次氧化锌中镉、锌回收方法研究

赵晨晨

长岭炼化岳阳工程设计有限公司，湖南 岳阳 414012

摘要：次氧化锌烟尘主要来自于铅、锌、铜等火法冶炼厂。由于其成分复杂，传统酸浸出法回收有价金属的成本较高。研究以氨水-碳酸铵-蒸馏水体系为浸出剂，采用常温常压氧化氨浸工艺，考察了氨水浓度、铵离子浓度、液固比、氧化剂浓度、浸出时间等因素对镉锌浸出率的影响，正交实验结果表面次氧化锌固体氧化氨浸的最佳浸出条件是：氨水浓度4.5 mol/L、铵离子浓度5.0 mol/L、(NH₄)₂S₂O₈ 质量浓度40 g/L、液固比6:1，镉的浸出率93.69%，锌浸出率91.66%。

关键词：次氧化锌；镉；回收；氨浸

本课题结合以提取金属镉为重点，研究从次氧化锌中连续提取有价金属的新工艺，有利于充分利用矿产资源，改善生态环境，降低生产成本，提高企业科技含量。对次氧化锌综合回收研究，不仅是对二次资源的充分利用，而且有利于环境保护，是资源可持续发展的必然要求，也是循环经济发展的必然要求。

1实验研究

1.1浸出工艺的选择

从次氧化锌中回收有价金属最常用的方法是酸浸法，但其浸出液杂质含量一般较高，不利于后续处理，流程长、经济效益差。而氨浸法的浸出液，杂质含量相对较低，且污染小、投资少。但仅使用氨水和碳酸铵作为浸出剂时浸出率不高。

本实验采用氨浸法，并以镉的浸出率为主要考察目标。本文中在氨水和碳酸铵体系中加入氧化剂(NH4)₂S₂O₈，从而提高了浸出剂的反应能力，缩短浸出工序的时间，提高浸出率的工艺。

1.2实验原料及方法

1.2.1实验样品次氧化锌的化学组成

表1是本实验所用样品次氧化锌的主要化学成分。其中锌主要以锌主要以Zn、ZnO和少量ZnSO₄ 的形式存在，铜和镉主要以单质及其氧化物的形式存在。

表1 样品次氧化锌化学成份

组成 Pb Zn Cd Fe Ca As In

含量% 29.3 27.5 1.4 4.47 1.73 0.4 0.02

1.2.2主要实验试剂及仪器

主要试剂：氨水、碳酸铵、过硫酸铵、盐酸等，均为分析纯试剂，0.05mol/LEDTA标准溶液，0.01mol/L醋酸锌标准溶液，乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH5.6-6.0），XO（二甲酚橙）指示剂。

主要仪器：集热式恒温加热磁力搅拌器、酸式滴定管、抽滤设备、烧杯等。

1.2.3实验步骤

配置不同浓度的浸出剂。每种浓度的浸出剂根据液固比加人烧杯，计时开始，搅拌并缓缓加入铜镉渣矿粉及氧化剂(NH₄)₂S₂0₈，室温下搅拌，然后浆料抽滤，洗涤滤渣，然后用EDTA络合滴定法测定滤液中的锌含量，用碘化钾析出EDTA络合滴定法测定滤液中的镉含量。

2单因素实验考查

2.1氨水浓度对锌、镉浸出率的影响

在室温，反应时间1h，C(NH₄⁺)=5.0mol/L，ρ[(NH₄)₂S₂O₈]=30g/L，液固比5:1，搅拌速度为500 r/min时，考察了氨水浓度对锌、镉浸出率的影响。镉和锌的浸出率随着氨水浓度的增加而逐渐增大。当氨水浓度达到约4.0 mol/L时，继续提高氨水浓度锌的浸出率甚至略有下降，而镉的浸出浓度下降明显。以镉的浸出率为优先条件，因此，选择氨水浓度4.0 mol/L为最佳条件。

