高铁硫化锌精矿加压浸出工艺

高铁硫化锌精矿加压浸出新工艺

瞿仁静王晓曼鲁艳梅

（云南省冶金研究设计院，云南昆明650031）

摘要：高铁硫化锌精矿加压浸出冶炼工艺与传统工艺不同，锌精矿焙烧过程发生的氧化反应和锌焙砂浸出过程发生的酸溶反应合并在一起进行，主体设备为高压釜。该技术较传统工艺节能30%，锌浸出率≥95%，铁浸出率≤30%，浸出指标好，有广阔的发展前景。本文介绍了这种工艺的原理、流程、特点以及该新兴工艺在工业上的具体应用。

关键词：高铁硫化锌精矿；加压浸出；节能；环保；锌浸出率；铁浸出率。

New Process of Pressure Leaching on High-iron

Zinc-sulphide Concentrate

Qu Renjing Wang Xiaoman Lu Yanmei

(Yunnan Metallurgical Research and Design Institute, Kunming, Yunnan 650031, China) ABSTRACT：Different with the traditional process, pressure leaching on high-iron zinc-sulphide concentrate combines the oxidation reaction occurs zinc concentrate roasting process and the acid-soluble reaction occurs zinc calcine leaching process together, and the main equipment is autoclave. The process saves 30% energy compared with traditional technology, and with the high rate of zinc leaching processes. Zinc leaching rate is greater than or equal to 95%, iron leaching rate is less than or equal to 30%, leaching index was better, and has broad prospects for development. The principles, processes, characteristics and the industrial applications of this new technology were described.

KEYWORDS：high-iron zinc sulphide concentrate；pressure leaching；energy saving；environmental protection；zinc leaching rate；iron leaching rate

1 前言

在现代经济建设中，锌已成为不可缺少且用量大的基础有色金属。我国锌储量居世界第一位，云南锌资源十分丰富，锌探明储量超过2000万t，其中高铁锌资源储量700万t，占云南锌资源储量的三分之一。

高铁硫化锌精矿中，铁以类质同相替代矿物晶格中的锌，通过机械磨矿和选矿的物理方法难以使铁分离，产出的锌精矿含锌低（40~45%），含铁高（14~20%），其化学成分低于铁精矿质量四级品标准要求。采用传统湿法炼锌工艺，焙烧时铁大量生成铁酸锌，锌浸出率低，浸出渣含锌高。采用高温高酸浸

出，虽提高锌浸出率，但铁大量浸出，导致后续除铁流程复杂，经济上不合理。为此，开发适合处理高铁硫化锌精矿的高效、清洁、经济的锌冶炼技术成为我国锌冶金行业科技创新的重要课题。

国内对氧化锌精矿加压浸出技术进行了一系列研究，上世纪80年代末，北京矿冶研究总院、株洲冶炼厂和加拿大舍利特研究中心合作进行锌精矿氧压浸出试验研究，取得一定的研究成果，由于各方面原因，没有实现工业化应用。

1993年10月，北京矿冶研究总院经过多年的研究，率先将高冰镍加压浸出技术在新疆阜康冶炼厂实现工业化生产，为国内加压浸出技术的发展积累了经验。2001年起，云南冶金集团总公司进行了高铁硫化锌精矿加压浸出技术新工艺的小型及半工业试验研究，取得了预期的技术经济指标，为该项目的产业化奠定了基础。

2002年6～9月，云南冶金集团总公司在云南澜沧铅矿进行了10升规模的高铁锌精矿和常规硫化锌精矿的小型试验研究。2002年l0月～2003年1月，在小型试验的基础上，开展连续加压浸出(加压釜几何容积3.24m3)新工艺的半工业试验研究。2004年，云南冶金集团总公司采用一段加压浸出技术，在云南永昌铅锌股份有限公司建设10000t/a电锌示范厂。2007年6月，在澜沧铅矿采用两段加压浸出工艺建设20000t/a电锌示范厂。

