锌焙砂中浸渣氧压酸浸新工艺探讨.pdf

第6 3 卷第2 期 2Ol1 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u 8M e t a l B V 0 1 ．6 3 ．N o ．2 M a v2 0ll D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．I s s n ．1 0 0 l 一0 2 1 1 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 3 8 锌焙砂中浸渣氧压酸浸新工艺探讨 巨 佳1 ，王吉坤2 ，张向阳3 ，徐静3 ，谢红艳3 ，贺山明3 1 ．东南大学，南京2 ”18 9 ； 2 ．云南冶金集团总公司，昆明6 5 0 0 3 1 ； 3 ．昆明理工大学，昆明6 5 0 0 9 3 摘要锌焙砂一般采用中性一低酸一高酸三段浸出工序．该工艺在酸浸出中浸渣的过程中，铁也大量浸出进入到溶液中， 增加．了后续除铁的难度。本文探讨了氧压酸浸与传统湿法炼锌相结合的工艺的可行性。提出了锌焙砂中浸渣一段氧压浸出和两 段氧压浸出新工艺。 关键词湿法炼锌；锌焙砂；中浸渣；氧压酸浸 中图分类号T n 0 3 ．2 l文献标识码A文章编号l ∞l 0 2 l l 2 0 1 1 0 2 一0 1 5 9 一0 4 在传统的湿法炼锌工艺中，锌焙砂一般采用中 性一低酸一高酸三段浸出工序⋯。浸出过程中，铁 随着锌的浸出也进入到溶液中，因此在净化电积锌 前必须除铁。而常采用的除铁方法有黄钾铁矾 K F e 3 S 0 4 2 O H 6 ‘2 。】、针铁矿 F e O O H 哺“州 以及赤铁矿 F e O ， 法等。中浸渣采用高温高酸浸 出一铁矾除铁时消耗试剂高，同时铁矾渣不易处理， 有一定的环境污染，高温高酸浸出一针铁矿法或赤 铁矿除铁工艺在除铁时需要高温，同时该工艺存在 流程长、增加高、金属回收率低等一系列问题“。 为了降低中浸渣综合利用成本，简化工艺，本文 采用氧压酸浸工艺，将高温高酸浸出和针铁矿法或 赤铁矿除铁法结合处理兰坪某厂的锌焙砂中浸渣。 利用氧压浸出高铁闪锌矿的锌的浸出率高、铁的浸 出率低的特点来降低除铁难度，同时强化浸出过程， 提高有价金属的回收率卜”- 。 l 锌焙砂中浸渣的物理化学性质 1 ．1 锌焙砂中浸渣的化学成分 该中浸渣是兰坪某厂的焙烧、中性浸出后的产 物，呈含水略带黄褐色的土状物料，物料水分含量 高，不易过滤分离。其光谱分析结果如表1 。 表l中浸渣光谱分析结果 T a b l el A n a l y s i 8r e s u l t 8o f8 p e c t r u mo f 陀8 i d u e 8f h mt h en e u t m lI e a c h i n g ／％ 从表l 可见，该中浸渣主要元素为Z n 、F e 、S i 、 C a 等，次要元素为P b 、A l 、M g 等，考虑锌冶炼过程中 杂质的影响，对影响锌冶金的杂质元素和可能存在 的稀散金属进行全分析，结果如表2 。 表2中浸渣的化学成分分析结果 T a b l e2C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fr e s i d u e 8f r o mt h en e u t m lI e a c h i n g／％ 单位为∥t 收稿日期2 0 1 0 0 3 2 3 作者简介巨佳 1 9 跖一 ，男。安徽霍山县人。硕士，主耍从事有 色金属冶炼工艺等方面的研究。 从表2 的结果可见，中浸渣含锌仅1 2 ．7 6 ％，与 一般中浸渣含锌1 5 ％一2 5 ％相比，锌含量偏低，这 表明该中浸渣中弱酸可溶的锌很低；该渣中S i O 含 万方数据 有色金属第6 3 卷 量达1 1 ．9 2 ％，表明焙烧过程有少鼍硅酸锌形成，导 致溶出时有少量的胶体形成，因而液固分离困难；该 渣中硫含量高，达1 3 ．4 8 ％，说明其中的硫酸盐或硫 化物含量高。c a O 含量高达1 5 ．6 1 ％，考虑用硫酸 浸出，c a O 绝大部分反应生成c a s O 。2 H O 固体， 由于c a s O 。2 H O 固体是在浸出过程中生成，则有 可能包裹含锌矿物颗粒，影响锌的浸出。中浸渣含 铁为4 ．8 l ％，铅含量3 ．0 ％，银含量6 2 ．5 9 ／t ，都具有 一定回收价值，杂质元素和其它稀有金属含量比较 低，基本不影响锌冶金工艺同时也不具有回收价值。 1 ．2中浸渣的X R D 分析 对兰坪中浸渣进行原中浸渣烘干样及在湿式棒 磨机中磨4 0 m i n 的中浸渣样的x R D 分析结果见图 1 和图2 。 ∽ 山 U ∽ 厶 U 4 衍射角p 图l原焙烧中浸渣的x R D 分析图谱 F i g ．1 X R Dp a t t e m so fr e s i d u e sf r o mn e u t m l l e a c h i n gw i t h o u tg r i n d i n g 4 衍射角9 ∞ 图2磨4 0 m i Ⅱ焙烧中浸渣的X R D 分析图谱 F i 昏2X R Dp a n e m 8o f 陀s i d u e 8f b mn e u t m I l e a c h i n gw i t h4 0m i I I u k 酣n d i n g 由图l 可见，该兰坪中浸渣原矿中的锌以硫酸 锌z n s O ．x H O 形态存在，占3 0 ．7 ％，即渣中的锌 基本为硫酸锌，其水洗即可洗涤出来；生石膏c a S 0 ． 2 H O 为主要物相，占3 9 ．4 2 ％；脉石石英s i O 占 1 1 ．3 5 ％，与s i 0 含量1 1 ．9 2 ％相比，略低，说明大量 s i O ，是不可溶石英形态存在，少量形成硅酸锌。F e S O 。 0 H 2 H O 7 ．9 3 ％ 、硫酸铅P b S O 。 3 ．8 1 ％ 、明矾石 H ，0 A l ， S O 。 0 H 6 5 ．7 0 ％ 为次要物相。 由图2 可见，中浸渣经湿式棒磨后锌主要以硅 酸锌 z n s i O 。 、硫化锌 z n s 和铁酸锌 z n F e O 。 形式存在；石膏则以c a s O 。0 ．5 H O 为主，部分以 c a s O 。2 H o 形式存在；铅以硫酸铅为主，与原矿 相一致；铁以F e s 为主；脉石仍然为石英。与原矿相 比，细磨后使颗粒内部在沸腾焙烧未反应的和浸出 时未能浸出的物质表现出来，反应出此中浸渣的本 质。 考虑焙砂经过硫酸浸出后，再生相结晶不致密， 影响x R D 分析结果，对中浸渣中有价元素再进行化 学物相分析，结果如表3 。 表3中浸渣中锌化学物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t o fZ n - d i s t r i b u “o na m o n g r e s i d u e sf 如mn e u t r a ll e a c h i n g ／％ 物相 铁酸锌硅酸锌硫化锌锌铁尖晶石及其他 总锌 从表3 可见，中浸渣中锌主要以铁酸锌、硅酸锌 为主，硅酸锌与原料中s i O 含量偏高，这与中浸渣 液固难分离相吻合；硫化锌是焙烧时未被氧化的硫 化锌，同时该硫化锌稳定性或结晶好不容易被氧化， 也可能是粒度细嵌布在脉石矿物中难以有效氧化； 少量锌以锌铁尖晶石或其他存在，其在高温高酸浸 出中容易被浸出。 由该锌物相结果可见，采用传统浸出工艺时，锌 最大浸出率为8 5 ．8 6 ％。如果考虑锌铁尖晶石或其 他难以有效浸出，锌的最大浸出率8 1 ．0 l ％。 2 锌焙砂中浸渣氧压酸浸工艺流程分析 2 ．1 锌焙砂中浸渣一段氧压浸出工艺 通过前面的分析，我们获得兰坪锌焙砂中浸渣 一段氧压酸浸工艺流程如图3 所示。 中浸渣在进入氧压浸出系统时可考虑磨矿，磨 矿有无可根据锌市场价格进行评价后，即流程中虚 线流程取决于锌的市场价格。 无论磨矿或不磨，中浸渣经过调浆后与废电积 液、硫酸一同进入氧压浸出反应釜进行氧压浸出。 对于中浸渣而言，氧压浸出的优点是降低铁的浸出 万方数据 第2 期巨佳等锌焙砂中浸渣氧压酸浸新工艺探讨 1 6 1 率，改善渣的过滤性能，有效提高设备的处理能力。 中浸渣 中漫渣 图3中浸渣氯压浸出原则工艺流程 F i g ．3 0 x i d i c a c i d i cp r e 8 8 u r 七l e a c h i n gp m c e 8 8 o f 陀s i d u e 8f r o mn e u t m ll e a c h i n g 对于独立的中浸渣氧压浸出系统而言，由于渣 中碱性脉石矿物比较少，在氧压浸出中酸消耗相对 少。浸出原液游离酸1 5 0 9 ／L ，终点酸度约6 0 9 ／L ，消 耗酸为2 7 9 硫酸／1 0 0 渣 干渣 。渣中含锌为 1 2 ．7 6 ％，无论以何种锌存在，其消耗的酸为1 9 ．5 9 硫酸／1 0 0 渣 干渣 ，与实际消耗的2 7 9 相比，差异 不大，即1 0 0 0 k g 锌消耗酸6 1 8 k g 或1 0 0 0 k g 中浸渣 千渣 消耗酸7 5 k g 。酸消耗主要是中浸渣中碱性 脉石和铁。碱性脉石消耗的酸不能再生，铁消耗的 酸可以再生。 