曾 斌,胡良輝,毛永星,余 攀
(1.江西理工大學 冶金與化學工程學院,江西 贛州 341000;2.贛州亞騰工貿有限公司,江西 贛州 341000;3.贛州江鎢新型合金材料有限公司,江西 贛州 341000)
濕法煉鋅廠每年產出大量廢渣[1-2],其中部分含有銀、硫,具有較大回收價值,是潛在的二次資源。近年來,濕法煉鋅廢渣的二次利用研究已受到廣泛關注[3-10]。針對某濕法煉鋅渣,研究了采用二甲苯浸出硫—焙燒—硫酸浸出雜質—氰化浸出銀工藝回收硫和銀,確定了工藝參數(shù),以期為鋅渣的綜合利用提供參考。
試驗所用工業(yè)廢渣取自國內某濕法煉鋅廠。廢渣在烘箱中烘3h,在XMQ-240×90錐型球磨機中細磨至粒度≤74μm占91.50%。其多元素化學分析結果見表1,其中硫、銀含量較高。
試驗所用試劑有二甲苯、碳酸鈉、氫氧化鈉、氰化鈉等,均為分析純;蒸餾水為實驗室自制。
表1 濕法煉鋅渣多元素化學分析結果 %
廢渣綜合回收工藝分為兩部分:用二甲苯浸出回收硫,焙燒—酸浸—氰化浸出回收金屬銀。工藝流程如圖1所示。
圖1 工業(yè)廢渣綜合利用工藝流程
1.2.1 硫的浸出
取20g廢渣,置于自制的500mL密閉容器中,用二甲苯作脫硫劑,在一定液固體積質量比、溫度(用恒溫水浴鍋控制)、時間條件下浸出硫。浸出結束后熱過濾(用夾套漏斗過濾,SHZ-III型臺式循環(huán)水式真空泵循環(huán)水控制溫度),濾渣烘干后分析硫質量分數(shù),濾液冷卻至室溫析出單質硫。
1.2.2 銀的浸出
對分硫渣采用焙燒—酸浸除雜—氰化浸出工藝提取銀。
用二甲苯浸出硫,液固體積質量比為6∶1,浸出時間20min,反應溫度對硫浸出率的影響試驗結果如圖2所示。
圖2 反應溫度對硫浸出率的影響
由圖2看出,溫度對硫浸出率的影響比較顯著:溫度從55℃升高到95℃過程中,硫浸出率逐漸增大,渣產率則逐漸降低;反應溫度為95℃時,硫浸出率達96.50%,渣產率為71.30%。由于二甲苯的沸點為135~145℃,反應溫度過高將導致二甲苯大量蒸發(fā)損失,并危害環(huán)境,綜合考慮,反應溫度控制在95℃。
用二甲苯浸出硫,液固體積質量比為6∶1,反應溫度95℃,反應時間對硫浸出率和渣產率的影響試驗結果如圖3所示。
圖3 反應時間對硫浸出率的影響
由圖3看出:隨反應時間延長,硫浸出率升高,渣產率下降;反應15min后,硫浸出率和渣產率均變化幅度減小。因此,反應時間確定為15min,此時硫浸出率為96.38%,渣產率為71.34%。
用二甲苯浸出硫,反應時間15min,反應溫度95℃,液固體積質量比對硫浸出率和渣產率的影響試驗結果如圖4所示。
圖4 液固體積質量比對硫浸出率的影響
由圖4看出:隨液固體積質量比增大,硫浸出率升高,渣產率下降;液固質量體積比大于5∶1后,硫浸出率和渣產率都變化不大。液固體積質量比較小時,體系中傳質擴散阻力較大,不利于反應的進行;隨液固體積質量比增大,溶液得到稀釋,傳質阻力變小,硫浸出率提高;但液固體積質量比增大到5∶1時,擴散傳質達到極限,再繼續(xù)增大,傳質速度不會再提高,所以硫浸出率變化幅度也不會再增大。綜合考慮,液固體積質量比以5∶1較為適宜,此時硫浸出率為96.40%,渣產率為71.33%。
在反應溫度95℃、反應時間15min、液固體積質量比5∶1條件下,用二甲苯浸出硫,浸出后殘渣的化學分析結果見表2,硫浸出率接近95%。
表2 分硫渣多元素化學分析結果 %
工業(yè)廢渣用二甲苯處理后,仍含有部分硫,影響金屬銀的回收。通過焙燒可進一步脫除硫,同時將以硫化物形式存在的銀轉變?yōu)閱钨|銀或氧化銀,有利于氰化浸出。分硫渣中加入1%的氫氧化鈉,在富氧、630℃條件下焙燒2h,焙砂產率為98.50%。
分硫渣經焙燒處理后,其中含有雜質鋅、鐵等,氰化浸出過程中有部分溶解,干擾銀的浸出,并且消耗大量浸出劑,為此先用硫酸溶解去除。酸浸條件為:液固體積質量比4∶1,溶液pH為1.0,反應溫度95℃,反應時間3h。此條件下,酸浸渣產率為92.5%
酸浸渣干燥后,用氰化鈉溶液浸出銀??刂频V漿液固體積質量比為3∶1,用碳酸鈉調pH為9.5~11.5,氰化鈉質量濃度為2.0g/L,浸出24 h。反應結束后液固分離,浸出渣鼓風干燥,產率為99.20%,浸出液加適量次氯酸鈣處理回收金屬銀。氰化浸出渣多元素化學分析結果見表3。
表3 氰化渣多元素化學分析結果 %
從表2、3看出,氰化渣中銀質量分數(shù)從分硫渣中的0.0685%降低到0.0163%,結合渣產率變化,可以計算出銀浸出率為78.5%。
用二甲苯浸出硫—焙燒—硫酸浸出雜質—氰化浸出銀工藝可以有效回收某復雜工業(yè)廢渣中的銀和硫。優(yōu)化條件下,硫浸出率為96.40%,銀回收率為78.5%。該方法可用于從工業(yè)廢渣中回收有價金屬。
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