锌精矿氧压浸出工艺现状及工业应用.pdf

锌加压浸出工艺与装备国产化及液态铅渣直接还原专题研讨会论文集 4 9 锌精矿氧压浸出工艺现状及工业应用 林文军刘一宁赵为上窦传龙廖贻鹏周萍 株洲冶炼集团股份有限公司 摘要本文在广泛收集整理国内外有关锌精矿氧压浸出研究成果的基础上，对锌精矿氧压浸出的发展过 程、工艺流程、工艺特点及工业应用进行了较为详细的综述，加拿大科明科特雷尔 T r a i l 锌厂、奇得- 克里 克 K i d dC r e e k 锌厂、哈得逊巴伊 H B M S 矿冶公司锌厂和德国鲁尔 R u h r 锌／- i 』k 应用表明锌精矿氧压浸 出技术在湿法炼锌工艺中具有明显的优势． 关键词锌精矿氧压浸出综述工业应用 锌精矿湿法冶炼过程中将锌从固态物料转换为可溶态有两种方法，一种是先将锌精矿焙烧， 然后浸出焙砂；另一种是氧压浸出锌精矿。锌精矿焙烧过程中产生的二氧化硫，必须经过处理 转化为硫酸。而在直接浸出工艺中，锌精矿中的硫以固态元素硫的形态转入浸出渣中，避免了 烟气中的S O 对大气环境的污染，同时，固态元素硫既可加以回收，也可堆积存放。因此，锌精 矿氧压浸出技术具有明显的环保优势。 本文对锌精矿氧压浸出的发展过程、工艺流程、工艺特点和工业应用进行了较为详细的综 述。可为从事氧压浸出技术的科技人员提供一定的参考。 1 氧压浸出的发展过程 氧压浸出技术由加拿大谢利特哥顿 S h e r r it tG o r d o n 公司于2 0 世纪5 0 年代发明的，开 始用于处理碱金属硫精矿，主要回收钴、镍；在2 0 世纪6 0 年代，谢利特哥顿公司继续开发氧 压浸出技术来处理混合镍、钴硫精矿及含镍冰铜。 2 0 世纪7 0 年代，氧压浸出技术才被发展用来处理硫化锌精矿。1 9 7 8 年在加拿大科明科 C o m i n c o 公司成功地实现了工业化试验，1 9 8 1 年在英国哥伦比亚科明科特雷尔 T r a i l 锌厂建 成第一套锌精矿氧压浸出装置，1 9 8 3 年，第二套锌精矿氧压浸出装置在位于加拿大安大略省提 明斯 T i m m i n s 的奇德克里克 K i d dC r e e k 矿业公司建成。 2 0 世纪8 0 年代以来，硫化锌精矿氧压浸出技术有了更进一步的发展，其发展方向是将一段 氧压浸出改成二段氧压浸出，完全不用沸腾炉焙烧系统所产焙砂，全流程都采用锌精矿，该技 术由加拿大狄纳泰克 D y n a t e c 公司开发。另一种方法是在浸出槽中降低浸出时氧压，朝常压氧 浸方向发展，该技术由芬兰奥托昆普 O u t o k u m p u 公司开发。 锌精矿氧压浸出工艺现状及工业应用林文军刘一宁赵为上 窦传龙廖贻鹛周萍 2 氧压浸出的工艺流程 硫化锌精矿氧压浸出流程分一段氧压浸出和二段氧压浸出。一段氧压浸出为加压浸出与焙 烧、浸出、电积的联合流程，二段氧压浸出为独成一体的浸出工艺，其工艺流程如图2 ～1 、2 2 所示。 图2 - 1氧压浸出联合工艺流程图2 - 2 二段氧压浸出工艺流程 氧压浸出工艺过程包括物料准备、压浸、闪蒸及调节、硫回收等工序。物料准备工序是通 过湿式球磨使锌精矿粒度达到4 5um ，球磨矿浆经分级使矿浆含固量为7 0 ％。在矿浆中加入添加 剂，其作用是防止熔融硫包裹硫化锌精矿而阻碍锌的进一步浸出。 将球磨后的矿浆及废电解液加入压力釜，通入氧气，控制温度1 5 0 ℃左右，氧压7 0 0 k P a ， 反应时间1 h ，硫化锌中硫被氧化成元素硫，锌转为硫酸锌进入溶液。锌浸出率可达到9 7 ％“ - 9 9 ％。 闪蒸及调节将压力釜浸出后的矿浆加入闪蒸及调节槽，在压力釜中生成的元素硫是熔融 状态，矿浆进入闪蒸槽后，控制温度1 2 0 “ C 左右，保持熔融状态的硫。