專利名稱：從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種從高爐瓦斯灰(泥)中提取金屬銦、鋅、鉍的方法。
背景技術(shù)：
在高爐煉鐵的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)高爐產(chǎn)出的荒煤氣進(jìn)行除塵過(guò)程而產(chǎn)生的固體廢棄物，用干法布袋除塵器捕收的俗稱瓦斯灰，用濕法收塵器捕收的俗稱瓦斯泥。瓦斯灰(泥)為微粒物料，化學(xué)成分比較復(fù)雜，除鐵之外，尚含有未燃燒完全的炭和鋅、鉛、銦等少量有色金屬。如某鋼鐵公司所產(chǎn)煉鐵煙塵的物質(zhì)組成為Fe28％，C18％，Zn9％，Pb1％，In0.012％，S0.6％，SiO29％，CaO6％，Cl1～2％，水份5-50％。
人們一向認(rèn)為瓦斯灰較難利用或者利用價(jià)值不大，將之丟棄堆存于周圍山地，長(zhǎng)期風(fēng)吹雨淋，任意飄揚(yáng)流失，對(duì)周圍環(huán)境造成較大污染。中國(guó)鋼產(chǎn)量約為每年4億噸，居世界首位，一年產(chǎn)出的高爐煉鐵煙塵約280萬(wàn)噸(干基)，全世界的煙塵產(chǎn)出量更大。隨著世界各國(guó)對(duì)環(huán)保要求的提高，對(duì)高爐煉鐵煙塵的無(wú)害化、資源化處理日益迫切。
特別應(yīng)當(dāng)指出的是，銦為現(xiàn)代電子工業(yè)、通訊工業(yè)等行業(yè)中一種十分重要的金屬材料，價(jià)值是鋅、鉛等常見(jiàn)有色金屬的幾十甚至幾百倍，如能開(kāi)發(fā)出從高爐瓦斯灰中提取高純銦的技術(shù)，意義重大。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中，從瓦斯灰(泥)中提取高純銦的技術(shù)，至今未見(jiàn)報(bào)道。為便于敘述起見(jiàn)，以下瓦斯灰均包含瓦斯泥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提出一種從高爐煉鐵的瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)這種固體廢棄物的無(wú)害化和資源化處理，并能產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明提出的這種從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于它含如下步驟(1)將瓦斯灰用回轉(zhuǎn)窯加入焦粉和添加劑進(jìn)行還原揮發(fā)，使銦、鋅、鉛、鉍呈氣態(tài)氧化物形態(tài)富集，轉(zhuǎn)移于煙氣，鐵金屬則進(jìn)入爐渣再回收；回轉(zhuǎn)窯中加入的添加劑為石英或灰石，添加量按渣堿度予以控制。
(2)對(duì)煙氣進(jìn)行收塵處理捕集鋅氧粉，達(dá)標(biāo)廢氣排放；(3)對(duì)鋅氧粉進(jìn)行濕法脫氯，具體做法是加入適當(dāng)NaOH液，95℃的溫度下反復(fù)洗滌。
(4)對(duì)脫氯后的產(chǎn)物進(jìn)行中性酸浸，控制pH值為5.2-5.4，將較易溶于酸的鋅等金屬熔浸進(jìn)入中性液中，銦、鉛、鉍則留于中性渣中；(5)對(duì)中性液進(jìn)行凈化以除去殘留的鐵和鎘等，然后電解得鋅片，進(jìn)而熔鑄得鋅錠產(chǎn)品；(6)對(duì)中性渣加入濃硫酸進(jìn)行二次高溫強(qiáng)酸浸出，浸渣回收鉍和鉛。浸出液為含銦料液，用P204萃取，用鹽酸進(jìn)行反萃取，經(jīng)置換、熔鑄得粗銦，再經(jīng)真空蒸餾脫雜和電解處理得4N-5N高純銦產(chǎn)品。
萃取作業(yè)中的萃取余液返回上道中性浸出作業(yè)。
二次酸浸作業(yè)的條件為起始H2SO43-4N，95℃。
(7)提銦后的浸渣再用鹽酸浸出、鐵屑置換回收金屬鉍，浸出殘?jiān)鼮槌Ｒ?guī)煉鉛原料。
