闪锌矿与中性浸出渣合并氧压酸浸.pdf

第6 1 卷第4 期有色金属V 0 1 ．6 1 ．N 。．4 2009 年11 月N o n f e r r o u sM e t a l sN o v e m b e r ．20 09 S i m u l t a n e o u sP r e s s u r eO x i d a t i o nL e a c h i n go fZ i n cS u l f i d e C o n c e n t r a t ea n dN e u t r a lL e a c h i n gR e s i d u e L I A N GD u o q i a n 9 1 ，2 ，W A N GJ i k u n 3 ，Z H O UT i n g - x i 4 ，Z H A N GH u a i ．w e i 2 1 ．G u a n g x iU n i v e r s i t y ，N a n n i n g5 3 0 0 0 4 ，C h i n a ； 2 ．K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 3 ．T e c h n o l o g yC e n t e ro fY u n n a nM e t a l l u r g yG r o u pC o ．，L t d ，K u n m i n g6 5 0 0 3 1 C h i n a ； 4 ．Y u n n a nC h i h o n gZ i n c ＆G e r m a n i u mC o ．，L t d ，Q u j i n g6 5 5 0 0 0 ，Y u n n a n ，C h i n a A b s t r a c t L a b s c a l es i m u l t a n e o u sl e a c h i n go fz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ea n dn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u eo b t a i n e db yt r a d i t i o n a lr o a s t l e a c h ． e l e c t r o w i n R L E w e r ep e r f o r m e di nv a r i o u sc o n d i t i o n st oi n v e s t i g a t el e a c h i n gv a r i a b l e ss u c ha sl e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，l e a c h i n gd u r a t i o n 。o x ． y g e np a r t i a lp r e s s u r ea n ds t i r r i n gr a t e ．E x p e r i m e n t sw e r ec a r r i e do u ti na2 - l i t e ra u t o c l a v e ．E x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ea n dt h en e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u eh e l pe a c ho t h e rt ol e a c hi ns u c hs i m u l t a n e o u sl e a c h i n ge x p e r i m e n t s ，b u tt h ec o u p l i n ge f f e c to c c a r o b v i o u s l yo n l yi nag i v e nl e a c h i n gc o n d i t i o n s ．I nt h i sw o r ks o m em e c h a n i s m sa r ep r o v e di nt h ee x p e r i m e n t s ．F o rt h es a k eo fs u b s e q u e n ts c a l e u pe x p e r i m e n t ，t h er e a s o n a b l ec o n d i t i o no fs i m u l t a n e o u sl e a c h i n gi sg i v e n ∞f o l l o w s ．1 e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，1 3 5 “ C ；l e a c h i n gd u r a t i o n ，2 h r ； o x y g e np a r t i Mp r e s s u r e ，0 ．8M P a ；i n i t i a la c i d i t y ，1 2 0 S ／I ． K e yw e r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；p r e s s u r eo x i d a t i o nl e a c h i n g ；z i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t e ；n e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u e C L CN u m b e r T F 8 1 3 ；T F 8 0 3 ．2 1D o c u m e n tC o d e AA r t i c l eI D 1 0 0 1 _ 0 2 1 1 2 0 0 9 0 4 0 0 7 2 一0 5 P r e s s u r eo x i d a t i o nl e a c h i n gp r o c e s st o t r e a tz i n c s u l f i d ec o n c e n t r a t eh a sb e e np u ti n t op r a c t i c ec o m m e r e i a l l yf o ro v e rt w e n t yy e a r s ，b u ti nC h i n at h ef i r s tc o r n m e r c i a lp l a n ts t a r t e di n2 0 0 4i nY u n n a nY o n g c h a n g L e a d Z i n cC o ．L t d ．b e l o n g e dt oY u n n a nM e t a l l u r g y G r o u pC o ．L t d ．