从闪蒸槽中回收蒸汽供 生产使用，矿浆再进入调节槽冷却，控制温度1 0 0 。C 左右，．使熔融状态元素硫成固态冷凝。调 节槽冷却后的矿浆送入浓密机浓缩，浓缩上清液送往净化、电积、熔铸生产电锌，浓密底流送 硫回收工序。 硫回收工艺是将浓密底流进行浮选回收硫精矿，浮选尾矿经水洗后送渣场堆存。含硫精矿 送入粗硫池熔融，再通过加热过滤，从未浸出的硫化物中分离出熔融元素硫，然后将熔融硫送 入精矿池产出含硫大于9 9 ％的元素硫。加热过滤所产的过滤渣含有稀有金属和贵重金属待下一 步回收。 锌精矿氧压浸出工艺现状及工业应用一林文军 刘一宁赵为上 ‘ 5 1 窦传龙廖贻鹏周萍 3 氧压浸出工艺的特点 1 锌回收高，综合回收好 氧压浸出技术的锌浸出率大于9 8 ％，锌回收氯可达9 7 ％，可获得纯度为9 9 ％以上的元素硫， 总硫回收率可达8 8 ％，同时可回收高含量的铅银渣送铅冶炼系统，稀散金属的综合回收率比常 规湿法工艺要高。一 2 原料适应性广，生产成本低 ’ 氧压浸出对原料适应性广，既可处理含铁高的低品位锌精矿、’铅锌混合精矿，又可以处理 锌冶炼厂产出的含铁酸锌和铁氧体的残渣，生产成本低。。同时，该工艺既可结合焙烧一浸出工 艺来提高生产能力，又可全部使用锌精矿独成系统生产，具有很大的市场竞争力。 3 投资省，环保效果好 氧压浸出的最大特点是锌精矿中的硫能以元素硫的形态加以回收，工艺流程简单，不需要 沸腾焙烧、烟气制酸工序，基建投资省，对大气不产生环境污染。 4 以元素硫的形态回收硫，便于储存和运输，且不受硫酸市场的限制。 5 设备制作标准高，自动化程度高，且工艺主要过程是在密闭容器中进行，现场环境条 件好。 4 氧压浸出工艺的工业应用 目前，世界上采用氧压浸出技术炼锌的工厂有8 家之多，具体情况如表4 - I 所示。 表4 _ 1 氧压浸出炼锌厂基本情况表 4 ．I 加拿大科明科特雷尔 T r a iI 锌厂 目前该厂约2 5 ％的锌产量采用一段氧压浸出锌精矿，浸出液经浓密进入焙砂浸出工序的主 流程，与主流程净化一电积联合作业生产电锌，同时对浓密底流产出的硫精矿进行元素硫的回 收。加拿大科明科特雷尔锌厂是目前氧压浸出唯一采用热压过滤回收元素硫的工厂。氧压浸出 5 2 锌精矿氧压浸出工艺现状及工业应用一林文军刘一宁赵为上 窦传龙廖贻鹏周萍 压力釜容积 锌精矿处理量 加入矿浆含固体 废电解液 压力 氧气纯度 捧出口氧的体积分数 温度 停留时间 终液成分 锌漫出率 1 0 0 m 3 1 9 0 t ／d 7 0 ％ 1 3 2 0 3 ／d 1 3 0 0 k P a 9 8 ％ 8 5 ％ 1 4 5 ℃～1 5 5 ℃ 1 0 0 i n H 2 5 0 4 3 0 9 ／L ，F e 5 9 几 9 隅 1 3 耐 3 0 0 - - 3 5 0 t ／d 1 5 0 ℃ 5 0 - - 6 0 m i n H 2 S 0 ．2 0 ～3 0 9 几，F e 7 ～9 9 几 9 5 ％～9 7 X 9 7 ％ 4 ．2 加拿大奇得克里克 K i d dC r e e k 锌厂 K i d dC r e e k 矿业公司锌厂位于加拿大安大略省提明斯市，该厂建于1 9 7 2 年。1 9 8 3 年采用氧 压浸出扩大电锌生产能力，年产量为1 2 万t 。其中氧压浸出设计能力2 万t ／a ，实际能力2 ．5 万 t ／a 。该锌厂采用加压浸出与传统浸出工艺相结合，其流程特点是精矿9 5 ％粒度小于4 4um ，不 需再磨；加压浸出液进氧化槽进行铁的氧化；利用黄钾铁矾法除铁；废液不需预热；硫未回收。 4 ．