本發(fā)明將有色冶煉工藝中成熟的回轉(zhuǎn)窯還原揮發(fā)技術(shù)移植于處理黑色冶煉的固廢物，使用巧妙的工藝配方和合理的設(shè)備改造，保證了高效、連續(xù)和大規(guī)模地生產(chǎn)，產(chǎn)出富集比達(dá)五倍以上的含銦氧化鋅粉，為下步的濕法提取奠定了基礎(chǔ)?；剞D(zhuǎn)窯還原揮發(fā)處理煉鐵煙塵所得氧化鋅粉是一種淡綠色粉末，除含有色金屬鋅、鉛、銦外，還含有5-9％的有害雜質(zhì)——氯和氟。現(xiàn)有煉鋅廠皆不能直接使用此類原料來(lái)生產(chǎn)電鋅，而只能用之生產(chǎn)硫酸鋅，二種產(chǎn)品價(jià)值相差巨大。本發(fā)明則能從氧化鋅粉直接生產(chǎn)出電鋅的，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)的重大突破。本發(fā)明對(duì)含銦浸出液采用變價(jià)化合物還原—P204萃取—置換工藝，可以經(jīng)濟(jì)有效地提取銦，使工藝順暢，得到含In＞99％的粗銦?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)粗銦的提煉采用化學(xué)精煉—多次電解的工藝，費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，而且難以得到5N級(jí)的高純銦，本發(fā)明采用直空蒸餾—電解工藝做到了較低成本獲得質(zhì)量穩(wěn)定的4N-5N高純銦。
本發(fā)明亦可應(yīng)用于處理煉鋼電爐煙塵、其它氧化鋅物料等而回收鋅、銦等金屬。


附圖為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例一 以上文提到的某鋼鐵公司所產(chǎn)煉鐵煙塵(瓦斯泥)為例，其物質(zhì)組成為Fe28％，C18％，Zn9％，Pb1％，In0.012％，S0.6％，SiO29％，CaO6％，Cl1％，水份30％。
將這樣的瓦斯泥與焦粉按100∶35的比例混勻，同時(shí)加入灰石粉作為添加劑，用φ2.1×32M回轉(zhuǎn)窯在1200℃溫度下進(jìn)行還原揮發(fā)處理，加料量為混合物料～100t/d，焦粉～35t/d，產(chǎn)出鋅氧粉～10t/d，其成分為Zn～55％±，Pb～9％±，Bi～0.6％，In～0.07％±，CL6-9％，窯渣含Zn＜0.5％，Pb＜0.2％，In＜0.002％，窯渣用弱磁選機(jī)進(jìn)行磁選，得到含F(xiàn)e＞55％鐵精礦出售，非磁選產(chǎn)物外售水泥廠配料，含金屬的揮發(fā)回收率為Zn～85％，Pb～80％，In～70％，Bi～70％。
對(duì)高氯鋅氧進(jìn)行堿洗脫氯，工藝控制條件為加入適當(dāng)NaOH，控制洗液PH＞10，溫度95℃，反復(fù)洗滌多次至CL＜0.05％。
用鋅電解溶液(Zn50g/L，H2SO4150g/L)對(duì)脫氯后鋅氧粉進(jìn)行中性浸出，控制浸出終點(diǎn)pH5.2-5.4，使＞95％的鋅被溶浸進(jìn)入溶液，而讓In、Pb殘留于中性渣中。
含鋅浸出液用常規(guī)的氧化除Fe、加鋅粉置換除Cd、Ni、Co等而得凈液，再用常規(guī)的鋅電積方法產(chǎn)出鋅片，熔鑄得鋅錠，同時(shí)產(chǎn)出廢電解液返供中性浸出。
對(duì)中性浸出渣進(jìn)行高溫、高酸二次溶浸、控制工藝條件為始酸H2SO43-4N，溫度95℃，時(shí)間6h，讓中性浸出渣中的In和Zn盡可能溶浸進(jìn)入溶液，Pb則殘留于酸性殘?jiān)小?br> 對(duì)含In～500mg/L，Zn～80g/L，H2SO4～2N的溶浸液進(jìn)行Fe3+→Fe2+的還原，在水平箱式混合澄清槽中加入30％P204+煤油進(jìn)行多級(jí)萃取，用8NHCL多級(jí)反萃取，并控制萃取和反萃取的相比，得到含In25～50g/L的高銦液。
用堿調(diào)整高銦反萃液的pH至2.5，加入鋁片進(jìn)行置換反應(yīng)而產(chǎn)出粗銦。
對(duì)粗銦壓團(tuán)—熔鑄而產(chǎn)出含In＞99.5％之粗銦。
將粗銦通過(guò)真空蒸餾去除雜質(zhì)后，按常規(guī)工藝進(jìn)行電解精煉，產(chǎn)出含In99.993-99.999％之高純銦。
提銦后的酸性殘?jiān)沙豀Cl浸出，讓Bi溶浸進(jìn)入溶液，通過(guò)鐵板置換而回收得海綿鉍，熔鑄成粗鉍，經(jīng)用常規(guī)火精煉產(chǎn)出精鉍。HCl溶浸后的殘?jiān)鞒煞譃镻bSO4，含Pb＞35％，可作鉛原料外售給煉鉛廠。