2.2铵离子浓度对镉、锌浸出率的影响

在室温，反应时间1h, 氨水浓度4.0 mol/L，ρ[(NH₄)₂S₂O₈]=30g/L，液固比5：1，搅拌速度为500 r/min时，考察了铵离子浓度对浸出效果的影响。当铵离子浓度小于4.5 mol/L时，镉和锌浸出率都上升；之后锌的浸出率开始下降。当铵离子浓度达到5.0 mol/L时镉浸出率达到最大。以镉的浸出率最大做优先考虑。在此时达到浸出的最佳pH值，继续提高铵离子浓度浸出率反而下降。

2.3 (NH₄)₂S₂O₈浓度对镉、锌浸出率的影响

在室温下，反应时间1h, 氨水浓度4.0 mol/L，c(NH₄⁺)=5.0mol/L，液固比5：1，搅拌速度为500 r/min时，考察了(NH₄)₂S₂O₈浓度对锌、镉浸出率的影响。随着(NH₄)₂S₂0₈浓度的增加锌、镉浸出率也逐渐提高。但是随(NH₄)₂S₂0₈浓度的继续提高，锌、镉的浸出率略有下降。这可能是由于铁在氧化作用下也被浸出并形成Fe(OH)₃，裹挟着少量的锌和镉形成沉淀，造成锌和镉的浸出率略有下。因此，(NH₄)₂S₂0₈的最佳浓度为30 g/L。

2.4液固比对镉、锌浸出率的影响

在室温下，反应时间1h，氨水浓度4.0 mol/L，c(NH₄⁺)=5.0mol/L，ρ[(NH₄)₂S₂O₈

]=30g/L，搅拌速度为500 r/min时，考察了液固比对锌、镉浸出率的影响。随液固比的增加锌、镉浸出率逐渐增大。镉和锌的浸出率都在液固比达到6：1时达到最大，当液固比超过5:1后，浸出率增加不再明显。液固比为7:1时镉和锌的浸都出现了下降，液固比高将会稀释锌、镉浓度，且增大了浸出液的量，总和考虑选择液最佳固比6：1。

2.5浸出时间对镉、锌浸出率的影响

在室温下， 氨水浓度4.0 mol/L，c(NH₄⁺)=5.0mol/L，ρ[(NH₄)₂S₂O₈]=30g/L，液固比6:1搅拌速度为500 r/min时，考察了不同浸出时间的影响。当浸出时间为60min时，镉的进出率最大。因此选60 min为最佳浸出时间。

3 从浸出液中制取镉

从浸出液中制取镉常用锌粉置换或萃取的方法实现锌和镉和分离，实验表明在综合利用的工艺流程中，要使沉淀分离后的滤液中不引入新的杂质，只能以Zn 作为置换剂来考虑。

镉以硫酸镉的形式存在于酸浸液中，利用置换反应制取海绵镉，过滤后将滤渣洗涤、干燥后制得金属镉的粗产品，滤液后续另行处理。

通过对浸出剂的用量、反应时间、浸出温度，还原方式和萃取剂种类的影响，探索次氧化锌中有价金属回收的优化工艺。得出对锌片最佳置换条件为：每次取200ml含镉溶液，锌片用量等于理论用量的1.5倍，反应时间为0.8h ，锌片大小为1.0 cm² 左右，搅拌器转速300 r/ min ，实验结果令人满意，每次镉置换率均较高，且得到海绵镉纯度都在90 %以上。

4 结论

（1）在实验规模为10g，搅拌速度为500 r/min，反应时间1h时，对次氧化锌氧化氨浸的最佳浸出条件是：氨水浓度4.5mol/L、铵离子浓度5.0 mol/L、(NH₄)₂S₂O₈ 质量浓度40g/L 、液固比6:1。在最佳工艺条件下镉的浸出率93.69 %，锌浸出率91.66 %。

（2）采用氧化氨浸工艺处理铜镉渣具有选择性高、浸出温度低、浸出速率快、固液易于分离、浸出率较高、浸出过程对环境较友好和浸出液净化除杂较为容易等优点。

（3）在氨性浸出剂中加入过硫酸铵作为铜镉渣中金属单质的氧化剂可提高浸出剂的反应能力，提高浸出率，缩短浸出工序的浸出时间。

（4）从浸出液中置换镉的过程中，要使沉淀分离后的滤液中不引入新的杂质,只能以Zn作为置换剂来考虑，在最佳工艺条件下纯度可提高到90%以上。

参考文献：

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