含铅锌渣中铅的富集.pdf

2 0 1 2 年1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 1 ．0 0 l 含铅锌渣中铅的富集 何静，罗超，鲁君乐，王小能，王涛，韩生菁 中南大学冶金科学与工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要提出低酸一高酸两段逆流浸出含铅锌渣新工艺，低酸浸出考察液固比、时间和温度对锌浸出率的 影响，高酸浸出考察初始硫酸浓度、时间和温度对锌浸出率及铅品位的影响。结果表明，在低酸浸出，液 固比6 z 1 、时间5h 、温度6 0 ℃；高酸浸出，初始硫酸浓度1 7 0g ／L 、时间6h 、温度9 5 ℃的最优条件下， 锌浸出率9 9 ．2 9 ％，铅入渣率9 8 ．5 8 ％，高浸渣中铅品位6 2 ．2 5 ％。 关键词含铅锌渣；铁酸锌；两段逆流浸出；富集铅 中图分类号T F 8 1 2文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 0 1 - 0 0 0 1 - 0 4 L e a dE n r i c h m e n tf r o mL e a d - B e a r i n gZ i n cR e s i d u e H EJ i n g ，L U OC h a o ，L UJ u n y u e ，W A N GX i a o n e n g ，W A N GT a o ，H a nS h e n g _ j i n g S c h 0 0 lo fM e t a l l u r g i c a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS 0 u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ．C h i n a A b s t r a c t An e wp r o c e s so fz i n cl e a c h i n gf r o ml e a d - b e a r i n gz i n cr e s i d u ew i t hl o wa n dh i g ha c i d i t yc o u n t e r _ c u r r e n tp r o c e s sw e r es t u d i e d ．T h ee f f e c t so fr a t i oo fl i q u i dt os o l i d L ／S ，t i m ea n dt e m p e r a t u r eo nz i n c l e a c h i n gr a t ew e r ei n v e s t i g a t e di nl o wa c i d i t yl e a c h i n gp r o c e s s ；w h 订et h ee f f e c t so fi n i t i a lH 2S O { c o n c e n t r a t i o n s ，t i m ea n dt e m p e r a t u r eo nz i n cl e a c h i n gr a t ea n dl e a dc o n t e n ti nh i g ha c i d i t yl e a c h i n gp r o c e s sw e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h el e a c h i n gr a t i oo fz i n cc a nr e a c h 9 9 ．2 9 ％，9 8 ．2 5 ％o fl e a dr e m a i n si n h i g ha c i d i t yl e a c h i n gr e s i d u e s ，t h ec o n t e n to fl e a dc a nr e a c h6 2 ．2 5 ％i nh i g ha c i d i t yl e a c h i n gr e s i d u e su n d e r t h ef o l l o w i n go p t i m u mc o n d i t i o n s ，w h i c ha r eL ／So f6l 1 ，r e a c t i o nt i m eo f5h ，t e m p e r a t u r eo f6 0 ℃i n 1 0 wa c i d i t yl e a c h i n gp r o c e s s ；W h i l ei n i t i a la c i dc o n c e n t r a t i o no f1 7 0g ／L ，r e a c t i o nt i m eo f6ha n dt e m p e r a t u r eo f9 5 ℃i nh i g ha c i d i t yl e a c h i n gp r o c e sS ． K e yw o r d s l e a d - b e a r i n gz i n cr e s i d u e ；z i n cf e r r i t e ；t w os t a g e sc o u n t e r c u r r e n tl e a c h i n g ；l e a de n r i c h m e n t 目前，世界金属锌年产量的8 0 ％以上采用“焙 烧一浸出一电积”的湿法工艺生产，该流程产生很多 冶炼渣，这些冶炼废渣中含有锌、铅等多种有价组 分[ 1 喝] 。