一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法
阅读说明：本技术 一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法 (Method for ultrasonically enhancing mercury-containing phase-oriented transformation in acid mud ) 是由 张利波 杨坤 潘锡剑 洪岩 狄浩凯 梁明 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法,属于有色金属冶炼技术领域。本发明将酸泥和碱液混合均匀,在温度为50～90℃下熟化浆化10～30min,使HgCl-(2)和HgSO-(4)定向矿相转化为HgO得到浆化酸泥；将氧化剂加入到浆化酸泥中氧化处理5～30min,使HgS的定向矿相转化为HgO得到氧化酸泥；通入超声强化氧化酸泥中HgSe定向矿相转化为HgO。本发明方法可实现酸泥中复杂含汞组元的定向矿相重构,转变为易处理含汞组元,有利于后序提汞,降低汞回收成本。(The invention relates to a method for ultrasonically enhancing mercury-containing phase directional transformation in acid mud, belonging to the technical field of non-ferrous metal smelting. The acid sludge and the alkali liquor are uniformly mixed, and the mixture is cured and pulped for 10-30 min at the temperature of 50-90 ℃ to ensure that HgCl is generated 2 And HgSO 4 Converting the directional mineral phase into HgO to obtain slurried acid mud; adding an oxidant into the slurried acid mud, and carrying out oxidation treatment for 5-30 min to convert the directional mineral phase of HgS into HgO to obtain oxidized acid mud; introducing ultrasonic reinforced oxidized acid sludge to convert the HgSe directional ore phase into HgO. The method can realize the directional ore phase reconstruction of the complex mercury-containing components in the acid mud, and the complex mercury-containing components are converted into the easily-treated mercury-containing components, thereby being beneficial to the subsequent mercury extraction and reducing the mercury recovery cost.)
技术领域
本发明涉及一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法，属于有色金属冶炼技术领域。
背景技术
国内有色冶炼企业大部分以火法工艺进行生产，会产生大量酸泥，酸泥中主要含有汞、硒等元素。从酸泥中提汞的报道主要涉及火法和湿法两种。
