[发明专利]从含锌冶金粉尘中选择性浸出锌的方法

说明书

本发明涉及从含锌冶金粉尘中选择性浸出锌的方法，其采用丁酸水溶液作为浸出剂处理含锌冶金粉尘1～10h；酸水溶液的浓度为1.0mol/L以上；酸固化学计量比为50％以上；酸固化学计量比是假设所述含锌冶金粉尘中的铁元素全部为二价铁，酸摩尔数的二分之一与含锌冶金粉尘中锌和铁的摩尔总数的比值。本方法不但能够有效的回收利用粉尘中的金属元素，而且能够高效的去除锌，为冶金废弃物的综合利用和再资源化提供了新的手段；同时，在用酸浸出锌的同时也会产生氢气，收集起来可以作为清洁能源加以利用；本发明的实施可带来良好的经济和社会效益。

技术领域

本发明涉及从含锌冶金粉尘中选择性浸出锌的方法，属于对含锌冶金粉尘的处理和资源化利用领域。

背景技术

在钢铁冶金及各种合金材料的生产中，铁矿石及其他原材料中的氧化锌在高温下被还原为锌蒸气，在随炉顶气体排出过程中重新氧化后富集在粉尘中。碱性吹氧转炉和电弧炉炼钢过程中，锌的来源则主要是回炼的废钢，如镀锌铁皮。例如，生产每吨钢的同时会产生大约7～15千克的碱性吹氧转炉灰成为固体废弃物。这些冶金粉尘可以用干法，如布袋过滤器，静电沉降器等分离得到干粉，如果采用湿式分离技术则可得到污泥，或经压滤脱水后成为滤饼。据估计，世界上每年会产生5-7百万吨的碱性吹氧转炉污泥。

由于其重金属组分化合物，含锌冶金粉尘通常被归为危险废弃物。如果无法循环利用，这些粉尘就会对环境造成严重的威胁。由于锌含量过高，这些冶金粉尘不能直接循环利用，便常年堆积在土地上，不仅占用了大量的土地同时也造成环境污染。这些废弃物通常都是由细小颗粒组成，很容易释放到空气中，在堆放的过程中积累到土壤中。尽管金属锌是人类和植物体内所必需的，但浓度过高时仍可引起锌中毒。另一方面，这些含锌冶金粉尘含有大量的金属铁及/或其他有用的金属，是二级资源的重要来源，需要高效回收。回收资源的同时还可减少因堆积造成的运输和处理费用。因此，在有效去除这些粉尘中的锌的基础上将这些粉尘资源化回收利用是本领域亟需解决的问题。特别指出的是，含锌冶金粉尘的脱锌并不需要达到完全脱除，因为每个冶金过程都有一定的对原料中的锌含量的耐受性。

钢铁厂目前的除锌方法主要有:火法冶金、湿法冶金、火法与湿法联合处理法。火法冶金工艺要求的温度较高，所以成本高耗能高，劳动操作强度大且环境污染严重，因此有一定的局限性。相对来说，湿法冶金工艺操作简单，运行成本低，更为理想。湿法冶金有：酸浸法，碱浸法和生物浸出法。目前关于无机酸的研究较多，常用的无机酸有硫酸，硝酸和盐酸，虽然其除锌效果较好，但是除锌的同时也会除去大量的铁。Trung等人(Trung Z.H.,etal.,2011)采用硫酸浸出转炉污泥(锌和铁含量分别为2.74％和47.7％)中的锌，在1.0M酸浓度，液固比10，温度80℃和15min浸出时间内的锌去除率达到了70％，但铁的浸出率也同样约70％，需要通过后续的纯化试验去除铁。Langová等人(Langováet al.,2009)采用盐酸浸出平炉滤饼(锌和铁含量分别为14.1％和52.1％)中的锌，结果表明，0.3M酸浓度、260℃和100min条件下锌去除率为99％，同时伴随22％铁的去除。这不仅增加了酸的消耗，还增加了最后阶段金属回收的成本。此外，目前也出现了一些用草酸，柠檬酸和葡糖酸等浸取锌的研究，但均无法达到在相对较高的浸出锌的同时，具有低的铁去除率的效果，即浸取锌的选择性较差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一在于提供从含锌冶金粉尘中选择性浸出锌的方法，所述方法能够在相对较高的浸出锌的同时，具有低的铁去除率。

为此，本发明提供从含锌冶金粉尘中选择性浸出锌的方法，所述方法采用丁酸水溶液作为浸出剂处理含锌冶金粉尘1～10h，所述丁酸水溶液中还可添加乙酸、丙酸和戊酸中的一种或多种以形成混合酸水溶液；所述丁酸水溶液或混合酸水溶液的浓度为1.0mol/L以上；酸固化学计量比为50％以上。

混合酸的来源也可以是合成丁酸得到的未精制的粗酸，也可以是合成丁酸在精制过程中产生的废酸溶液。在所述混合酸中，以丁酸为主，其一般占总酸摩尔比不小于50％，例如不小于60％、不小于70％、不小于80％、不小于90％等。