一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法技术

一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法，包括如下步骤：（1）将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂配料；（2）于950℃～1300℃、空气过剩系数1.1～1.8的氧化性气氛下煅烧15～60分钟，制成熟渣；（3）将熟渣直接粉磨为80微米筛余小于12wt%的粉料；或将熟渣按熟渣60～99wt%,加辅料1～40wt%,一起粉磨为80微米筛余小于12wt%的粉料，即成。本发明专利技术方法简单、实用，且无二次污染；有效利用锌酸浸渣生产抗水抗盐蚀胶凝材料及建材制品，既能为基建工程提供优质的材料，又可大幅减少传统的胶凝材料及建材制品的生产过程对环境资源和能源的消耗及环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法
本专利技术涉及环保利废领域，尤其涉及一种以氧化锌精矿为原料的湿法炼锌工艺的酸浸废渣重金属无害化处理制取新型硫酸盐胶凝材料的方法。
技术介绍
电解锌是现代经济建设中不可或缺的一种金属材料，但电解锌生产过程中产生的废渣—锌酸浸渣等对环境水、土的污染已触目惊心，早已触发大量的群体事件，引起了政府的高度重视，对锌渣的有效治理也已成为了许多局域环境的重大难题，亦列入国家863重点工程课题研究得以验收，但各地电解锌酸浸渣的处理，至今仅限于筑库填埋和锌酸浸渣中的有价金属的提取。客观上，电解锌因所用的原料不同、工艺方法不同，导致产生了不同矿物成份的不同的电解锌酸浸渣。当前，我国电解锌生产工艺流程主要可以分为两大类，以中国“锰三角”电解锌生产为例，按原料不同，生产工艺分为两类。第一类，是以次氧化锌为原料的生产工艺，包括的工序为碱洗、中性浸出、氧化除铁、酸性浸出、中性浸出液净化、锌电积、锌熔铸工序。以次氧化锌为主要原料的工艺方法产生的锌酸浸渣含大量的锌、铅等重金属元素，主要矿物成份为硫酸铅和硫化锌，同时含有一定量的稀贵金属如In、Ga、Ge、Ag等，属一类危害固体废弃物。这类锌酸浸渣当前的资源化合理利用方法主要集中在提取有价金属，且一直是国内外的研究热点之一。目前国内外对于这类锌酸浸渣的资源化利用工艺主要有：（1）高温还原法高温还原法主要是在高温条件下利用还原介质例如煤粉等对铁酸锌等进行还原，使之进入烟气或熔体中进行回收，包括回转窑法（又称威尔兹法）、氯化烟化法、硫酸化焙烧法、熔炼法、奥斯麦特技术等。我国主要采取回转窑法，如吉首的吉庄环保、建磊等用回转窑在处理酸浸渣，效果不理想，废气SO2排放极难处理且腐蚀大、废渣仍需填埋或找出路，主要是以国家补贴来生存。客观上二次污染或多次污染的问题严重存在。（2）高温高酸浸出法以高温（95℃-100℃）强酸（浸出终点残酸大于40g/L）浸出的湿法工艺对锌酸浸渣进行处理。但浸出同时，溶液中含有大量的铁离子，根据溶液中除铁工艺的不同，高温高酸浸出法又可细分为黄钾铁矾法、针铁矿法和赤铁矿法三种。目前该工艺主要是国外例如挪威、澳大利亚等国家使用较多，处理过程中环保难度大。（3）浮选法浮选回收酸浸渣中银的方法于1973年在日本用于工业生产，随后在1978年又提出了硫酸化焙烧锌酸浸渣再浮选银工艺。我国株洲冶炼厂也在1982年开始采用浮选法回收锌酸浸渣中的银。浮选回收银工艺是在酸性条件下，利用硫化矿捕收剂，捕收浮选将含银的硫化矿物，以达到富集回收银矿物的目的。由于浮选法具有投资少、效果好、流程简单等优点，世界上很多国家如比利时、日本、加拿大等都采用浮选法回收银。但客观上存在二次污染和多次废渣的处理问题。（4）氨浸法利用氨的选择性浸出，将锌酸浸渣中的锌全部浸出，通过相关工艺制成高纯氧化锌、纳米氧化锌或立德粉等相关材料，具有经济价值，但环保难度与废渣的处理仍是问题。(5)其他方法主要有全湿法工艺及堆浸法，在国内的某些企业有所应用，但其具有流程长、投资大、二次污染大等缺点。显然，尽管存在不同程度的二次污染和剩余废渣的处理，以次氧化锌为原料的工艺方法产生的锌酸浸渣因含有价金属较高而可以用不同的方法再利用。第二类，是以氧化锌精矿为原料的—氧化锌湿法炼锌的生产工艺，其分为浸出、溶液净化、电解沉积、阴极锌熔铸四个工序。浸出工序：氧化锌精矿粉通过一段中性浸出后矿浆送去中性浓密机沉清，得到的中性上清液送去净化。中性浓密底流进行二段酸性浸出。反应原理如下：ZnO+H2SO4→ZnSO4+H2O+20.8千卡Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑+37.2千卡经酸性浸出后得到的矿浆进行酸性浓密，上清液返回中性浸出用，底流经压滤后，得到的滤液返回中性浸出用，经压滤后的浸出渣—锌酸浸渣，送至渣库填埋。