如果中浸渣氧压浸出液返回焙砂浸出系统，则 浸出液中铁也随之返回，造成浸出液含铁高，焙砂中 浸后铁水解使得液固分离困难。所以中浸渣氧压浸 出液返回用于焙砂中浸是不合适的，须单独进行处 理。 由于中浸渣含锌1 2 ．7 6 ％，即使在液固比2 ．5 1 、 废电积液含锌5 0 9 ／L 的条件下氧压浸出．浸出液含 锌最高仅为1 0 0 9 ／L ，还不能直接进入中和一净化工 艺。因此，浸出液必须在浸出过程部分循环以提高 浸出液中锌离子的浓度。 2 ．2 锌焙砂中浸渣两段氧压浸出工艺 为了进一步降低浸出液中的铁含量和酸度，中 浸渣氧压浸出工艺可以分为两段浸出工艺。在浸出 过程中，第l 段进行游离酸中和沉铁的浸出，使铁形 成针铁矿或赤铁矿，在第2 段浸出时不被浸出到溶 液中。第2 段浸出保证锌的浸出率，可以控制终酸 在6 0 9 ／L 左右。由于中浸渣中锌主要以铁酸锌和硅 酸锌形式存在，第1 段浸出时可以不用通氧气，第2 段浸出主要为残余氧化锌 铁酸锌和硅酸锌 及硫 化锌的浸出，此时需要进行氧压浸出。中浸渣两段 浸出工艺流程如图4 所示。 中浸渣 图4中浸渣两段压力浸出原则工艺流程 F i g ．4 T w oo x i d i c - a c i d i cp r e 8 s u r el e a c h i n gp r o c e 8 8 o f 他8 i d u e Bf m mn e u t m ll e a c h i n g 3结论 用氧压浸出工艺处理该中浸渣时，可以实现锌 万方数据 1 6 2有色金属第6 3 卷 浸出率高 9 8 ％ ，铁浸出率低 3 9 ／L 。尤其采 用两段浸出，可使溶液中的铁大部分在第1 段沉淀 下来，溶液中的铁可以控制在3 9 ／L 以下。两段氧压 浸出可以完全满足中浸渣自身浸出时对铁和终酸的 参考文献 要求，可以不辅助其它的浸出或中和系统实现其自 身】艺流程的完整性，从而实现了简化工艺、降低成 本以及提高金属回收率。 [ 1 ] 梅光贵．湿法炼锌学[ M ] ．长沙中南工业大学出版社，1 9 9 5 ． [ 2 ] E l g e 体m aF ．w i t k a m pGJ ，V a nR o s m a l e nG ．s i m u l t a n e o u sD i s s o l u t i o no fz i n cF e r r i t ea n dP 陀c i p i t a t i o no fA m m o n i u mJ a r o s i t e [ J ] ． H y d m m e t a l l u r g y ，1 9 9 3 ，3 4 1 2 3 2 7 ． [ 3 ] D u t r i z a cJE ．E f r e c t i v e n e s so fJ a m s i t es p e c i e sf o rP r e c i p i - t a t i n gs o d i u mJ a r o s i t e [ J ] ．J o M ，1 9 9 9 ，5 l 1 2 3 0 一3 2 ． [ 4 ] D u t r i z 8 cJE ．T h eE f f e c to fs e e d i n go nt h eR a t eo fP 陀c i p i t a t i o no fA m m o n i u mJ a m s i t ea n dS o d i u mJ a r o s i t e [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ， 1 9 9 6 ，4 2 3 2 9 3 3 1 2 ． ‘ [ 5 ] 王顺才。张豫．热酸浸出黄钾铁矾工艺的生产实践[ j ] ．有色冶炼，2 0 0 1 ， 2 1 9 2 2 ． [ 6 ]M a r i oP e l i n o ，c a r l oc a n t a l i n i ，C a r l oA b b m z z e s e ，e ta 1 ． T r e a t m e n ta n d R e c y c l i n go f G o e t h i t ew a s t e A r i s i n gf b mt h e H y d m m e t a 儿u r g yo f z i n c [ J ] ．H y d m m e t a l l u r g y ，1 9 9 6 ，4 0 1 2 2 5 3 5 ． [ 7 ] c o r dAR ，P i c k e r i n gRw ．I m p r o v e dI J e a c h i n gT e c h ∞l o g yi nt h eE l e c t m l y t i cz i n cI n d u s t r y [ J ] ．