闪锌矿精矿加压酸浸过程探讨.pdf

第6 l 卷第2 期 有色金属v 0 1 ．6 l ，№．2 2009 年5 月N o n f e r r o u sM e t a l s M a y2O09 D i s c u s s i o no nP r e s s u r eA c i dL e a c h i n g o fS p h a l e r i t eC o n c e n t r a t e L I A N GD u o q i a n 9 1 ，W A N GJ i k u n 2 ，L I A OW e i ．x i n 3 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 ．T e c h n 0 1 0 9 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 0 ．，L t d ，K u n m i n g6 5 0 0 3 1 ，C h i n a ； 3 ．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 l l a n ，C h i n a A b s t 愀t ’r bi n 、髑t i g a t et h er 阻c t 两m ∞h a l l i 蹦1i nK g hp r e s 叫弛a d dl e ∞h i n go fs p h a l e r i t e ∞n c e n t r a t e 。a r t i f i c i a lz i n c 铋l f i d ec r y s “i sp r 印a r e d ．S u c hr e l a t i v e l y “p u r e ”s p h a l e t e ∞n c ∞t r a t ei sI e a c h e di nap r e 够u r ea u t o c k I v e ，耐t ho rw i t h o u ti r a ni ∞a d d e d ．E x p 一 m e n t a lr ∞u I t ss h o wt h a ti nt h ei r ∞- a b s 蚰c eI 髓c h i n g 旺p e “m ∞t s ，d i s ∞I u t i o nk i n e t i ∞o fs p h a l 商t eo o n c ∞t 阳t ei sv e r yl 泖，明de v 肌i nt h e 1 8 0 耐n 柏d1 6 0 ℃p r e 翳u r ea c i dL e ∞h i r I ge x p e d m e n t s ，d i s S o l u t i o no fz i n ci 3 册l yl1 ．0 6 ％．W h i l ei nt h ei r o n a d d e de x p e 西m e n t s ，d i s d u ‘ t i o nk i n e t i c 5i sr e l a t i v e l yh i g h ．柚di nt h e1 8 0 r n j n 锄d1 6 0 ℃h i g hp r e 鹤u r ea c i dl e ∞h i n ge x p e r i r n e n t s ，“i s6 2 ．5 5 ％．B u ts u c hh I g hk i n e t i ∞∞u s e db yi r o no c c u r so n l yw h e nt h el e 扯h i n gt e m p e 强t u r ei s1 5 0 ℃o ra b o v e ．D i s s o I u t i o nm t eo fz i n ci n 印h l e r i t ec o n c 明t r a t e 锄do x i d a t i o n 仡t eo ff e r r o u si o nh v et h e 蛐et r e n di nt e mo fk i n e t i c s ，t h o u g ht h e yd or I o ti n c r e a s ep r o p o r t i o n a l l y ．L e a c h i n gk i n e t i c so f 哪堪l 耐t e ∞n c 肌t r a t ei sg r 曲t l yd e p e n d e do f lt h e 咖c e I I t r a t i o ni r o ni 酏，b u tt h e 托i s 肌o p t h l a l ∞et o ∞h i e 、r et h eh i g h 鹤tk i n e t b T os o m e 既t ∞t 雠i d a t i ∞o ff e r r o u si o ni sa ni n d j sp l ∞鞠l b l es t e pi nH P A L ．W i t h i nar a n g eo fc e r t a i nc o n c 臼m 眦i ∞，l ∞c h i n gk i I l e t i ∞i sd 咀e n n i n e db yt h e c o n 咖t r a t i o no ff e r r i ci o n ．T h em e c h m i s mr e l a t e dt oo 五d a t i o no ff e n D 惜i 锄i sd e s c r i b e d ． 1 【e ”枷l r 凼m e t a l I u r g i c a It e c h n o l o g y ；单h a l e r i t e ；p 惜s u 弛a d dl e 辩h i n g ；r e ∞t i ∞m ∞h 柚i s m ；i ∞ni 饥 C 工CN u m b e r T F 8 1 3 T F 8 0 3 ．2 lI 眦Ⅱm 明tC o d e AA r t i c I eI D 1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 9 0 2 一0 0 6 8 0 6 1 蛾hh i g hp n 篓s u r ea d dl e a c h i n go fs p h a l e r i t ec o n c e n t 眦eh 勰b e 既p u ti n t op r a c t i o e ∞m m 盯d a l l ys i n c e 1 9 8 1 ，t h ee x p I a i 璐o nl e a c h i n gm E 小a n i 锄a r i ev 撕e d ． M o s t 【卜2 】i 璐i s tt h a t i nas u I f u r i ca c i d - ∞n t a i n e dl e a c h i n g s y s t e n l ，S L d f i d ei o ni nt h eS 0 l i d ∞n I c e n t r a t ea 把。