[发明专利]一种锌冶炼含镉烟尘制备氧化镉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金烟尘综合回收利用领域，特别是锌冶炼含镉烟尘回收镉的方法。

背景技术

我国锌资源比较丰富，所含有的伴生元素也各不相同，锌冶炼工业有价金属的回收和综合利用是有可持续发展战略的重要途径，如何进行资源的综合利用是亟待解决的问题。在锌冶炼过程中，会产生金属元素镉，其极具回收潜力。氧化镉是一种宽禁带n型半导体，直接带隙为2.27eV，是一种很有前途的光电子材料，在导电和可见过透光方面具有优越的性能，可以应用到太阳能电池、电致变色器件、光电晶体管、光电二极管、透明电极和气体传感器等，除此之外，氧化镉还是镍镉系列碱性可充电电池的负极活性物质，其性能的优劣直接影响电池的质量，是制约镍镉电池综合性能指标的关键材料。目前我国电池用氧化镉年需求量超过了3000t，现阶段我国的氧化镉多为小规模生产，产品质量差，性能不稳定，因此，从我国丰富的镉资源出发，开发镉的高附加值深加工产品十分有必要。

炼锌可以分为火法和湿法两大类。火法炼锌工艺中除了密闭鼓风炉炼锌（ISP）还具有一定生命力外，平罐、竖罐、电热等火法炼锌工艺已经趋于淘汰，85%以上锌为湿法炼锌工艺生产。湿法炼锌由精矿焙烧、浸出、净液和电积四大工序。其中焙烧仍为火法过程，主要目的是精矿脱硫，伴生于闪锌矿中的砷和镉，因其极易挥发，在焙烧或熔炼的火法过程中，生成氧化物与铅、锌等一同进入烟尘中。目前，多采用多膛炉焙烧和碱液洗滤脱除烟尘中有害成分。当烟尘中砷含量较低时，经过还原熔炼，通过碱性精炼除杂，除去其中的砷，经过除砷后综合利用。这种碱性精炼除砷，碱耗较高。多膛炉焙烧方法脱除杂质效果好，但设备复杂，投资较高；碱液洗滤设备简单，操作容易，但脱除效率差，尤其对粒度较粗的烟道烟尘脱除杂质效果更差。且单独处理氧化锌烟尘难以除净砷，难以分离锌和镉，致使难以生产高等级产品。CN102286665A公开了一种复杂含砷及有价金属渣尘物料的综合回收方法，该方法属于火法回收，是将各种含砷物料经过一次转窑挥发砷，二次转窑纯化砷，产出99.5%的As₂O₅产品，再将一次和二次转窑渣进行鼓风挥发炉还原熔炼，产出的高砷烟尘返回一次转窑处理，炉渣经过处理后产出的含砷合金经碱性氧化精炼处理，脱砷后的合金，按照常规方法回收其中的铅、锑、铋、银等，精炼碱渣含砷5%-15%。但是该方法存在流程长，能耗高，氢氧化钙除砷效率低，并产生大量的砷酸钙渣等不足之处。CN1752236A公开了一种含砷复杂溶液的新型脱砷技术，该方法为，对于高砷烟尘浸出所产生的含砷15-40g/L的高砷复杂溶液，先将溶液含砷富集到100-250g/L，然后通入液态二氧化硫进行还原，使溶液中的砷以As₂O₃的形态析出，过滤干燥得到品位为82-92%的As₂O₃。该方法能较好的处理含砷烟尘或物料，但该方法在回收其它有价金属时，如锌和镉，过程复杂、难以彻底分离。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种操作简单、成本低廉、低温湿法反应、产品质量好的含镉烟尘的综合回收方法。

本发明的技术方案是：一种含砷含镉烟尘的综合回收方法，包含以下主要步骤：将含镉烟尘加硫酸溶液中，所用硫酸浓度为30~120g/L，浸出温度为20~80℃，浸出时间为0.5~12h。反应后过滤得到硫酸镉溶液；在所得硫酸镉溶液中按Fe与As的物质的量之比为1：1~4加入铁盐，加入双氧水或通入空气，氢氧化钠溶液调节溶液pH值为4~9，在10~95℃下氧化0.5~12h，过滤得到除砷后溶液，在除砷后溶液中加入有机磷类萃取Zn²⁺，静置分层后分离得到含镉的萃余液；在所得的萃余液中，调节Cd²⁺浓度为0.025 ~0.5mol/L，按镉与尿素的物质的量之比为1:1~1:7加入尿素，使用氢氧化钠溶液调节溶液pH为6~11后加入高压反应釜中，在120~230℃下反应2~24h转化为碳酸镉后取出、过滤、水洗、400~550℃下焙烧为0.5~ 6h得到氧化镉粉末。

所述的氧化三价砷时双氧水用量为双氧水完全氧化三价砷为五价砷时所需理论量的1~10倍，反应温度为10~95℃，氧化时间为0.5~12h。

所述的加入铁盐为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁或氯化亚铁，铁盐为硫酸亚铁和氯化亚铁时，需要在溶液中通入空气或加入双氧水将Fe²⁺氧化为Fe³⁺。