2009年，该工艺应用于云南建水光慈有限公司100000t/a电锌示范厂和云南驰宏呼伦贝尔140000t/a电锌示范厂的建设中，进一步完善了加压浸出处理高铁硫化锌精矿工艺。

该工艺以流程短、环境污染小、主体工艺流程不受硫酸市场制约的优点受到极大关注。加压处理高铁硫化锌精矿，必须考虑铁的行为，使铁尽可能留在渣中，实现锌的选择性浸出。

2 工艺简介

高铁硫化锌精矿氧压浸出，是在温度为140~150℃，氧分压0.8~1.3Mpa的条件下，将高铁硫化锌精矿直接浸出的工艺。在锌浸出过程中，矿物晶格中的铁也部分浸出，并作为氧的传递载体加速锌的浸出，在浸出结束后，铁大部分以铁矾形态沉淀留在渣中，从而实现锌的选择性浸出。高铁硫化锌精矿中的铁可作为催化剂，达到趋利避害的目的，解决了其他炼锌工艺受到铁杂质干扰的难题，是一种新兴的环保型工艺。

高铁硫化锌精矿氧压浸出工艺根据基础条件的不同，分为两种工艺路线：一段加压浸出和两段加压浸出。对于已有焙烧—浸出—电解锌生产厂，可采用一段加压浸出工艺进行技术改造，扩大产量；对于新建的处理高铁硫化锌精矿厂，采用两段加压浸出工艺。

采用氧压浸出工艺处理高铁硫化锌精矿，锌浸出率≥95%，铁浸出率≤30%，氧耗220kg/t精矿，硫以元素硫形态产出，所获指标达到国际先进水平。

3 工艺原理、流程

氧压浸出的实质是将锌精矿焙烧过程发生的氧化反应和锌焙砂浸出过程发生的酸溶反应合并在一起进行。为了加速反应的进行，在锌精矿焙烧过程中，采用提高温度的办法来增大反应速度常数。而在氧压浸出时，除了适当提高反应温度至140~150℃外，则主要是采用具有较高的氧分压。由于所用氧浓度增大，在质量作用定律支配下，锌精矿的氧化反应速度也大大地提高了。

加压浸出以铁闪锌矿［Zn·nFe]S为主的高铁锌精矿时，其中的硫化锌按(1)式反应，锌以硫酸锌的形态浸出进入溶液。由于铁以类质同相替代闪锌矿晶格中的锌，形成部分FeS，在高温加压浸出时按反应(2)生成硫酸亚铁FeSO４，然后进一步按反应(3)氧化为硫酸铁Fe2（SO4）3，硫酸铁与铁闪锌矿中的硫化锌矿物按反应(4)进行生成硫酸锌和硫酸亚铁，硫酸亚铁又按反应(3)再生为硫酸铁。因此，铁闪锌矿中的铁经加压浸出后形成的三价铁是氧的传递载体，是锌浸出的催化剂，加速锌的浸出。

ZnS+H2SO4+0.5O2=ZnS04+S+ H2O (1)

FeS+H2SO4+0.5O2=FeSO4+S+H2O (2)

2FeSO4+H2SO4+0.5O2=Fe2(S04)3+H2O (3)

Fe2(SO4)３+ZnS=2FeSO4+ZnSO4+S (4)

反应(2)在直接加压浸出锌的同时，不断提供硫酸亚铁。反应(4)使浸出过程中形成的硫酸亚铁间接浸出硫化锌，并通过反应(3)使直接浸出和间接浸出产生的硫酸亚铁氧化为硫酸铁，实现间接浸出剂硫酸铁的再生，使间接浸出贯穿整个浸出过程。

现介绍两段加压浸出工艺流程。第一段加压浸出采用低酸浸出（约50%的锌被浸出），然后进行第二段高酸加压浸出，第二段的浸出液返回第一段。第一段加压低酸浸出产出的浸出液（锌120~130g/L、含铁2~3.5g/L、含酸3~5g/L），经