试验条件∶液固比6∶1,时刻6h,温度80~85℃,始酸浓度10~15g/L,进程操控溶液pH=1.5~1.8,在5.5h后,调整矿浆结尾pH,过滤,浸出渣用pH=4.5~5.0的酸洗刷。成果见表1。
表1  结尾pH的影响

表1标明,pH=5.22时,镉浸出率98.31%,溶液含Cd 25.25 g/L;当结尾pH=5.74时,渣含锌进步至7.64%,当浸出渣含锌较高时,将不使用于后续铜渣火法处理,一起pH升高,锌的水解趋势加大,所以浸出结尾pH不该超越5.4。
2、浸出时刻的影响
浸出试验条件∶液固比6∶1,温度80~85℃,始酸浓度10~15g/L,进程操控溶液pH=1.5~1.8,在每次完毕浸出之前0.5h,调整溶液pH至2.0~2.5,拌和0.5h,浸出渣用pH=4.5~5.0的酸洗刷。试验成果见表2。
表2  浸出时刻的影响

成果标明,随时刻的延伸,渣含锌逐步下降,但几组试验成果改变不大,镉浸出率均大于99%,渣含镉小于0.65%,渣含铜可达33.5%以上,当试验时刻为2h,试验成果已到达浸出的要求,原因是用500 mL的烧怀进行试验,试验温度安稳、拌和充沛。但出产中应该操控时刻4~6h,以使反响充沛完结。表2所列4组试验数据渣含锌均比较低,这是因为结尾pH偏低的原因,结尾pH为4.0~4.5,但铜含量略微偏高,溶液成分见表3。
表3  不同浸出时刻的滤液

(二)浸出渣二段逆流浸出
为尽可能操控镉的涣散,进步锌的收回及铜渣的档次,对一段浸出渣(一段扩大试验渣,含Zn6.22%,Cu 24.27%,Cd 0.49%,水51.4%)进行了二段逆流浸出。二段浸出试验条件:液固比5∶1,温度75~80℃,操控pH=2.0~2.5,时刻3h。
完结成果:二段浸出渣含Cu 29.86%,Cd 0.26%,滤液含Zn 3.9g/L。滤液返铜镉渣一段浸出工序,滤渣送铜冶炼厂火法提铜。
(三)海绵镉选择性富集
使用扩大试验滤液进行一次锌粉置换出产海绵镉。置换前溶液含Cd 24.50g/L,考虑置换前液总体积较少,试验在500mL烧怀中进行,试验溶液体积300mL,温度50~55℃,反响时刻45~60min,锌粉用量为溶液中镉理论用量的80%,锌粉参加时刻10min。海绵镉过滤洗刷,真空烘干。试验数据见表4。
表4  一次锌粉置换试验成果

表4标明,当置换前液锌含量在30~40g/L时,一次置换海绵镉产品含镉可达85%以上,海绵镉含锌小于2.5%,但置换前液锌含量在80~130g/L时,一次置换海绵镉产品含镉即下降至78.42%,含锌进步至3.25%。
一次置换后溶液还有3~5g/L的镉,用锌粉置换剩余镉,镉渣回来一段铜镉渣浸出,滤液除钴后,回来锌冶炼中性浸出。
(四)海绵镉造液浸出
因为一次置换前液含锌高但含镉低,锌镉比为(4~5)∶1,故一次置换所得到的海绵镉不只含锌高,镉档次较低,且还有部分其它杂质,不能满意粗镉精粹工艺的要求(镉档次大于80%、Zn小于4%),而且不易压团,所以将一次海绵镉需进行造液浸出,除杂。
因试验室所制取的海绵镉数量少,海绵镉造液浸出试验所用质料由驰宏公司供给。海绵镉成分为(%)∶Cd 53.53、Zn 10.46、Cu 0.14、Fe 0.091。
海绵镉造液浸出试验条件及操作:将露天天然氧化后的海绵镉用高酸浸出,硫酸开始浓度400~500g/L,液固比1∶1,温度90~95℃,试验选用机械拌和,并通入适量空气,反响3h以上,依据残酸量及Cu量,参加新鲜海绵镉降酸除铜,然后稀释至液固比3∶1(与质料之比),并用石灰浆液调整酸度至4.0左右,参加除铁,无铁后参加石灰乳调整酸度至5.0~5.2,过滤,滤渣回来铜镉渣浸出,滤液用于下一工序锌粉二次置换。分析测定滤渣含Cd 2.94%,Zn 2.48%,溶液含Zn 25g/L,Cd 176g/L。
(五)粗镉提取研讨
造液浸出液用锌粉进行二次置换出产镉绵,试验条件为:置换前溶液含Cd 176g/L,Zn 25g/L,考虑置换前液的总体积较少,试验在500mL烧怀中进行,溶液体积300mL,温度50~55℃,反响时刻0.5~1.0h,锌粉用量为溶液中镉理论用量的1.1%~1.2%,锌粉缓慢参加,参加时刻10min。镉绵天然过滤,真空烘干,产品含镉95.12%,Zn 2.17%。
二次置换镉绵纯度较高,镉绵含镉大于80%,锌含量小于4%,可满意下一步镉绵粗炼和真空精粹的要求。
四、定论
断定了铜镉渣选择性浸出,海绵镉选择性富集和镉绵提取工艺优化条件。经工艺优化后镉绵含镉达80%以上,含锌小于4%,可满意后续镉绵真空精粹对质料的要求。
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