C u r r e n t l y ，t h en e wp r o c e s si st ob ei n t r o d u c e db yo t h e rs u b s i d i a r yc o m p a n i e ss u c ha sY u n n a nC h i h o n gZ i n c G e r m a n i u mC o ．L t d ．B u to b j e c - t i v e l yt os a y ，t h et r a d i t i o n a lR L Ep r o c e s sw i l l l a s ta f a i r l yl o n gt i m e ．T h e r e f o r e ，i t si m p o r t a n ti s s u et oc o r n b i n ea n di n t e g r a t et h eb o t hp r o c e s s e s ．S i n c el e a c h i n g o fz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ei so x i d a t i v el e a c h i n g ，a n d t h a to ft h en e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u e ，r e d u c t i v eo n e ，t h e c o u p l i n ge f f e c tw i l lp e r h a p soccuri fs i m u l t a n e o u sl e a c h i n go ft h e m ．T op r o v es u c ha s s u m p t i o n ，l a b s c a l e l e a c h i n ge x p e r i m e n t sa r ep e r f o r m e di nat w o l i t e rp r e s S u r ea u t o c l a v e ．A n dt h e l e a c h i n gv a r i a b l e ss u c h a s R e v e i v e d 2 0 0 7 0 5 2 1 P r o j e c ts u p p o r t e db y S c i e n t i f i cR e s e a m hF o u n d a t i o no fG u a n g x iU n i ． v e r s i t y M 3 1 3 0 0 1 B i o g r a p h y L I A N GD u o ．q i n g 1 9 7 8 一 ，P h ．D ，m a j o ri nm e t a l l u r g i c a l e n g i n e e r i n g ． 1 e a c h i n gt e m p e r a t u r e ，l e a c h i n gd u r a t i o n ，o x y g e np a r - t i a lp r e s s u r ea n ds t i r r i n gr a t ea r ed i s c u s s e d ． I ti sf o u n df r o mm o s ts t u d i e st h a tm e c h a n i s mo f p r e s s u r eo x i d a t i o nl e a c h i n go fz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t e i si nt h ea c i dl e a c h i n gs y s t e m ．z i n cs u l f i d ei so x i d i z e d b yt h ed i s s o l v e do x y g e n ，a n dt h ep r o c e s si sa c c e l e r a t e d b yt h ef e r r i ci o n 1 。2 1 ．A n dt h el e a c h i n go fn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u en e e d sr e l a t i v e l yh i g ht e m p e r a t u r ea n da c i d i t v 【3 5 | ． 1 E x p e r i m e n t a lm e t h o d 1 1 M i n e r a le l e m e n t a Ia n a l y s e s B o t ht h ez i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ea n dt h en e u t r a l l e a c h i n gr e s i d u e a r eo r i g i n a lf r o mY u n n a nC h i h o n g Z i n c G e r m a n i u mC o ．L t d ．Q u j i n g b a s e dz i n cp l a n t ． T h ec h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dm i n e r a l o g i c a lc o m p o s i t i o na r ed e s c r i b e di nT a b l e1 ，F i g ．1a n dF i g ．2 ． A ss e e na s F i g ．2 ，t h em a i nc o m p o s i t i o no ft h e n e u t r a l l e a c h i n g r e s i d u ei sz i n c f e r r i t e p a r t i c l e s [ Z n l - I ，F e ， “F e 23 0 4 ，石≤0 ．4 ] ． 1 ．2 R e a c t o r G ，r i n dz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ea n ds c r e e ni t 。s e 万方数据 第4 期L I A N GI X , o - q i n g ，e ta l S i m u l t a n e o u sP r e s s u r eO x i d a t i o nL e a c h i n g0 fZ i n cS u l f i d ec 0 ∞嘲哪ea n dN e u t r a lr , m h i ．sR e s i d u e7 3 F i g ．