3 德国鲁尔 R u h r 锌厂 该厂在1 9 9 8 年中期开始引入加压浸出炼锌工艺，于1 9 9 1 年3 月完成工艺开发、基础设计、 详细工艺流程和施工并顺利投产，加压浸出和现有焙烧、浸出、电解工艺结合，使锌的生产能 力达到年产5 万t 。1 9 9 3 年7 月完成整个工厂的改造后，加压浸出冶炼锌的实际产能达到5 ．5 万t ／a ，其生产数据如表4 3 所示。 表4 _ 3 德国鲁尔锌厂生产数据表 锌精矿氧压浸出工艺现状及工业应用林丈羊刘一宁赵为上 5 3 窦传龙廖贻鹏周萍 4 ．4 加拿大哈得逊巴伊 H 酬S 矿冶公司锌厂 该厂于1 9 9 3 年开始采用二段氧压浸出工艺，目前锌冶炼生产能力已达1 1 ．5 万t ／a ，是世 界上第一家取消焙烧制酸系统，单独采用锌精矿氧压浸出生产电锌的工厂．投产初期，硫回收系统 运行了6 个月，运行顺利，硫回收率及元素硫质量均达到工艺要求。由于硫回收在当地经济上不合 算，目前在二段高酸浸出后，硫主要以硫精矿渣堆存。氧压浸出主要技术指标如表4 - 4 所示。 表4 - 4 氧压浸出主要技术指标表 5 结论 锌精矿氧压浸出提供了一种新的生产锌的途径，由于不产生S 0 2 而得到普遍认可。本文对锌 精矿氧压浸出的发展过程、工艺流程、工艺特点及工业应用进行了较为详细的描述，相信随着 锌湿法冶炼技术的发展及越来越苛刻的环保要求，锌精矿氧压浸出技术会被越来越多的湿法炼 锌厂所采用，工业应用的同时必将推动锌精矿氧压浸出技术的快速发展。 参考文献 [ 1 ] ‘铅锌冶金学 编委会编．铅锌冶金学[ 加，北京科学出版社．2 0 0 3 。3 5 9 ～3 6 7 [ 2 ] 梅光贵。王德润．等．湿法炼锌学[ M ] ．长沙中南大学出版社．2 0 0 1 ．1 5 5 ～1 8 3 I s ] 邱定蓍．加压湿法冶金过程化学与工业实践[ J 】．矿冶，1 9 9 4 。3 4 5 5 ～6 7 [ 4 】P a r k e rEG ．O x i d a t i v ep r e s s u r el e a c h i n go fz i n cc o n c e n t r a t e s [ J 】．C I } i B u l l ．1 9 8 7 。7 4 8 2 9 1 4 5 ～1 5 0 [ 5 ] 陈家庸．湿法冶金手册[ M ] ．北京冶金工业出版杜．2 0 0 5 ，7 3 9 7 4 3 [ 6 】J m e sDLP r o c e s sf o r t h er e c o v e r yo fz i n c f r e eaz i n cs u l p h i d eo r eo rc o n c e n t r a t e C P ] ．U n i t e dS t a t e s ．I ／S P a t e n t ．U S 6 ，4 7 1 ，8 4 9 ．2 0 0 2 1 0 - 2 9 [ 7 ] 夏光祥，方兆珩．高铁硫化锌精矿直接浸出新工艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ．2 0 0 1 ． 3 8 ～1 0 [ 8 ] 王玉芳．铁闪锌矿加压浸出新工艺研究[ D ] ．北京北京矿冶研究总院．2 0 0 3 [ 9 ] 徐志峰，邱定蕃，等．锌精矿氧压酸浸过程的研究进展[ J ] ．有色金属．2 0 0 5 。5 7 2 1 0 1 ～1 0 3 【1 0 ] 董巧龙锌精矿常压浸出与加压浸出工艺比较[ J 】．中国有色金属．2 0 0 7 ，“ 2 4 ～2 6 【l l 】张乐如．铅锌冶炼新技术[ M ] ．长沙湖南科学技术出版社．2 0 0 6 ．1 3 2 - - 1 5 0