工业上大多采用火法处理冶炼废渣，如回转 窑 W a e l z 工艺和转底炉 I n m e t c o 工艺。但现有火 法工艺主要目的是回收锌渣中的铁、镍，以及获得锌 铅二次粉尘 3 0 ％～7 0 ％Z n 0 ，这些工艺不适宜处 理含铅高、含铁低的含锌铅渣，且不能实现粉尘中锌 和铅的一次性分离，研究处理此类锌渣的理论及方 法是必要的H ．8 ] 。本文主要进行两段逆流酸浸锌渣 的工艺研究，既实现了铅锌分离，又提高了锌浸出率 和渣中铅品位。 1 试验原料及试剂 主要原料为3 种不同含量的含铅锌渣，其主要 化学成分见表1 ，含铅锌渣中锌的物相组成见表2 。 2 试验工艺原则流程 含铅锌渣以废电解液 制浸出终点p H 5 ．O ～5 ． 为浸剂进行中性浸出，控 2 ，澄清后溢出上清液；其 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 1 7 4 2 4 0 l 国家“9 7 3 ’’计划资助项目 2 0 0 7 c B 6 1 3 6 0 4 。广东省产学研资助项目 2 0 1 0 0 9 0 8 作者简介何静 1 9 6 2 一 ．女．湖南株洲人．副教授． 万方数据 2 有色金属 冶炼部分 b t t p ／，y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 期 底流用高酸浸出的滤液进行低酸浸出，浸出终了时 加大分子絮凝剂澄清，低酸浸出的底流用废电解液 进一步进行高酸浸出，过滤后得高铅渣，滤液作低酸 浸出的浸剂。 表1 含铅锌渣的成分 T a b l e1 C o m p o s i t i o no f l e a d - b e a r i n g z i n cr 昭i d u e／％ 3 试验结果与讨论 3 ．1 低酸浸出 每次试验加2 8 锌渣1 0 0g ，硫酸4 5 ．8g ，折合成 废电解液2 6 1 ．7m L 1 7 5g ／LH 2 S 0 4 、4 7 ．5g ／L Z n 2 ，磁力搅拌，真空过滤。主要考察时间、液固 比和温度对锌浸出率的影响，锌浸出率均以浸出液 计算。 3 ．1 ．1 反应时间 固定条件液固比6 。1 ，温度9 5 ℃，试验结果 见图1 。 图l 时间对低酸浸出的影响 F i g ．1 E f f e c to f 他孔t i o nt i Ⅱ砖蚰 l o w 趾i m t yI 姚c h i n g 由图1 可知，锌浸出率随浸出时间的延长而增 大，且在5h 后趋于平稳，故选择5h 作为最佳浸出 时间。 3 ．1 ．2 液固比 固定条件时间5h ，温度9 5 ℃，试验结果如图 2 所示。 堡 鐾 爨 投同比 图2 液固比对低酸浸出的影响 F i g ．2 E f f e c to fL ／Sr a t i oo nl o w a c i d i t yl e a c h i n g 由图2 可知，液固比加大，有利于搅拌效果的 改善，增大反应的接触面积，有利于锌的浸出；但液 固比过大，溶液酸的浓度降低，不利于Z n S 、Z n o F e 0 3 等浸出，降低了锌的浸出。当液固比为6 1 时，锌的浸出率最高为8 9 ．4 3 ％，所以选择最佳液固 比为6 1 。 3 ．1 ．3 浸出温度 固定条件时间5h ，液固比6 1 ，试验结果如 图3 所示。 母 、 锝 丑 熨 嚣 图3 温度对低酸浸出的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e m p e 仡t Ⅱ睫蚰 I o wa c i d i t yl 蚀c h i n g 万方数据 2 0 1 2 年1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ；／／y 8 y 1 ．b g r i m m ．n 3 由图3 可知，随着温度的升高．锌浸出率不断 增大，但当温度高于9 5 ℃后，水的蒸发加剧，会给试 验带来一定误差。因此，选9 5 ℃作为最佳浸出温 度。 3 ．2 高酸浸出 每次试验加3 8 锌渣1 0 0g 、总硫酸量6 6 ．3 7g ， 磁办搅拌、真空过滤。考察初始硫酸浓度、温度、时 间对锌浸出率以及铅渣中铅品位的影响。滤渣计重 并分析其P b 、F e 和Z n 成分。 3 ．2 ．1 初始硫酸浓度 固定条件时间5h ，温度9 5 ℃，试验结果见图 4 。 图4 初始硫酸浓度对高酸浸出的影响 F i g ．4 E f f e c to fi n i t i a lH 2S o ．c o n c e n t r a “帆s O nh i g ha c i d i t yI e a c h i n g 由图4 可知，锌浸出率随初始硫酸浓度的升高 而增大，铅品位也不断提高，当初始硫酸浓度大于 1 7 0g ／L 后趋于平缓。因此，选取1 7 0g ／L 作为最 佳浸出初始硫酸浓度。 3 ．2 ．2 浸出温度 固定条件初始硫酸浓度1 6 0g ／L ，时间5h ，试 验结果见图5 。 由图5 可知，随着温度的升高，锌浸出率不断 增大，铅的品位也不断提高，9 5 ℃后趋于平缓，同 时，考虑到温度高于9 5 ℃以后，水的蒸发加剧。因 此，选取9 5 ℃作为最佳浸出温度。 3 ．2 ．3反应时间 固定条件初始硫酸浓度1 6 0g ／L ，温度9 5 ℃， 试验结果如图6 所示。 由图6 可知，锌浸出率随浸出时间的延长而不 断增大，铅品位也不断提高，且在6h 后趋于平稳， 故选择6h 作为最佳浸出时间。 