實(shí)例二 另一鋼鐵廠瓦斯灰，成分為，％Fe36，C20，Zn6.5，Pb1，CaO8，SiO23，In0.01，Cl1，水份15％。將其按瓦斯灰∶焦粉＝100∶30的比例(并配入少量高硅氧化鋅礦)而加入φ2.5×38M回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行還原揮發(fā)。日處理瓦斯灰150噸，所得鋅氧粉成分約為％Zn～50，Pb～10，In～0.06，CL6。對(duì)該鋅氧粉及窯渣的處理與實(shí)例一相同，并據(jù)此產(chǎn)出鐵精礦、鋅、銦金屬錠和鉛渣。
權(quán)利要求
1.一種從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于它含如下步驟(1)將瓦斯灰用回轉(zhuǎn)窯加入焦粉和添加劑進(jìn)行還原揮發(fā)，使銦、鋅、鉛、鉍呈氣態(tài)氧化物形態(tài)富集，轉(zhuǎn)移于煙氣，鐵金屬則進(jìn)入爐渣再回收；(2)對(duì)煙氣進(jìn)行收塵處理捕集鋅氧粉，達(dá)標(biāo)廢氣排放；(3)對(duì)鋅氧粉進(jìn)行濕法脫氯；(4)對(duì)脫氯后的產(chǎn)物進(jìn)行中性酸浸，控制pH值為5.2-5.4，將較易溶于酸的鋅等金屬熔浸進(jìn)入中性液中，銦、鉛、鉍則留于中性渣中；(5)對(duì)中性液進(jìn)行凈化以除去殘留的鐵和鎘等，然后電解得鋅片，進(jìn)而熔鑄得鋅錠產(chǎn)品；(6)對(duì)中性渣加入濃硫酸進(jìn)行二次高溫強(qiáng)酸浸出，浸渣回收鉍和鉛。浸出液為含銦料液，用P204萃取，用鹽酸進(jìn)行反萃取，經(jīng)置換、熔鑄得粗銦，再經(jīng)真空蒸餾脫雜和電解處理得4N-5N高純銦產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于提銦后的浸渣再用鹽酸浸出、鐵屑置換回收金屬鉍，浸出殘?jiān)鼮槌Ｒ?guī)煉鉛原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于回轉(zhuǎn)窯中加入的添加劑為石英或灰石，添加量按渣堿度予以控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于萃取作業(yè)中的萃取余液返回上道中性浸出作業(yè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于二次酸浸作業(yè)的條件為起始H2SO43-4N，95℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從高爐瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，其特征在于對(duì)鋅氧粉進(jìn)行濕法脫氯做法是加入適當(dāng)NaOH液，95℃的溫度下反復(fù)洗滌。
全文摘要
本發(fā)明是一種高爐從瓦斯灰中提取金屬銦、鋅、鉍的方法，步驟是瓦斯灰加焦粉和添加劑用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行還原揮發(fā)，使銦、鋅、鉛、鉍呈氣態(tài)氧化物富集于煙氣，鐵進(jìn)入爐渣；對(duì)煙氣進(jìn)行收塵得鋅氧粉；對(duì)鋅氧粉進(jìn)行濕法脫氯，加入適當(dāng)NaOH液，95℃的溫度下反復(fù)洗滌；對(duì)脫氯后的產(chǎn)物進(jìn)行中性酸浸，將較易溶于酸的鋅等金屬溶浸進(jìn)入中性液中，銦、鉛、鉍則留于渣中；對(duì)中性液進(jìn)行凈化以除去殘留的鐵和鎘，然后電解得鋅產(chǎn)品；對(duì)中性渣加入濃硫酸進(jìn)行二次高溫強(qiáng)酸浸出，浸渣回收鉍和鉛。浸出液為含銦料液，用P
文檔編號(hào)C22B30/00GK101078053SQ20071006600
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月23日
發(fā)明者王樹(shù)楷, 王浩洋 申請(qǐng)人:王樹(shù)楷