精鎘渣中有價金屬分離技術(shù)研究

王建芳， 劉 倩， 孫強強

(1.商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院， 2.陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室， 陜西 商洛 726000)

精鎘渣中有價金屬分離技術(shù)研究

王建芳1,2， 劉 倩1， 孫強強1

(1.商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院， 2.陜西省尾礦資源綜合利用重點實驗室， 陜西 商洛 726000)

研究了從精鎘渣中分離金屬鎘、鉛、鉈、銅、鎳。精鎘渣在真空蒸餾爐中，通過控制溫度和真空度，實現(xiàn)主要金屬的分離。試驗結(jié)果：鎘環(huán)含鎘98%，鉛鉈渣餅含鉛52.21%、鉈42.10%，銅鎳渣含銅56.63%、鎳33.27%，提高了精鎘渣的經(jīng)濟(jì)價值。

粗鎘； 精鎘渣； 有價金屬； 真空蒸餾； 分離

在粗鎘加工精鎘的過程中，會有大量精鎘渣產(chǎn)生。一個年產(chǎn)1 000 t精鎘的企業(yè)，每年產(chǎn)生的精鎘渣達(dá)20～30 t。由于，精鎘渣中含有鎘、銅、鉛、鉈、鎳等金屬，堆存不僅占用土地，而且污染環(huán)境；如果外售，部分金屬不計價，經(jīng)濟(jì)損失大。將精鎘渣中有價金屬分離是精鎘渣價值提高的關(guān)鍵[1-3]。本文

對精鎘渣中有價金屬的分離技術(shù)進(jìn)行研究，以實現(xiàn)其價值最大化。

1 精鎘渣中有價金屬的分離

1.1 精鎘渣成分

精鎘渣成分見表1。

表1 精鎘渣成分

由表1可知，精鎘渣的主要成分為鎘，銅、鉛、鉈、鎳各占2.5%左右。

1.2 分離原理

利用精鎘渣中鎘、銅、鉈、鎳、鉛的熔沸點不同，控制蒸餾溫度將其分離。精鎘渣中主要金屬的熔沸點見表2。

表2 精鎘渣中主要金屬的熔沸點 ℃

1.3 技術(shù)方案

制定兩個技術(shù)方案分離精鎘渣中的有價金屬，兩個方案的工藝流程見圖1、圖2。

圖1 方案一流程圖

圖2 方案二流程圖

1.4 設(shè)備

真空蒸餾爐、控制柜和水冷卻循環(huán)系統(tǒng)。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 方案一

取精鎘渣20 kg，放入真空蒸餾爐坩堝中蓋好蓋子。開啟真空泵，40 min后真空表顯示為8 Pa，開始升溫加熱，功率為35 kW，40 min后溫度達(dá)到600 ℃，恒溫1 h停爐冷卻。冷卻4 h后，打開真空爐，蒸出的環(huán)狀鎘餅重14.3 kg，蓋子和壁上的1.5 kg，總的質(zhì)量15.8 kg。坩堝鍋底渣重4.2 kg。蒸出的鎘環(huán)和蓋壁顆粒鎘成分見表3。

表3 方案一得到的鎘環(huán)和蓋壁顆粒鎘成分

由表3可知，精鎘渣在600 ℃恒溫蒸餾1 h，可將其中的鎘與鉈、鉛、鎳、銅分開。蒸出的鎘環(huán)和蓋壁顆粒鎘含鎘在98%以上。

將上組試驗產(chǎn)生的4.2 kg坩堝底渣放入精鎘爐中，蓋好蓋抽真空，15 min后真空表顯示4 Pa，開始加熱，功率為30 kW，維持20 min，然后調(diào)整功率為60 kW，溫度達(dá)到1 200 ℃后，恒溫1.5 h停爐冷卻，冷卻4 h后打開真空爐，蒸出的鉈鉛環(huán)重2.0 kg，坩堝底部銅鎳渣餅重2.2 kg。鉈鉛環(huán)和銅鎳渣餅的成分見表4。

表4 方案一得到的鉈鉛環(huán)和銅鎳渣餅成分

由表4可知，精鎘渣在1 200 ℃恒溫蒸餾1.5 h，可將其中的鉈、鉛與鎳、銅分離。蒸出的鉈鉛環(huán)含鉛52.21%，含鉈42.10%。殘留的銅鎳渣含銅56.63%，含鎳33.27%。

2.2 方案二

取精鎘渣20 kg放入精鎘爐中，蓋好蓋抽真空27 min，真空表顯示6 Pa后，開始加熱。功率為30 kW，維持22 min，然后調(diào)整功率為60 kW。當(dāng)溫度達(dá)到1 200 ℃后，恒溫1.5 h停爐冷卻。冷卻4 h后打開真空爐，蒸出的鎘鉈鉛環(huán)重16.9 kg，坩堝底部銅鎳渣餅重3.1 kg。方案二得到的鎘鉈鉛環(huán)和銅鎳渣餅成分見表5。