1 X R Dp a t t e r no fz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t e l e c t3 8 4 3 斗ma st h ee x p e r i m e n t a ls a m p l e ．A n dg r i d t h en e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u ea n ds c r e e ni t ，s e l e c t17 5 3 51 斗ma st h ee x p e r i m e n t a lm a t e r i a l ． S i m u l t a n e o u sl e a c h i n ge x p e r i m e n t sa r ec a r r i e do u t w i t hh o ta q u e o u ss o l u t i o n so fs u l f u r i ca c i di nat w o l i t e r p r e s s u r ea u t o c l a v ea st h er e a c t o r ，a ss h o w ni nF i g ．3 a n dF i g ．4 ．T h ec o n c e n t r a t e r e s i d u er a t i oi s1 1 。a n d b o t h o ft h e ma r e5 0 9i ne v e r ye x p e r i m e n t ． T a b l e1 C o m p o s i t i o no fz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ea n dn e n t r a ll c a c h i n gr e s i d u e ／％ E l e m e n t Z nSF eC uC aP bG e M nS iO t h e 船 c o n c e n t r a t e5 1 ．2 22 9 ．8 85 ．6 20 ．1 1 2 ．70 ．0 0 7 5一 一1 0 ．4 6 2 5 r e s i d u e 1 7 ．2 94 ．92 3 ．4 5 3 ．1 93 ．5 40 ．0 2 1 32 ．3 94 2 ．2 1 9 2 0 ／ 。 F i g ．2X R Dp a t t e r no fn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u e F i g ．3A p p e a r a n c eo fT h ea u t o c l a v e 1 ．3 S a m p l eg e n e r a t i o na n da n a l y t i c a lp r o c e d u r e s I ns i m u l t a n e o u sl e a c h i n ge x p e r i m e n t s ，i ti sh a r d t od e t e r m i n ed i s s o l u t i o no fz i n ci nz i n cs u l f i d ec o n c e n ． t r a t eo rn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u eb e c a u s ez i n cf r o mt h e b o t he n t e r st h el e a c h i n gl i q u o r ．Af o r m u l ai ss e tu pt o s o l v et h ep r o b l e m ． V i s u a l l y ，d i s s o l u t i o no fz i n ci sa p p r o x i m a t e l yp r o p o r t i o n a lt ot h a to fg e r m a n i u m ．A n di ft h el e a c h i n gs y s F i g ．4 S c h e m eo fa u t o c l a v e t e mh a se n o u g hh i g ha c i d i t y ，g e r m a n i u mi sn o tl i k e l y t oh y d r o l y z e ，b u ti r o nd o e s ．T h e r e f o r e ，i tc a nb ec a l ． c u l a t e db yab i n a r yl i n e a re q u a t i o ng r o u p ． S u p p o s exi sd i s s o l u t i o np e r c e n ti nz i n cs u l f i d e c o n c e n t r a t ei ne v e r ys i m u l t a n e o u se x p e r i m e n t ，a n dY ， n e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u e ． S o ，t h ee q u a t i o ng r o u pi s 5 0 5 1 ．2 2 ％ 1 一 茹 5 0 1 7 ．2 9 ％ 1 一Y A ，5 0 0 ．0 0 7 5 ％ 1 一髫 5 0 0 ．0 2 1 ％ 1 一y B ．W h e r e A s t a n d sf o rz i n cw e i g h ti nt h es i m u l t a n e o u sl e a c h i n gr e s i ． d u e ，a n dBf o rg e r m a n i u mw e i g h t ．B o t ho ft h e ma r e d e t e r m i n e db yt h eq u a l i f i e da n a l y s i su n i t ． S o l v et h ee q u a t i o ng r o u pa n dt h e nd i s s o l u t i o np e r - c e n ti nz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t eo rn e u t r a ll e a c h i n gr e s i - d u ei Sk n o w n ． A f t e re v e r ye x p e r i m e n t ，t h er e s i d u ei sd r i e da n d g r i d d e dt o8 31 山mo rl e s s ，a n dt h e ns e n tt oq u a l i f i e dU ． n i tf o ra n a l y s i s ．