妇d 谊e dt o d 锄e n t a ls u l f u rb yt h ed i 刚矾习o x y g 朗，a I l dt h ei 1 D ni o n c a na c c e l e r a t et h e 删i o na sac a t a l y s t ． T h er e a s o nw h yi ti sS 0d i f f i c u l tt oi n v e S t i g a t e t h er e a c t i o nm e c h a n i s mi sp a r t l yb e c a u S et h e r eh a S n ’t b e e na r t i f i c i a lz i n cs u l f i d ec n ，s t a la v a i l a b l e ，w h i c hi s t h es a m et ot h en a t u r a lz i n cs u l f i d e s p h a l e r i t ec o n c e n t r a t e o r eo rc o n c e n t r a t e ，p h 舛c a l l y ，c h e I I l i c a l l y ， a n dm e c h a | 1 i c a I l v I 引．n l e0 0 c u 】鹏n c eo fz i n ci ns u d f i d eo r e d 印耐t si Sg e n e r a l l ya o 卿n p a n i e db yv a r i 叫si r o n 戚n e r a l s ．H e n o e ，e 咖t h er r l o s _ te f f i c i e f l to 。嗍t r a 的辐舒m e r a l l y R e c e j v e dd a t e 2 0 0 7 一0 7 3 0 B i o g r a p h y L I A N GD u o - q i a I l g 1 9 7 8 一 ．D o c t o r a l k d i d a t e ，n 画o r o nh y d 舢P t a U u 理【y ． o 咖e c t o r w A N GJ i ．k u n 1 9 4 3 一1 ．p r o f e s ∞r 。眦j o r0 nf 啪- f e r r o 嘴 m e t a l l u r 霉ya n dm e t a lm a t e r i a l s ． p r o d u c eaz i l l c ∞n 倪n t r a t e 、Ⅳi t hS i g 面f i ∞呲i r o n0 0 n - t e m 【4 7 1 ．I nt h e 阳p e r ，am e t } K dt O 讲印a 托r e h t i v d y p u r ez i n cs u I f i d ec r y s t a li Si n t 捌删． T h ep e r f o m e de x p e r i m e n t sa r ed i V i d e dt h r e e p a r t s 1 t oc o m p a r ed i S s o l u t i o no fz i n c i ni r o n a b s e n c ea n di r o n a d d e dl e a c h i n ge x p e r i m e n t s ；2 t oi n v e s t i g a t ef e r r o u si o no x i d a t i o nr a t ee x p e r i m e n t s ；3 t o i n v e s t i g a t et h ef o m e r s ’r e l a t i o n s h i pw i t hl e a c h i n g e x p e r i m e n t sw i t hd i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o ni r o ni o n ． 1 E x p e r i m e n t a lm e t h o d T h es p h a l e r i t ec o n c e n t r a t ei so r i g i n a t e df r o m Y u n n a nZ i n c G e m a n i u mC o ．，L t d ， Q u j i n g ， Y u n n a n ．T h ee l e m e n t a lc o m p o s i t i o ni sl i s t e di nT a b l e 1a n dt h eX R Dp a t t e mo ft h ep u r es p h a l e r i t e ∞n c e n t r a t eu s e di nt h ee x p e r i m e n t si ss h o w n 鹊F i g ．1 ． T a b I elC 0 m p o s i t i ∞o fs p h a I e r i t e0 0 n c e n t r a t e u s e di ne x p e r i m e n t s 万方数据 第2 期 L I A N GD 咿q i a I l ge ta l D i S c u s s i o no nP r e s s u r eA c i dL e a c h i n go fS p h a l e r i t ec o n c e n t r a t e 6 9 T h es p h a l e r i t e ∞n c e n t r a t ei sg r i d d e dt o0 ．0 0 2 5 m mo rs m a l l e r ，a n dt h e np r e - l e a c h e di na na u t o c l a v e ． P r e l e a c h i n gc o n d i t i o ni st e m p e r a t u r e1 2 0 ℃，o x y g e n p a r t i a lp r e s s u r eO ．3 M P a ，o x y g e nf l o wr a t eO ．1 L ／ m i n ， l e a c h i n gd u r a t i o n 1h ．