表5 方案二得到的鎘鉈鉛環(huán)和銅鎳渣餅成分

由表5可知，精鎘渣在1 200 ℃恒溫蒸餾1.5 h，可將其中的鎘、鉈、鉛與鎳、銅分離。蒸出的鎘鉈鉛環(huán)含鎘38.88%，含鉛25.20%，含鉈33.02%。殘留的銅鎳渣餅含銅52.25%，含鎳30.98%。

圖3 方案二得到的鎘環(huán)、鉛鉈渣餅、銅鎳渣餅

將上組試驗產(chǎn)生的16.90 kg鎘鉈鉛環(huán)放入真空蒸餾爐坩堝中蓋好蓋，開啟真空泵，18 min后真空表顯示為10 Pa，開始加熱升溫，功率為35 kW，28 min后溫度達(dá)到600 ℃，恒溫1 h后停爐冷卻4 h。冷卻結(jié)束后，打開真空爐，蒸出的鎘環(huán)重16.20 kg，坩堝鍋底渣重4.2 kg。蒸出的鎘環(huán)、鉛鉈渣餅、銅鎳渣餅實物見圖3。

鎘環(huán)和鉛鉈渣餅成分見表6。

表6 方案二得到的鎘環(huán)和鉛鉈渣餅成分

由表6可知，鎘鉈鉛環(huán)在600 ℃恒溫蒸餾1 h，可將鎘與鉈、鉛分開。蒸出的鎘環(huán)含鎘98.65%，殘留的鉛鉈餅含鉛44.6%，含鉈37.8%。

3 結(jié)論

方案一和方案二都能將精鎘渣中的主要有價金屬富集分離，分離得到的鎘、鉛、鉈和銅、鎳，繼續(xù)深加工更具有回收價值；外售時，金屬計價，效益顯著。

[1] 森維，孫紅燕，彭林，等. 從銅鎘渣中回收鋅、鎘、銅試驗研究[J].濕法冶金，2015，34(1)，29-31.

[2] 盧國儉，朱英杰，歐陽春. 銅鎘渣綜合利用研究[J].無機鹽工業(yè)，2014，46(7)，63-66.

[3] 程永強. 聯(lián)合法回收精鎘渣中鎘和鉈的生產(chǎn)實踐[J].有色礦冶，2010，26(4)，42-44.

湖北中興30億元投資鋰電池及正極材料項目

總投資30億元的新材料項目在湖北大冶開工。該項目由湖北中興新先進(jìn)材料有限公司投資建設(shè)，項目總投資30億元，項目投產(chǎn)后預(yù)計年產(chǎn)值12億元，年產(chǎn)1.2萬t鋰電池，利稅2億元，帶動就業(yè)500人。項目分三期建設(shè)，其中一期投資10億元，建成后將成為國內(nèi)最大的鋰電池正極材料生產(chǎn)基地，同時可生產(chǎn)多種類型的高端鋰電池正極材料，項目將與大冶漢龍汽車產(chǎn)業(yè)園實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)對接。

芯光潤澤第三代半導(dǎo)體碳化硅項目開工

廈門芯光潤澤科技有限公司第三代半導(dǎo)體SIC(碳化硅)功率模塊產(chǎn)業(yè)化項目開工。芯光潤澤公司成立于2016年3月，規(guī)劃總投資20億元，主要進(jìn)行第三代半導(dǎo)體碳化硅功率模塊的設(shè)計、研發(fā)及制造，創(chuàng)新發(fā)展碳化硅產(chǎn)業(yè)平臺和示范基地，統(tǒng)籌技術(shù)開發(fā)、工程化、標(biāo)準(zhǔn)制定、應(yīng)用示范等環(huán)節(jié)，支持商業(yè)模式創(chuàng)新和市場拓展，形成硅基和碳化硅半導(dǎo)體材料的IGBT、MOSFET、FRD、SBD、JBS等大功率分立器件、大功率模塊系列產(chǎn)品生產(chǎn)線，是國內(nèi)先進(jìn)的碳化硅功率模塊封裝廠之一，項目建成后年產(chǎn)能達(dá)到1 150萬套大功率模塊，預(yù)計帶動全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值超百億元。

Study on separation of valuable metals in refined cadmium residue

WANG Jian-fang, LIU Qian, SUN Qiang-qiang

The study analyzes separation of cadmium, lead, thallium, copper and nickel from the refined cadmium residue. These metal in refined cadmium residue are recovered by controlling temperature and vacuum degree in vacuum distillation furnace equipment. The research results show that 98% Cd is obtained in cadmium ring, and 52.21% Pd and 42.10% Tl are recovered in the thallium lead residue cakes. Moreover, the Cu and Ni contents reaches 56.63% and 33.27% in copper and nickle residue, respectively. Therefore, the economic value of the refined cadmium residue is improved.

crude cadmium; refined cadmium residue, valuable metals, vacuum distillation; separation

王建芳(1981—)，女，山西曲沃人，博士，講師，從事化學(xué)教學(xué)與科研工作。

2016-01-20

X756

B

1672-6103(2017)01-0068-03