氧化锌精矿原料中作为杂质而存在的氧化亚铁、氧化铁、氧化铜、氧化镉、氧化镍等生成硫酸盐进入溶液中，高铁盐一般反应终点可以水解为沉淀。CuO+H2SO4→CuSO4+H2OFeO+H2SO4→FeSO4+H2OFe2O3+H2SO4+H2→2FeSO4+3H2OCdO+H2SO4→CdSO4+H2ONiO+H2SO4→NiSO4+H2O浸取溶液净化工序：净化主要采取锌粉置换的方法，按金属活波性由左至右逐渐降低。可以除去铜、镉等低温杂质，钴、镍等高温杂质。置换反应如下：CdSO4+Zn→ZnSO4+Cd↓NiSO4+Zn→ZnSO4+Ni↓然后压滤分离，提纯的ZnSO4溶液再送去电解。从浸出车间得到的中性上清溶液含有较多的杂质，送到净化工段后经过一段净化，除去铜、镉等低温杂质，二段除去钴、镍等高温杂质。为了使溶液更纯净和保证电解电流效率，一般工程设计四段深度净化。净化后的ZnSO4溶液（新液）送去电解，净化渣—铜镉渣,送临时渣库堆存，用于提取有价金属。电解沉积工序：经净化后的ZnSO4新液在电解槽中通入直流电，采用铅-银-钙合金做阳极，纯铝板做阴极，在450-560安/每平米的电流作用下析出单质锌沉积在阴极板上，经剥离后送到熔铸工段。阴极锌熔铸工序：电解得到的阴极锌片在熔解电炉中熔化，铸锭成产品销售，在铸锭过程中，为降低锌的熔点和便于锌液分离，加入氯化氨，产生的熔铸渣—浮渣,做副产品销售，或提取有价金属。以焙烧氧化锌精矿为原料的工艺方法产生的锌酸浸渣的主要矿物成份为硫酸钙、黄钾铁矾和较少量的铁酸锌等，并含少量的铅、镉、砷、硒、钒、铬、铜等重金属元素。这类锌酸浸渣因其实际上没有锌、铅及稀贵金属提取价值，又含有少量的多种重金属离子列为危险固废物，采取的处置方式实际上仅仅是渣库填埋覆盖，但现实是，既便是严谨细致的安全填埋处理亦已产生了不可忽视的地下水和土壤的长期的重金属污染，迫切需要一种可固化、钝化稳定其中的重金属、并能有效的资源化利用其中的主要组成矿物硫酸钙、黄钾铁矾或/和铁酸锌等矿物原料的新的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法，可有效钝化、固化锌酸浸渣中的重金属，并能有效资源化利用锌酸浸渣中的硫酸钙、黄钾铁矾、铁酸锌等矿物，制取硫酸盐胶凝材料。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法，以硅铝酸盐材料作为锌酸浸渣中重金属离子的固化稳定剂，以钙质材料作为锌酸浸渣的活化剂，经配料、均质、高温氧化性气氛煅烧制成熟渣，再经粉磨制成硫酸盐胶凝材料，具体主要包括如下步骤：（1）生物料制备：将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂按质量比为电解锌酸浸渣45～85:固化稳定剂5～20:活化剂10～40的比例配料；若所用原料尺寸较大，可预先破碎至粒径30mm以下；根据步骤（2）中所用设备的不同，步骤（1）中分别作如下处理：当步骤（2）中煅烧采用JT固废立式窑，配料中外加燃煤一起粉磨，外加燃煤质量为电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂的总质量的3～18%。利用陈放结块电解锌酸浸渣时，将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤一起配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，喷加相当于粉料质量5～13%的水，用成球盘成型为3～20mm的颗粒料。利用新鲜湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）生物料制备：将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂按质量比为电解锌酸浸渣45～85:固化稳定剂5～20:活化剂10～40的比例配料；根据步骤（2）中所用设备的不同，步骤（1）中分别作如下处理：当步骤（2）中煅烧采用JT固废立式窑，配料中外加燃煤一起粉磨，外加燃煤质量为电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂的总质量的3～18%；利用陈放结块电解锌酸浸渣时，将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤一起配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，喷加相当于粉料质量5～13%的水，用成球盘成型为3～20mm的颗粒料；利用新鲜湿态的电解锌酸浸渣时，先将块粒状的重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤经一级配料，粉磨至80微米筛余小于30wt%，得混合粉料；再将混合粉料与新鲜湿态的