[发明专利]从溶液中沉淀锌

说明书

技术领域

本发明涉及从溶液中沉淀出锌的方法。

背景技术

在自然界经常发现铅和锌在一起。例如，位于澳大利亚昆士兰州伊萨山的矿体包括含有铅和锌的矿石。

伊萨山的铅/锌矿石被开采出来，形成两种精矿，铅精矿和锌精矿。铅和锌的分离并不理想，所以一些锌存在于（report to）铅精矿内，反之亦然。该铅精矿被送至铅冶炼厂。铅冶炼厂将该精矿转化为铅金属和矿渣。该矿渣包括各种用于铅冶炼操作中使用的助溶剂，以及显著数量的锌。矿渣中的锌含量可以是10-15wt%。伊萨山的矿渣的平均锌含量约为12wt%。矿渣还含有显著数量的铁、二氧化硅和氧化钙。例如，矿渣可以包括约23wt%的铁，约21wt%的二氧化硅，和约23%的氧化钙。

因为来源于铅冶炼操作的矿渣包含显著数量的锌，因此它代表一种潜在的宝贵的资源，可从中回收锌。已经做了超过40年努力，试图研发一种方法，以从来源于铅冶炼过程的矿渣回收锌的方法。最常用的是矿渣烟化，产生氧化锌，需要进一步处理以去除有害杂质。

通过湿法冶金从铅冶炼矿渣回收锌的以前的努力中遇到的一个问题是由于矿渣中大量二氧化硅的存在（通常超过20wt%）引起的。如果矿渣经受浸出步骤，以利用硫酸作为浸出剂从矿渣中浸出锌，那么二氧化硅仍然溶解于该浸出步骤中。但是，溶解的二氧化硅随后趋于形成凝胶形式的不溶化合物，其非常难或者不可能从浸水中被分离出。

另一个问题涉及从溶液中将锌恢复至可销售的形式。实现这个的行业内可接受的方式为通过溶剂萃取或纯化和电解从溶液中去除全部污染物，以产生相对纯的锌产品。在一些地区，不可能使用这种回收锌的方法，例如昆士兰州的伊萨山，因为不能获得用于电解的足够的电力。因此，在某些情况下，采用将锌沉淀为氧化精矿的方法。例如，美国专利6726889（其全部内容通过交叉参考引入此处）中描述的方法已经被成功地试用于回收高级氧化锌精矿。在美国专利6726889中，描述了一种方法，其中硫酸锌溶液优选在pH为8.5-9.5，通常在pH9.5时，最低温度75℃，通常90℃时与熟石灰接触，以产生氧化锌和石膏。硫酸锌溶液含有锌、二氧化硅和铁。这两种产物（氧化锌和石膏）可通过质量法分离，该可通过播种循环（seed recycle）使石膏生长来改善分离。当获得约30μm的分割尺寸（split size）时，得到高质量的氧化锌精矿。使用该方法在试点测试工作中获得优良的锌回收率，和精矿品位。例如，锌品位高于65%，那么可以获得高于90%的回收率。但是，在上述操作条件下，从矿渣中浸出、并与锌一起溶解在溶液中的镁被发现存在于精矿中。所得镁浓度，3-4%，该浓度为当将其卖给锌冶炼厂时，引起明显处罚的浓度。所以，美国专利6726889描述的方法不适于通过矿渣浸出液产生可销售的精矿。镁浓度使得氧化锌精矿仅仅在明显经济处罚的情况下出售，使得整个方法不利。

申请人不认为本说明书中讨论的现有技术构成澳大利亚或其他国家的公知常识的一部分。

在本说明书通篇，术语“包括”或其语法上的替换词用于表示包含的意思，除非另有说明。

发明内容

本发明的目的为提供一种用于从含有溶解的锌和镁的酸性溶液中沉淀锌的改进的方法。

第一方面，本发明提供从含有溶解的锌和镁的酸性溶液中沉淀含有固体的锌的方法，包括在70-95℃下，将该溶液与含钙中和剂接触，以将溶液的pH提高到4.5-7.5，从而在不产生大量镁沉淀的情况下，沉淀出固体含锌材料和石膏，并将含锌材料与石膏分离。

在上述设定的操作条件下，已经发现，在沉淀步骤沉淀出的固体包含大量小于30μm的固体，其包括沉淀锌的主要部分，和大量大于30μm的固体，其包括沉淀的钙盐的主要部分（通常为石膏）。因此，能够将小于30μm的固体和大于30μm的固体分离，以实现含锌的细颗粒和含钙的粗颗粒之间的分离。

在本发明的一个实施例中，该方法包括在70-95℃，优选90℃下，将该溶液与含钙中和剂接触，以将该溶液的pH升高至5.5-7.5，更优选6.5-7.5，从而在不产生大量镁沉淀的情况下，沉淀出固体含锌材料和石膏，并将含锌材料与石膏分离开。在该实施例中，该含钙中和剂的合适的形式为生石灰（CaO）或熟石灰（Ca(OH)₂）。在该实施例中，溶液中的锌将以氧化锌的形式沉淀。