M e t a l l u r g i c a lT m n s 吨c t i o n sB P r o c e s sM e t a №r g y ，1 9 7 5 ．6 B 1 4 3 5 3 ． [ 8 ] 林书英．针铁矿法在温州冶炼厂锌技改工程中的应用[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 6 5 4 6 ． [ 9 ] 张元福，陈家蓉，黄光裕，等．针铁矿法从氧化锌烟尘浸出液中除氟氯的研究[ J ] ．湿法冶金，1 9 9 9 2 3 6 4 0 ． [ 1 0 ] 章燕萍．锌高温焙砂热酸浸出- 锌精矿还原一针铁矿法沉铁的湿法炼锌工艺研究[ J ] ．湖南有色金属，1 9 9 0 5 3 8 4 2 ． [ 1 1 ] 夏志华，唐谟堂，李仕庆，等．锌焙砂中浸渣高温高酸浸出动力学研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 5 ，2 5 2 5 3 5 7 [ 1 2 ] 王吉坤，周廷熙．高铁硫化锌精矿加压浸出研究及产业化[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 2 2 4 2 6 ． [ 1 3 ] 王海北，蒋开喜。施友富，等．硫化锌精矿加压酸浸新工艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 4 5 2 4 ． D i s c u s s i o no no x i d i z i n gP r e s s u r eL e a c h i n go fR e s i d u e sf t o m Z i n cN e u t r a IL e a c h i n gP r o c e 豁 ．，U 如1 ，肼ⅣG 一蠡Ⅱn 2 ，Z 删，v CX 谊昭．弘昭3 ，X U 西I g ’，戈腰舶帽．弦n 3 ，月冒S ．I l n n ．m i n 9 3 I ．＆ⅡI I I I e ∞‘‰觇B 毋，，v 口，彬昭2 l l l 8 9 ，C I l l i 船； 2 ．y u n 加nJ | I f “口盯“呦’C r o u p ，K Ⅱn m i 增6 5 0 0 3l ，C _ I l i n 口； 3 ．K Ⅱ肌i 昭￡，n 觇稻n y 旷s c 如懈d ，I d ‰ ∞如g y ，地n m ‘咐6 5 0 0 9 3 ，傩i 加； A b s t r a c t G e n e r a l l y ，z i n cc a l c i n eg e n e r a la d o p t sn e u t e r l o wa c i d - h i g ha c i dt | I l - e es e g m e n t si nl e a c h i n gp m c e s s ． I r o n w o u l db el e a c h i n gi n t ot h es o l u t i o ni nt l I ep m c e s so fa c i dl e a c h i n gw h i c hw o u l di n c 托a s et l l ed i m c u l t yo fr e m o v i n g i m n ．T h i sp a p e rd i s c u s s e st l I ef e a s i b i l i t yo ft h er e s i d u e sf 而mt I l en e u t m l l e a c h i n gb yo x i d i c a c i d i cp 陀s s u r el e a c h i n g p m c e s 8 ，a n dp m p o s ean e wt e c h n o l o g yo fo n eo x i d i z i n gp r e s s u r ea n dt w oo x i d i z i n gp r e s s u r el e a c h i n gp m c e 昭． K e y w o r d s w e tz i n cs m e l t i n g ；z i n cc a l c i n e ；r e s i d u e sf 而mt h en e u t r a ll e a c h i n g ；o x i d i z i n gp r e s s u r el e a c h i n g 责任编辑黄珊艳 万方数据