镉没有单独矿床，常与铅锌矿共生，含镉0.01%～0.07%，选矿时大部分进入锌精矿。约95%的镉是从锌冶炼过程中回收的，冶炼生产原料主要有湿法净液工序的铜镉渣、锌蒸馏的富镉兰粉、铜铅锌冶炼的烟尘、锌钡白工厂的浸出渣等，其中镉的含量波动较大。目前我国锌冶炼过程中镉综合回收率在80%左右，锌精矿中含镉平均在0.1%～0.2%左右，镉品位低，富集提取难度大。某公司锌精矿中镉品位只有0.15%左右，在采用传统湿法炼锌焙烧－浸出－净化－电积工艺中，总有相当部分镉被分散，导致回收率降低，污染环境。目前，该公司以海绵镉作为产品出售，且产出的海绵镉含镉仅50%～60%，不能满足真空精炼对镉绵的要求，所以本文针对该公司现有镉生产现状对铜镉渣提取镉绵工艺进行了优化研究。
一、实验原料及试剂
试验原料为驰宏公司中浸液净化所得铜镉渣，铜镉渣经80℃真空烘干36h，至重量恒定，测水份为19.82%，烘干样送分析Zn、Cu、Cd等主要元素，结果为(%)：Zn 23.16、Cu 7.76、Cd 17.95、Co 0.02、Fe 0.19、Sb 0.074。原料能谱分析表明，98%的铜以金属单质的形态存在，周围聚集有硫酸锌，未见高富集的金属锌单独存在，镉绝大部分以金属镉的形式存在，伴有少量硫酸镉。
置换锌粉为吹制锌粉，无结块、无杂物、总锌>98%、活性锌成分>92%，锌粉粒度－0.251～+0.147mm;其它试剂有98%浓硫酸，分析纯氧化锌、二氧化锰及石灰；主要器材：500mL烧怀、LabTech EH35A plus自动控温加热仪、IKARW20digital数显搅拌器、温度计、分析天平、真空泵、真空干燥箱、三角漏斗、兰格BT100－1J恒流泵，PHS－3D型pH计和6503型高温复合电极。
二、试验原则流程
实验原则流程见图1。该流程将产出的镉绵通过火法工艺经粗炼和真空精炼生产高纯精镉。通过火法和湿法相结合的工艺，用精馏提镉代替电解精炼镉，并改造现有工艺流程，制备高品位镉绵，镉品位由目前的50%～60%提高到80%以上，经压团熔炼后可直接进行连续精馏，取消间断熔炼工序和电积，实现精镉生产的连续化作业，优化工人操作环境，提高自动化水平，减少镉环境污染，实现镉提取闭路循环，达到零排放。
图1 原则工艺流程
三、结果与讨论
（一）铜镉渣一段浸出
1、终点pH的影响
浸出实验条件∶液固比6∶1，时间6h，温度80～85℃，始酸浓度10～15g/L，过程控制溶液pH=1.5～1.8，在5.5h后，调整矿浆终点pH，过滤，浸出渣用pH=4.5～5.0的酸洗涤。结果见表1。
表1 终点pH的影响
表1表明，pH＝5.22时，镉浸出率98.31%，溶液含Cd 25.25 g/L；当终点pH＝5.74时，渣含锌提高至7.64%，当浸出渣含锌较高时，将不利用于后续铜渣火法处理，同时pH升高，锌的水解趋势加大，所以浸出终点pH不应超过5.4。
2、浸出时间的影响
浸出实验条件∶液固比6∶1，温度80～85℃，始酸浓度10～15g/L，过程控制溶液pH=1.5～1.8，在每次结束浸出之前0.5h，调整溶液pH至2.0～2.5，搅拌0.5h，浸出渣用pH＝4.5～5.0的酸洗涤。实验结果见表2。
表2 浸出时间的影响
结果表明，随时间的延长，渣含锌逐渐降低，但几组实验结果变化不大，镉浸出率均大于99%，渣含镉小于0.65%，渣含铜可达33.5%以上，当实验时间为2h，实验结果已达到浸出的要求，原因是用500 mL的烧怀进行实验，实验温度稳定、搅拌充分。但生产中应该控制时间4～6h，以使反应充分完成。表2所列4组实验数据渣含锌均比较低，这是因为终点pH偏低的缘故，终点pH为4.0～4.5，但铜含量稍微偏高，溶液成分见表3。