A f t e rb e i n gd r i e d ，t h e g r i d d e dc o n c e n t r a t ei sa g g l o m e r a t e dt oa sb i ga s 牵l ～ 2 m mw i t hd i s t i l l e dw a t e f n oo t h e rb i n d e ri su S e d ． A n da tl a s t ，i ti sd r i e do n c ea g a i na n dt h e nc a nb e c o n s i 1 e r e da sr e l a t i v e l yp u r ez i n cs u l f i d ec r y s t a l h e r e - i n a f t e rc a l k da ss p h a l e r i t ec o n c e n t r a t eu 1 1 I e s s o t h e r w i s en o t e d ，b e c a u s em o s ta c i d S 0 i u b l ei m p u “t yi sr e j e c t e d ． ～lo ft h er e a c t a n t Se x c e p ts p h a l e r i t ec o n c e n t r a t e a I l ds o d i u ml i g n o s i t ea r ea n a l y t i c a lg r a d ea n da I ．eu s e d w i t h o u ta n yf u n h e rp u r i f i c a t i o n ． T h el e a c h i n ge x p e r i m e n t sa r e∞n d u c t e di na t 、 r c 卜l i t e ra u t o c l a v e ．T h ea u t o c l a v eu s e di nt h ee x p e r i m e n t si sd e s c r i b e da sF i g ．2 ． F i g ．1X R Dp a t t e m so fs p h a l 甜t e ∞n c e n t r a 【e w i t h o u tt r e a t n l e n t F i g ．2S c h 咖eo fa u t o c l a v eu s e di ne x p e r i m e n t S 2E x p e r i m e n t a lr e s u l ta n dd i s c u s s i o n 2 ．1 I m n ．a b s ∞c ea n di r o n - a d d e dI 船c h i n g e x p e r i m e n t s T h ei r o n - a b S e n c el e a c h i n ge x p e r i m e n t S0 ft h e s p h a l e r i t ec D n c e n t r a t ef r o m9 0 ℃t o1 6 0 ℃a r e m d u c t e di nat w ol i t e ra u t o c l a v e ．L e a c h i n gc o n d i t i o ni s ∞n c e n t r a t em a s s1 0 9 ，i n i t i a ls u l f u r i ca c i dc o n c e n t r a - t i o n2 5 9 ／L ，s t i r r i n gs p e e d5 0 0r ／m i n ，o x y g e np a r t i a l p r e s s u r eO ．3M P a ， s o d i u ml i g n i n S u l f o n a t e0 ．0 2 9 ， o x y g e nf l o wr a t e0 ．1 L ／蕊n ． T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nd i s s o l u t i o no fz i n ca n d l e a c h i n gd u r a t i o ni nt h ee x p e r i m e n t sw i t h o u tf e r r o u s i o ni sd e s c r i b e da sF i g ．3 ． O3 06 09 I 1 2 01 5 0l 册 d 删i 咖，曲 F 硷．3R e l a t i ∞s h i pb e t w 嘲d i s s o l u t i c 玑o f 五I l ca n dk 曲i r l g d u r a t i ∞i ni 埘1 ．a b 簖l c e 麟p 商m 朗t s 9 0 ～1 6 0 ℃ F e r r o u ss u l f a t eh e p a t a h y d r a t ei su s e di ni r o n ． a d d e dl e a c h i n ge x p e r i m e n t s ．T h er e m a i n e dl e a c h i n g p a r a m e t e r sa r eS a m e 硒t h o ∞i ni r o n a b s e n c el e a c h i n g e x p e r i m e n t s ． T h er e l a t i o n s h i Db e t w e e nd i s S o I u t i o no fz i n ca n d l e a c h i n gd u r a t i o ni nt h ee x p e r i m e n t sw i t h2 9f e r r o u s i o ni sd e s c 舶e da sF i g ．4 ． 述 譬 ’≈ 葛 口 号 弓 器 号 血n t “m ，m i n F 培．4R 出t i 碱pb e t 、I l ，鳅ld i 耐u 咖o f 妣a n dd 哪妇 i ne x p 研m e n t sw i t h2 9f e r r o u si o n 9 0 ～1 6 0 ℃ l nF i g ．3 。t h er e a ld i s s 0 1 u t i o no fz i n cs h o u l db e m u c hI o w e rt h a nt h ee x p e r i m e n t a Id a t ab e c a u S eo f I n o r eo rl e s sr e s u l t a n ti r o ni o no fo t h e rp o l y v a l e n t m e t a l i o nd u et or o u g hr e m o v a l i np r e l e a c h i n g ．