从酸泥中湿法提汞主要包括加碳酸盐和氯化转化，将含有硒汞铅等多金属的酸泥加酸调浆，加入氯酸钠氧化浸出，将所述浸出液过滤，滤渣为含铅渣送铅回收系统，含硒汞滤液冷却后送硒汞回收工段；往含硒汞滤液加入还原剂硫脲对硒进行还原，反应完全后将溶液过滤，得到粗硒及含汞滤液，含汞滤液送汞回收工序，粗硒用盐酸溶液洗涤后过滤，得到洗液和纯度为95～96％的粗硒，洗液送氧化浸出调浆使用；往含汞滤液加入硫化钠，得到沉汞渣和沉汞后液，沉汞渣用做汞回收原料，沉汞后液经除盐后，送氧化浸出调浆使用。加碳酸盐与酸泥进行物相转化反应，得到转化液和转化渣；加稀酸选择性浸出转化渣中的铅，浸出后加入氯化钠，分别得到含铅浸出液和硒汞银富集渣，实现铅与硒汞银分离；加氧化剂和酸氯化浸出硒汞富集渣，得到硒汞浸出液和含银渣；硒汞浸出液通入二氧化硫还原，得到粗硒和含汞溶液；含铅浸出液加硫酸反应生成硫酸铅和稀酸，得到稀酸和纯净硫酸铅，稀酸循环使用；含汞溶液加入硫化剂进行反应，得到硫化汞和硫化残液。
从酸泥中火法提汞主要包括加钙焙烧和直接挥发法，将高铅含汞酸泥进行低温选择性加热得到铅渣和加热蒸气，加热蒸气进行梯度冷凝分离硒和汞化合物；将铅渣进行高温蒸馏得到精铅渣和蒸馏蒸气，蒸馏蒸气进行梯度冷凝分离铜、银或锌化合物。向酸泥中加入生石灰，搅拌混合均匀，得到预处理后的酸泥；将预处理后的酸泥进行有氧焙烧处理，生成脱汞渣和含汞烟气；对含汞烟气进行冷凝处理，得到粗汞、汞炱和废气；采用酸液对脱汞渣浸出，过滤，得到浸出液和浸出渣；向浸出液中通入还原性气体，反应结束后进行固液分离，得到粗硒和滤液；采用浸出剂对粗硒浸出，浸出后过滤，收集滤液，将滤液冷却至常温后进行过滤，得到精硒。
上述方法对酸泥中不同汞物相不同处理方式并未涉及，直接将汞混合处理转变为高汞渣或粗汞，处理成本高，汞回收率低，湿法中处理中HgCl2、HgSO4、Hg2Cl2、HgO为易处理矿相，HgSe和HgS属于较难处理矿相，使得部分HgSe和HgS仍旧残留于渣中，汞回收率低；火法处理中HgSe、HgSO4、HgO和HgS属于易处理矿相，挥发分离为汞，HgCl2、Hg2Cl2则会直接挥发，物相不转变，使得汞与氯分离效率低。现行工艺处理酸泥时，都会使汞到处分散、回收率低，且处理成本高。
发明内容
本发明针对现有技术中酸泥中复杂含汞物相难以处理的问题，提出了一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法，即将酸泥依次通过浆化、氧化和超声强化，实现酸泥中复杂含汞组元的定向矿相重构，转变为易处理含汞组元，有利于后序提汞，降低汞回收成本。
一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法，具体步骤如下：
(1)将酸泥和碱液混合均匀，在温度为50～90℃下熟化浆化10～30min，使HgCl2和HgSO4定向矿相转化为HgO得到浆化酸泥；
(2)将氧化剂加入到浆化酸泥中氧化处理5～30min，使HgS的定向矿相转化为HgO得到氧化酸泥；
(3)通入超声强化氧化酸泥中HgSe定向矿相转化为HgO；
以质量百分数计，步骤(1)酸泥中汞含量为1.29～52.01％，硒含量为0.51～11.95％，汞的主要物相为HgS、HgSe、HgSO4、Hg2Cl2和HgCl2，硒主要物相为HgSe；
所述步骤(1)碱液浓度为1.42～1100g/L，碱液与酸泥的液固比mL:g为1:2～4:1；
进一步的，所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙或氢氧化钡；
所述氧化剂为Na2O2、H2O2、NaClO或O2；
进一步的，所述氧化剂为Na2O2、H2O2或NaClO时，氧化剂的加入量为酸泥质量的5～50％；氧化剂为O2时，氧化剂的通入流量为1.67～83.3L/min；
所述超声强化为0.2～2W/cm2，超声强化时间为10～30min。
超声强化酸泥中含汞物相定向转变原理如下所示：
步骤(1)：
HgCl2+2NaOH＝HgO+2NaCl+H2O (a)
HgSO4+2NaOH＝Na2SO4+HgO+H2O (b)
步骤(2)：
Hg2Cl2+2NaOH+0.5O2(g)＝2HgO+2NaCl+H2O (c)
HgS+2NaOH+2O2(g)＝HgO+Na2SO4+H2O (d)
步骤(3)：
反应(a)～(b)吉布斯自由能及反应稳定常数如图4所示；
从图中可以看出反应吉布斯自由能小于0，且反应稳定常数(logK)大于5，说明发明步骤能够发生且反应发生的驱动力很大。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将酸泥依次通过浆化、氧化和超声强化，逐步将HgCl2和HgSO4定向矿相转化为HgO，HgS的定向矿相转化为HgO和HgSe定向矿相转化为HgO，即将酸泥中的难处理含汞组元全部转变为易处理含汞组元HgO，有利于后序提汞，降低汞回收成本；
