[发明专利]钢铁厂含锌烟尘湿法处理富集氧化锌精矿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁厂固废资源的综合利用领域，尤其涉及湿法处理钢铁厂含锌烟尘的方法。

背景技术

我国钢铁行业产能巨大，据国家统计局数据显示，2014年我国粗钢年产量为8.23亿吨，意味着2014年全年产生的含锌烟尘至少为823万吨；由于所处理的原料不同，烟尘中锌含量也有较大差别，一般未经循环富集的一次烟尘含锌在10%以下，有些甚至低于2%，而经过多次循环富集的烟尘含锌多在15%以上；仅按锌品位1%计算，仅2014年，我国就有8.23万吨锌分散在钢铁厂含锌烟尘中，无法有效回收和利用，造成极大的资源浪费；烟尘中除含一定量的有价金属锌外，还含有大量的铁和碳，另外还含有少量的铅、镉等有毒重金属元素，存在一定的环境隐患；随着有色金属矿产资源的枯竭，以及人们环保意识的增强，各国都在积极探索钢铁厂含锌烟尘的处理方案。

目前，湿法处理钢铁厂含锌烟尘的方法主要有以下三种：

酸浸：在酸性体系中浸出钢铁厂含锌烟尘，浸出剂主要为硫酸，浸出过程中，烟尘中大量的铁与锌一起溶出，造成浸出剂硫酸的大量消耗，且酸浸工艺处理钢铁厂含锌烟尘必然会有一个复杂的从浸出液中沉铁的过程，因此，不太适合高含铁的锌烟尘处理；另外，为了能使烟尘中铁酸锌溶解，酸浸工艺往往需要采取强化浸出（高温、高酸浸出），因而对设备的防腐要求较高（可参见CN103911518A号中国专利文献）。

氨浸：在碱性体系中（10＜pH＜14）浸出钢铁厂含锌烟尘，浸出剂主要为氨水和铵盐，利用配体NH₃与Zn²⁺形成配离子使烟尘中ZnO溶解进入溶液，过程中钙、镁、铁、硅不会被大量溶解，试剂耗量少，具有选择性浸锌的特点；但浸出过程中有氨气挥发，对人体、环境危害较大；另外，氨浸工艺所用配体NH₃对Zn²⁺配合能力较弱，对烟尘中铁酸锌（ZnFe₂O₄）的溶解能力不足，不具有深度脱除钢铁厂含锌烟尘中锌的能力，难以实现铁和锌的深度分离（可参见佟志芳等.氨浸出含锌烟尘制取活性氧化锌[J].化工环保,2009,29(6):534-537）。

碱浸：在强碱性体系中（pH＞14）浸出钢铁厂含锌烟尘，浸出剂为氢氧化钠（NaOH），利用配体OH^-与Zn²⁺形成配离子使烟尘中ZnO溶解进入溶液，过程中铁不溶，也具有选择性浸锌的特点；但碱浸工艺操作条件为强碱性体系，对设备的防腐要求较高；另外，碱浸工艺所用配体OH^-对Zn²⁺配合能力较弱，对烟尘中铁酸锌的溶解能力不足，同样难以实现铁和锌的深度分离（可参见CN200910119189号中国专利文献）。

发明内容

为克服现有湿法处理钢铁厂含锌烟尘方法的不足，本发明的目的是提供一种能有效脱除钢铁厂含锌烟尘中锌、铅和镉有毒重金属元素，富集氧化锌精矿的方法，且操作流程简单，体系温和，对设备防腐要求低，对人体和环境毒副作用小的清洁的湿法冶金工艺。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：以氨基乙酸根离子（H₂NCH₂COO^-简写为Gly^-）为配体的配合剂水溶液，在弱碱性条件下（7＜pH＜10），对钢铁厂含锌烟尘进行浸出，浸出过程中，铁、碳、钙、镁以及硅不溶解而留在浸出渣中，烟尘中铅和镉随锌一起进入浸出液，浸出渣经水洗后返回钢铁系统配料烧结；所得浸出液用CaO或Ca(OH)₂ 进行调碱沉锌，使锌以氧化锌形式沉淀，铅和镉与锌共沉淀富集于氧化锌精矿中；沉锌后液用CO₂气体进行调酸沉钙，用以脱除沉锌过程中引入的钙离子，并实现配合剂再生，再生后的配合剂溶液可返回浸出过程直接利用，沉钙过程可产出活性CaCO₃副产品。

具体工艺过程及参数如下：

1浸出

钢铁厂含锌烟尘中锌主要以氧化锌（ZnO）形式存在，少量以铁酸锌（ZnFe₂O₄）形式存在，锌在浸出过程中主要反应如下：

（1）；

（2）。

锌浸出的同时，铅和镉的氧化物溶解进入浸出液：

（3）；

（4）。