P o l y 一 啦￡錾肖Jog口jg黾 I_∞＼口a；ou占塌c皇暑 万方数据 v “呲m e t a li o nS u c h 硒c o p p e ri D np e r h a p sh a st h e c i a t i 。n0 fs u l f i d ei o nw i t hh y d r o g e ni o n [ 1 0 一13 J ， i s s a m er o l ea si r o ni o ni nt h el e a c h i n gp r o c e d 8 9 J ． s h o w n 弱e q u a t i o n 1 ～ 3 ，o x i d a t i o no fH S a n d A ss e e ni nF i g ．3 ，i nt h ee x p e r i m e n t sw i t h o u tH 2 S ，p e r h a p sm a i n l yb yF e 3 a n do t h e rp o l y V a l e n t f e r r o u si o n ，d i s S 0 l u t i o no fz i n ci sv e r yl o w ．E v e ni nm e t a li o n [ 1 4 1 副，i ss h o w na se q u a t i o n 4 ～ 5 ，r e ． t h e1 8 0 m i na n d1 6 0 1 Ch i g hp r e s s u r ea c i dl e a c h i n g ，o x i d a t i o no ff e I T o u si o n 【1 7 1 9 】，i ss h o w na se q u a t i o n d i s S o I u t i o no fz i n ci sb e l o w1 2 ％．H o w e v e r ，i nt h e 6 ～ 7 ．R e a c t i o n 6 0 r 7 p e r h a p sh a sf a i r l y e x p e r i m e n t sw i t hf e r r o u si o n s e ei nF i g ．4 ，d i s s o l u h i g hk i n e t i c s i ng i v e nh i g ht e m p e r a t u r ea n dh i g h t i o no fz i n ci sr e l a t i V e l yh i g h ，a n di nt h e18 0 m i na n d p r e s s u r ec o n d i t i o n ．A sS e e nf m mF i g ．3 ，t h er e a c t i o n s 1 6 0 ℃h i g hp r e 鹤u r ea c i dl e a c h i n g ，i t i so v e r6 0 ％． 8 ～ 1 1 d e m o n s t r a t ev e r yl o wk i n e t i c s 【2 0 1 ． S u c hh i g hk i n e t i c so c c u r so n l yw h e nt h el e a c h i n gZ n S Z n 2 S 2 一 1 t e m p e r a t u r ei s1 5 0 ℃o ra b o v e ． s 2 一 H H S 一 2 B y ∞m p a r i s o no fF i g ．4 t oF i g ．3 ，t h e ∞n c l u H S 一十H H 2 S 3 s i o n sc a nb ed r a w nt h a ta b s e n c eo fi r o ni o no rp o l y V a 一 2 F e 3 H S 一 2 F e 2 S ● 2 H 4 l e n tm e t a li o nw i l lI e a dt oV e r yl o wl e a c h i n gk i n e t i c s H 2 S F e 3 S 十H 十 F e 2 5 e V e ni nf a i r l y 。p t i m u m ∞n d i t i o n s ，i no r d e rt oa c h i e v e F e 2 0 2 F e 3 0 I 一 6 ar e l a t i v e l yh i g hl e a c h i n gk i n e t i c s ，l e a c h i n gt e m p e r a 。 F e 2 十o ’F e 3 H 0 2 7 t u r es h o u l db ei n c r e a S e dt o1 5 0 ℃o ra b o V e ’ s 2 一 2 0 ’S ● 2 0 2 一 8 2 2F e r r 0 惦1 蚰慨‘d a 。1 蚰r a t ee x p e r i m e n t s 乎一 2 0 2 s 2 H 0 2 ‘ 9 1 n ●r d e 幻 e r n ．m n c m 5 1 n ’e x n 1 4 H s 一十0 2 2 s 2 2 一 2 H 2 0 1 0 a r eO o n d u c t e dt 0l n v e s t l g a t et e r r o u sl o no x l d a t l o nt o ，． f e r r i c 。n e S ．F e r r o u si 。n 『i ns u l f u r i ca c i dr e a c t Sw i t h 2 H 2 s 0 2 2 2 s 2 H 2 0 1 1 o X y g e ni nat 、∞l i t e ra u t o c l a v e ．R e a c t i o n ∞n d i t i o ni s T h o s er e a c t i o n sc a no c c u rt h e o r e t i c a l I y H o w e V ’ F e S 0 4 ．7 H 2 05 0 9 ，i n i t i a ls u l f u r i c a c i dc o n c e n t r a t i o n e r ，m u c hw o r ki Sn e e d e dt 0e x p l a i nt h e i 。I o wk i n e ‘一 5 0 9 0 ’冀鼍≥n gs p e e d 普0 r ／m 玑n o x ；g p a n i a I p r e S 。 “”o x i d a t i 。no ff e r r o u si o n [ R e a c t i 。n 6 ] h a sh i g h s 叭兰1 M 擘，．似攀n ．