(2)本发明将酸泥中复杂含汞物相定向转变成易处理单一含汞物相，汞分离流程短，过程密闭，无汞泄露，可方便快捷高效对酸泥中复杂含汞物相进行处理。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为实施例1酸泥原料XRD图谱；
图3为实施例1超声波定向转变后物料XRD谱；
图4为超声强化酸泥中含汞物相定向转变反应吉布斯自由能；
图5为超声强化酸泥中含汞物相定向转变反应吉布斯稳定常数。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：本实施例中酸泥原料XRD图谱见图2，酸泥汞物相分布见表1，
表1酸泥汞物相分布
从图2和表1可知，酸泥中汞的主要物相为HgS、HgSe、Hg2Cl2和HgCl2，汞质量含量可达43.88％，硒主要以HgSe形式存在，硒含量为1.21％；
一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法(见图1)，具体步骤如下：
(1)将酸泥和碱液(氢氧化钠溶液)混合均匀，在温度为50℃下熟化浆化10min，使HgCl2和Hg2Cl2定向矿相转化为HgO得到浆化酸泥；其中碱液(氢氧化钠溶液)与酸泥的液固比mL:g为4:1，碱液(氢氧化钠溶液)浓度为1.42g/L；
(2)将氧化剂(Na2O2)加入到浆化酸泥中氧化处理5min，使HgS的定向矿相转化为HgO得到氧化酸泥；其中氧化剂(Na2O2)的加入量为酸泥质量的5％；
(3)通入超声强化氧化酸泥中HgSe定向矿相转化为HgO得到定向矿相转化物料；其中超声强化0.2W/cm2，超声强化时间为10min；
定向矿相转化物料的XRD见图3，从图3可知，汞的矿相基本转化成了单一的HgO；
超声强化后的酸泥中含汞物相定向转变后，酸泥中的98％以上的汞转变为HgO，HgO经焙烧处理，汞直接以水银形式回收。
实施例2：本实施例中酸泥汞物相分布见表2，
表2酸泥汞物相分布
从表2可知，酸泥中汞的主要物相为HgS、HgSO4、HgSe、Hg2Cl2和HgCl2，汞质量含量可达25％，硒主要以HgSe形式存在，硒含量为5％；
一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法(见图1)，具体步骤如下：
(1)将酸泥和碱液(氢氧化钙溶液)混合均匀，在温度为70℃下熟化浆化20min，使HgCl2和Hg2Cl2定向矿相转化为HgO得到浆化酸泥；其中碱液(氢氧化钙溶液)与酸泥的液固比mL:g为1:1，碱液(氢氧化钙溶液)浓度为500g/L；
(2)将氧化剂(NaClO)加入到浆化酸泥中氧化处理15min，使HgS的定向矿相转化为HgO得到氧化酸泥；其中氧化剂(NaClO)的加入量为酸泥质量的25％；
(3)通入超声强化氧化酸泥中HgSe定向矿相转化为HgO得到定向矿相转化物料；其中超声强化1W/cm 2，超声强化时间为20min；
本实施例汞的矿相基本转化成了单一的HgO；超声强化后的酸泥中含汞物相定向转变后，酸泥中的98.5％以上的汞转变为HgO，HgO经焙烧处理，汞直接以水银形式回收。
实施例3：本实施例中酸泥汞物相分布见表3，
表3酸泥汞物相分布
从表3可知，酸泥中汞的主要物相为HgS、HgSO4、HgSe、Hg2Cl2和HgCl2，汞质量含量可达52.01％，硒主要以HgSe形式存在，硒含量为11.95％；
一种超声强化酸泥中含汞物相定向转变的方法(见图1)，具体步骤如下：
(1)将酸泥和碱液(氢氧化钡溶液)混合均匀，在温度为90℃下熟化浆化30min，使HgCl2和Hg2Cl2定向矿相转化为HgO得到浆化酸泥；其中碱液(氢氧化钡溶液)与酸泥的液固比mL:g为1:2，碱液(氢氧化钡溶液)浓度为1100g/L；
(2)将氧化剂(O2)通入到浆化酸泥中氧化处理30min，使HgS的定向矿相转化为HgO得到氧化酸泥；其中氧化剂(O2)的通入速率为83.3L/min；
(3)通入超声强化氧化酸泥中HgSe定向矿相转化为HgO得到定向矿相转化物料；其中超声强化2W/cm2，超声强化时间为30min；
本实施例汞的矿相基本转化成了单一的HgO；超声强化后的酸泥中含汞物相定向转变后，酸泥中的99％以上的汞转变为HgO，HgO经焙烧处理，汞直接以水银形式回收。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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