表3 不同浸出时间的滤液
（二）浸出渣二段逆流浸出
为尽可能控制镉的分散，提高锌的回收及铜渣的品位，对一段浸出渣（一段放大实验渣，含Zn6.22%，Cu 24.27%，Cd 0.49%，水51.4%）进行了二段逆流浸出。二段浸出实验条件：液固比5∶1，温度75～80℃，控制pH=2.0～2.5，时间3h。
实现结果：二段浸出渣含Cu 29.86%，Cd 0.26%，滤液含Zn 3.9g/L。滤液返铜镉渣一段浸出工序，滤渣送铜冶炼厂火法提铜。
（三）海绵镉选择性富集
利用放大实验滤液进行一次锌粉置换生产海绵镉。置换前溶液含Cd 24.50g/L，考虑置换前液总体积较少，实验在500mL烧怀中进行，实验溶液体积300mL，温度50～55℃，反应时间45～60min，锌粉用量为溶液中镉理论用量的80%，锌粉加入时间10min。海绵镉过滤洗涤，真空烘干。实验数据见表4。
表4 一次锌粉置换实验结果
表4表明，当置换前液锌含量在30～40g/L时，一次置换海绵镉产品含镉可达85%以上，海绵镉含锌小于2.5%，但置换前液锌含量在80～130g/L时，一次置换海绵镉产品含镉即降低至78.42%，含锌提高至3.25%。
一次置换后溶液还有3～5g/L的镉，用锌粉置换残余镉，镉渣返回一段铜镉渣浸出，滤液除钴后，返回锌冶炼中性浸出。
（四）海绵镉造液浸出
由于一次置换前液含锌高但含镉低，锌镉比为(4～5)∶1，故一次置换所得到的海绵镉不仅含锌高，镉品位较低，且还有部分其它杂质，不能满足粗镉精炼工艺的要求(镉品位大于80%、Zn小于4%)，并且不易压团，所以将一次海绵镉需进行造液浸出，除杂。
因实验室所制取的海绵镉数量少，海绵镉造液浸出实验所用原料由驰宏公司提供。海绵镉成分为(%)∶Cd 53.53、Zn 10.46、Cu 0.14、Fe 0.091。
海绵镉造液浸出实验条件及操作：将露天自然氧化后的海绵镉用高酸浸出，硫酸起始浓度400～500g/L，液固比1∶1，温度90～95℃，实验采用机械搅拌，并通入适量空气，反应3h以上，根据残酸量及Cu量，加入新鲜海绵镉降酸除铜，然后稀释至液固比3∶1（与原料之比），并用石灰浆液调整酸度至4.0左右，加入高锰酸钾除铁，无铁后加入石灰乳调整酸度至5.0～5.2，过滤，滤渣返回铜镉渣浸出，滤液用于下一工序锌粉二次置换。分析测定滤渣含Cd 2.94%，Zn 2.48%，溶液含Zn 25g/L，Cd 176g/L。
（五）粗镉提取研究
造液浸出液用锌粉进行二次置换生产镉绵，实验条件为：置换前溶液含Cd 176g/L，Zn 25g/L，考虑置换前液的总体积较少，实验在500mL烧怀中进行，溶液体积300mL，温度50～55℃，反应时间0.5～1.0h，锌粉用量为溶液中镉理论用量的1.1%～1.2%，锌粉缓慢加入，加入时间10min。镉绵自然过滤，真空烘干，产品含镉95.12%，Zn 2.17%。
二次置换镉绵纯度较高，镉绵含镉大于80%，锌含量小于4%，可满足下一步镉绵粗炼和真空精炼的要求。
四、结论
确定了铜镉渣选择性浸出，海绵镉选择性富集和镉绵提取工艺优化条件。经工艺优化后镉绵含镉达80%以上，含锌小于4%，可满足后续镉绵真空精炼对原料的要求。
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