图5 温度对高酸浸出的影响 F i 昏5 E f f e c tO ft e m p e r a t u r eO n h i g ha c i d i t yI e a c h i n g 图6 时间对高酸浸出的影响 F i g ．6 E f f e c to f 件a c t i o nt i m e 佣 h i g ha c i d i t yl e a c h i n g 4 循环试验及结果 根据单因素试验结果，确定锌渣两段浸出富集 铅的最佳工艺条件 中性浸出过程按常规方法进行 如下； 1 中性浸出原料为1 。锌渣，用量1 ．5k g ／次、 浸剂为废电解液 1 7 4 ～1 8 0g ／LH 2 S O 、4 5 ．5 ～4 9 g ／LZ n 2 ，控制总酸为理论值的5 1 ％，液固比 8t 1 ，温度8 0 ℃，时间2h ，控制浸出终点p H 5 ．2 左右。 2 低酸浸出浸剂为上一批次的高酸浸出液 第 一周期的先行配制 ，浸出温度9 5 ℃，时间5h ，浸出 结束前5m i n 加絮凝剂5 0m L 。 3 高酸浸出浸剂为废电解液 1 7 4 ～1 8 0g ／L H 2 S o ．、4 5 ．5 ～4 9g ／LZ n 2 ，控制总酸为理论量的 4 9 ％，初始硫酸浓度1 7 0g ／L 左右，浸出温度9 5 ℃， 时间6h ．浸出结束前5m i n 加絮凝剂2 0m L 、过滤、 万方数据 ．4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 2 年1 期 洗涤。 全流程的串级联动试验结果如表3 所示。 表3 高浸液和低浸液中F e 3 的浓度 T a b l e3F e r r i cc o n c e n t r a t i o no fh i g ha n d I O wa c i d i t yI e a c h i n gs O l u t i O n 由表3 可知，在低酸浸出过程中，溶液中的 F e 3 沉淀进入渣中，高酸浸出时，这部分F e 浸不出 来，使得铅渣中铅的品位降低。 低酸浸出渣X R D 分析表明，渣中物相主要为 硫酸铅和黄铅铁矾，还有少量的草黄铁矾。 由于高酸浸出液含有H 。O 和P b 2 ，当温度过 高时，F e 3 可能会与这些阳离子形成草黄铁矾、黄 铅铁矾而沉淀，其反应如下[ 9 ] 3 F e 2 S 0 ‘ 3 1 4 H 2 0 一 H 3 0 2 F e 6 S 0 4 6 0 H 1 2 ★ 5 H 2 S 0 4 1 3 F e 2 S 0 4 3 1 2 H 2 0 P b S 0 4 一 P b F e 6 S 0 4 ‘ 0 H 1 2 ● 6 H 2 S 0 4 2 在固定时间3h ，终酸1 5g ／L ，液固比6 1 的 条件下，改变温度以考察其对F e 入渣率的影响，试 验结果如图7 所示。 邃 碍 测 逆 6 06 S7 07 5踟8 59 09 5l ∞ 蔷坡，℃ 图7 温度对低酸浸出过程的影响 F i g ．7 E f f e c to ft e m p e n t Ⅱ他仰l o w a c i dl e a c h i n gp r O c e 鹤 由图7 可知，随着温度的升高，F e 人渣率不断 增大，温度过高不利于低酸浸出。温度为6 0 ℃时， 溶液中的F e 和1 n 不但没减少，反而有所增加，所以 选择6 0 ℃为最佳条件。 将低浸温度降为6 0 ℃，其他条件不变，做5 周 期全流程的串级联动试验，锌平均浸出率为 9 9 ．2 9 ％，铅平均人渣率9 8 ．5 8 ％，高浸渣中铅平均 品位为6 2 ．2 5 ％。 5结论 1 两段逆流酸浸从高铅锌渣中浸出锌和富集铅 的最佳工艺条件为低酸浸出时浸剂为高浸液，液固 比6 1 ，浸出温度6 0 ℃，时间5h ；高酸浸出时初始 硫酸浓度为1 7 0g ／L ，浸出温度9 5 ℃，时间6h 。在 上述最优条件下进行串级联动试验，锌的平均浸出 率为9 9 ．2 9 ％，铅的平均人渣率为9 8 ．5 8 ％，高浸渣 中铅的平均品位为6 2 ．2 5 ％。 2 含铅锌渣浸出过程中，中性浸出和低酸浸出 主要浸出Z n S O 。和Z n 0 ，高酸浸出主要浸出Z n S 和 Z n O F e 20 3 。 参考文献 [ 1 ] 梅光贵，王德润，周敬元，等．湿法炼锌学[ M ] ．长沙中 南大学出版社。2 0 0 1 ． [ 2 ] 李洪桂．湿法冶金学[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 2 ． [ 3 ] R u s e nA ，S u n k a rAs 。T o p k a y aYA ．Z i n ca n dl e a de x t r a c t i o nf r o m i n k u rl e a c hr e s i d u e sb yu s i n gh y d r o m e t a l l u r g i c a lm e t h o d [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 8 ，9 3 1 ／2 4 5 5 0 ． [ 4 ] 李运姣，李洪桂，孙培梅，等．湿法炼锌浸出渣的处理 [ J ] ．中南工业大学学报，1 9 9 6 ，1 2 6 6 7 卜6 7 5 ． [ 5 ] 郭兴忠．铅锌分离的理论及应用研究[ D ] ．重庆重庆 大学，2 0 0 9 ． [ 6 ] 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