电解锌酸浸渣及其它粉状原料，经二级配料、辗压混合均质为塑性物料，然后成型为直径10～30mm的物料；当煅烧采用隧道窑时，配料中外加燃煤一起粉磨，外加燃煤质量为电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂的总质量的3～18%；利用陈放结块电解锌酸浸渣时，将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤一起配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，外加相当于粉料质量8～18%的水，成型为砖块状物料；利用新鲜湿态的电解锌酸浸渣时，先将块粒状的重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤经一级配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，再与新鲜湿态的电解锌酸浸渣及其它粉状原料，经二级配料、辗压混合均质为塑性物料，然后成型为砖块状物料；当釆用新型干法旋窑生产线煅烧时，配料时不需要添加燃煤；利用陈放结块电解锌酸浸渣时，将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂混合粉磨至80μm筛余小于30%；当利用新鲜的电解锌酸浸渣时，以两级配料方式均质：先将块粒状的物料重金属离子固化稳定剂、活化剂按比例配料，粉磨至80微米筛余小于30wt%，得混合粉料；再将湿态新鲜的电解锌酸浸渣、混合粉料按比例配料，再均质为塑性物料；（2）熟渣制备：将步骤（1）所制备的生物料或成型物料，于950℃～1300℃、空气过剩系数1.1～1.8的氧化性气氛下煅烧15～60分钟，制成熟渣；当采用新型干法旋窑系统煅烧，生物料粉入干法旋窑预热器再自然入回转窑内煅烧为熟渣；当采用JT固废窑或隧道窑煅烧，成型物料入JT固废窑或隧道窑内煅烧为熟渣；（3）硫酸盐胶凝材料的制成：将步骤（2）所制得的熟渣直接粉磨为80微米筛余小于12wt%的粉料；或将步骤（2）所制得的熟渣按熟渣60～99wt%,加辅料即活性硅铝酸盐材料、潜在活性硅铝酸盐材料或/和调凝剂1～40wt%,一起粉磨为80微米筛余小于12wt%的粉料，即制成抗水抗盐蚀的硫酸盐胶凝材料。...

【技术特征摘要】
1.一种用电解锌酸浸渣无害化制硫酸盐胶凝材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）生物料制备：将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂按质量比为电解锌酸浸渣45～85:固化稳定剂5～20:活化剂10～40的比例配料；根据步骤（2）中所用设备的不同，步骤（1）中分别作如下处理：当步骤（2）中煅烧采用JT固废立式窑时，配料中外加燃煤一起粉磨，外加燃煤质量为电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂的总质量的3～18%；利用陈放结块电解锌酸浸渣时，将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤一起配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，喷加相当于粉料质量5～13%的水，用成球盘成型为3～20mm的颗粒料；利用新鲜湿态的电解锌酸浸渣时，先将重金属离子固化稳定剂、活化剂和燃煤中的块粒状原料经一级配料，粉磨至80微米筛余小于30wt%，得混合粉料；再将混合粉料与新鲜湿态的电解锌酸浸渣、以及重金属离子固化稳定剂、活化剂和燃煤中的粉状原料，经二级配料、辗压混合均质为塑性物料，然后成型为直径10～30mm的物料；当煅烧采用隧道窑时，配料中外加燃煤一起粉磨，外加燃煤质量为电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂的总质量的3～18%；利用陈放结块电解锌酸浸渣时，将电解锌酸浸渣、重金属离子固化稳定剂、活化剂、燃煤一起配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，外加相当于粉料质量8～18%的水，成型为砖块状物料；利用新鲜湿态的电解锌酸浸渣时，先将重金属离子固化稳定剂、活化剂和燃煤中的块粒状原料经一级配料，混合粉磨至80微米筛余小于30wt%，制成粉料，再与新鲜湿态的电解锌酸浸渣、以及重金属离子固化稳定剂、活化剂和燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，
申请(专利权)人：湖南省小尹无忌环境能源科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43