A n dxa n dYcanb ec a l c u l a t e df r o m t h ea n a l y s i sy i e l d s Aa n dB ． I ．s ～毯醺 一- s ，憾喂 万方数据 7 4有色金属第6 l 卷 2 E x p e r i m e n t a lr e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 2 ．1E f f e c to fl e a c h i n gt e m p e r a t u r e E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r sa r es u l f u r i ca c i d1 0 0 0 m L 1 2 0 9 ／L ，s o d i u ml i g n o s u l f o n a t e ，1 5 m L 2 5 9 ／L ， s t i r r i n gr a t e5 0 0 r ／r a i n ，d u r a t i o n12 0 m i n ，o x y g e np a r - t i a l p r e s s u r e 1M P a ．T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nz i n c l e a c h i n ga n dl e a c h i n gt e m p e r a t u r ei sd e s c r i b e da s F i g ．5 ． t e m p 一℃ F i g ．5R e l a t i o n s h i pb e t w e e no fd i s s o l u t i o no f z i n ca n dl e a c h i n gt e m p e r a t u r e I nF i g ．5 ，s e p s p as t a n d sf o rd i s s o l u t i o no fz i n ci n s e p a r a t e dz i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t el e a c h i n ge x p e r i m e n t i nt e r mo ft h es a m ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n ，s e p n e u s t a n d sf o rs e p a r a t e dn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u el e a c h i n g e x p e r i m e n ti nt e r mo ft h es a m ee x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s ，s i r e s p as t a n d sf o rd i s s o l u t i o no fz i n cf r o mz i n c s u l f i d ec o n c e n t r a t ei ns i m u l t a n e o u sl e a c h i n ge x p e r i m e n t i nt e r mo ft h es a m ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ；s i m - n e u s t a n d sf o rd i s s o l u t i o no fz i n cf r o mn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u ei ns i m u l t a n e o u sl e a c h i n ge x p e r i m e n ti nt e r mo ft h e s a m ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ．T h e s et e r m sh a v et h e s a m em e a n i n gi nt h er e s to ft h ew o r k ． A ss e e na sF i g ．5 ，d i s s o l u t i o no fz i n ci nb o t hz i n c s u l f i d ec o n c e n t r a t ea n dn e u t r a ll e a c h i n gi sg r e a t l yi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e ，a n dz i n cs u l f i d e c o n c e n t r a t ea n dn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u eh e l pa c c e l e r - a t ed i s s o l u t i o ne a c ho t h e r ． C o m b i n i n go fz i n cs u l f i d ea n dh y d r o g e ni o n ，o r ” p r o t o n i z a t i o n ”o fs u r f a c eo ft h ec o n c e n t r a t e ⋯，i s s h o w na sr e a c t i o n 1 ．O x i d a t i o no fc o m b i n i n ga n d f o r m a t i o no fp o l y s u l f i d ea r es h o w na sr e a c t i o n 2 一 6 ．D i s s o l u t i o no fz i n cs u l f i d e [ 引．o x i d a t i o no fs u l ． f i d ei o nb yf e r r i ci o n c8 1 ，r e ．o x i d a t i o no f f e r r o u si o n ，a c i d i cd i f f u s i o no fn e u t r a l l e a c h i n gr e s i d u e [ 9 1 0 】a r e s h o w na 8r e a c t i o n 7 一 10 ，r e s p e c t i v e l y ．T h er e a c t i o n 1 ～ 10 d e p e n dg r e a t l yo nt e m p e r a t u r e ． S I 2 ‘ H 甘[ S 。 