n o w Ⅲ印_ ，佃里‘．，‰e 。1 兰 葛斋 1 二。夏二。二。孟。姗；． T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nr e a c t i o nd u r a t i o na n d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯‘‘。。一⋯∥一‘ o x i d a t i o nr a t ei sd e s c r i b e da sF i g ．5 ． D e c r e a S eo f t h ef o m e ri sa c c e l e r a t e d b yo x i d a t i o no { B yc o m p a r i 9 0 no fF i g ．5t oF i g ．4 ，i ti ss e e nt h a t ．h y d m g e n s u l f i d eb yf e r r i ci ∞[ 。e a c ‘i 。n 4 a n d d i s S 0 l 工i 。n ；z i n ca n d 。二d a t i 。n 二t eh a v et h eS a m e 5 ] ，a n dt h a t 。ft h e1 a t t e rp e r h a p sc a u s e st oh y d r o ’ t r e n dw i t hi n c r e a S i n gr e a c t i o nd u r a t i 。n ，t h o u g ht h e y g e np e r o x i d eg e n e r a ‘i o nw i ‘h ‘h ef o I l o 、Ⅳe dr e a 。‘i 。n s d on o ti n c r e a s ep r o p o r t i o n a l l y ．T h er e a s o nw h yt h e y 1 2 ～ 1 4 H y d r o g e np e m x i d ei sas ‘∞n g 。x i d a t i ∞ d 。n o ti n c 愀I p 二p o r t i 。n a l l yp e r h a p se x i S t si nt h a t o x i d a n t ，a n d c a no x m i z e S u l 柏eI n i n e r a l st os u l p h a t e m a n yf a c t o r ss u c ha Ss o l u b i l i t yo fo x y g e ni nh i g h d l r e c t I y ⋯J | ，、 p r e 妄u r ea n dh i g ht e m p e r a t u r el e a c h i n gs y s t e m ，p r e s 一 0 2 一十2 H e 5H 2 0 2 1 2 e n c eo fo t h e r 叫y v a l e n tm e t a li o n ．T h e r e f o r ec o n c l u ． 0 2 一 H 2 0 2H 0 2 一 o H 1 3 s i o nc a nb eS a f e l yd r a w nt h a tp r e s e n c eo fi r o ni o no r 0 2 一 H 5H 0 2 1 4 p e r h a p so t h e rp o l y v a l e n tm e t a li o n i sn e c e s S a r yt o I ns h o r t ，i r o ni o ni sn e c e s s a r yt oa c h i e V er e a S o n ’ a c h i e v er e a s o n a b l eh i g hk i n e t i c si nt h eh i g hp r e s s u r e a b l yh i g hk i n e t i c st oo x i d a t i o no fs u l f i d ei o n ， w h i c h a c i dl e a c h i n g0 fs p h a l e r i t ec o n c e n t r a t e ． c o m e sf r o mt h es p h a l e r i t ec o n c e n t r a t eu n d e rh i g h S i n c ei r o ni o no rp o l y v a l e n tm e t a li o ni sn e c e s t 哪p e r a t u r ea n dh i g hp r e s s u r e ． 钮r yi nl e a c h i n g ，∞n c l u s i o nc a nb ed r a w nt h a ti nt h e 2 ．3 L e a c h i n ge x p e r i m e n t sw i t hV a r i o 岫i r 帅i o n f e r r i c f e m u s s u l p h a t e ．s u l f u r i ca c i d s p h a l e r i t ec o n ． c o n c e n t r a t i o n c e n t r a t el e a c h i n gs y s t 哪，t h e r ep e r h a p se x i s tt h er e ． I no r d e rf o rp r o “n go ft h eh y p o t h e s i sm e n t i o n e d a c t i o n s ．I o n i z a t i o no fs p h a l e r i t ec o n c e n t r a t ea n da s S 0 ．a b o v e ，s p h a l e r i t e∞n c e n t r a t el e a c h i n g e x p e r i m e n t s 万方数据 第2 期 L I A N GD 吣q i a n ge ta 1 D i s 叫s s i o no nP r e s s u r eA c i dL ∞c h i n go fs p h a l e r i t eC o n c e n t m t e7 1 a d d i n gd i f f e r e n t ∞n c e n t r a t i o ni r o ni o na r ec o n d u c t e d ． F e r r o u ss u I f a t eh e p a t a h y d r a t e