H ] 一 1 4 [ S 。 H ] 一 0 2 营2 s 。 “ 2 H 2 0 2 4 S 。 2 一 4 H 0 2 铮2 S 2 。 2 。 2 H 2 0 3 3 S 。 2 一 4 H 0 2 营S 3 。 2 一 2 H 2 0 4 8 S 。 2 一 1 2 H 3 0 2 铮2 S 4 。 “ 6 H 2 0 5 2 S ． 2 一 4 H 0 2 兮2 S 4 。 o 2 H 2 0 6 Z n S c c Z n 2 S 2 一 7 S 2 一 2 F e 3 々} S 2 F e 2 8 F e 2 0 2 H 车专F e 3 H 2 0 4 S 9 Z n F e 2 0 4 4 H 2 S 0 4 { ，Z n S 0 4 F e 2 S 0 4 3 4 H 2 0 1 0 F r o mF i g ．4 ，c o n c l u s i o n sa r es a f e l yd r a w nt h a t z i n cs u l f i d ec o n c e n t r a t ea n dn e u t r a ll e a c h i n gr e s i d u e h e l pa c c e l e r a t ed i s s o l u t i o ne a c ho t h e r ． 2 ．2E f f e c to fl e a c h i n gd u r a t i o n E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r s a r et e m p e r a t u r e13 5o C ， s u l f u r i ca c i d1 0 0 0 m L 1 2 0 9 ／L ，s o d i u ml i g n o s u l f o n a t e1 5 m L 2 5 9 ／L ，s t i r r i n gr a t e5 0 0 r ／m i n ，o x y g e n p a r t i a lp r e s s u r e 1M P a ．C o m p a r i n gt ot h ez i n cs u l f i d e c o n c e n t r a t e ，l e a c h i n go fn e u t r a lr e s i d u eh a sr e l a t i v e l y h i g hk i n e t i c s ，a ss e e na si nF i g ．6 ． 2 ．3E f f e c to fo x y g e np a r t i a lp r e s s u r e E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r s a r et e m p e r a t u r e13 5 。C ， s u l f u r i ca c i d1 0 0 0 m L 1 2 0 9 ／L ，s o d i u ml i g n o s u l f o n a t e1 5 m L 2 5 9 ／L ，s t i r r i n gr a t e5 0 0 r ／m i n ，d u r a t i o n 1 2 0m j n ． 术 j o 号 石 器 石 F i g ．6R e l a t i o n s h i pb e t w e e no fd i s s o l u t i o n o fz i n ca n dl e a c h i n gd u r a t i o n A ss e e na si nF i g ．7 ，z i n cl e a c h i n gi nz i n cs u l f i d e c o n c e n t r a t ei si n c r e a s e dg r e a d yw i t ht h ei n c r e a s eo fo x - y g e np a r t i a lp r e s s u r e ．F r o mt h er e a c t i o nm e c h a n i s m ， 啦，d暑jo善 万方数据 o x i d a t i o no fc o m b i n i n ga n df o r m a t i o n o f p o l y s u l f i d e [ r e a c t i o n 2 ～ 6 ] ，r e o x i d a t i o no f f e r r o u si o n [ r e a c t i o n 9 ] d e p e n d so no x y g e np a r t i a lp r e s s u r e T ot h ec o n t r a r y ，z i n cl e a c h i n gi nn e u t r a ll e a c h i n gr e s i _ d u ei sd e c r e a s e dw i t hi n c r e a s eo fo x y g e np a r t i a lp r e s s u r e ．t h er e a s o nm a yb et h a tt h eo x i d a n t ／r e d u c i n ga - g e n tr a t i os u c ha sf e r r i c ／f e r r o u si o ni n c r e a s e db yc o n 。 c e n t r a t i o no ft h ed i s s o l v e do x y g e n ． O x y g e np a r t i a lp r c s s u r e 2 M P a F i g ．7R e l a t i o n s h i pb e t w e e no fd i s s o l u t i o no f z i n c a n do x y g e np a r t i a lp r e s s u r e 2 ．4E f f e c to fs t i r r i n gr a t e E x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r s a r et e m p e r a t u r e13 51 U ， 8 u l h r i ca c i d1 0 0 0 m L 1 2 0 s ／L ，s o d i u ml i g n o s u l ．f o n a t e1 5 m L 2 5 9 ／L ，o x y g e np a r t i a lp r e s s u r eIM P a ， d u r a t i o n1 2 0r a i n ． A ss e e na si nF i g ．8 ，z i n cl e a c h i n gi nn e u t r a l l e a c h i n gr e