锌焙砂热酸还原浸出赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业试验研究报告

锌焙砂热酸还原浸出赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业试验研究报告来宾冶炼厂质量体系文件锌焙砂热酸还原浸出-赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业试验研究报告锌焙砂热酸还原浸出-赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业试验研究报告1、前言广西华锡集团股份有限公司是我国特大型金属矿产资源基地，拥有大厂锡锑铟锌铅银多金属资源，集团以产锡为主，综合回收铟、铅、锑、锌、银、镉、铋等多种金属，现已形成年采选250万吨矿石、年冶炼2.5万吨锡、80吨铟、4万吨铅锑、6万吨锌、70吨银的生产能力。

华锡集团拥有得天独厚的矿产资源，其中铟储量居世界第一位，锡储量约占全国总量的三分之一，锌占广西总量的60%强，居全国第二位，锑名列全国前茅，同时富含铂、钌、钯、镓、锗、铊等可综合回收的稀贵、稀散金属元素。

来宾冶炼厂是广西华锡集团股份有限公司下属主要冶炼生产企业之一，是国家大型有色冶炼基地，现有锡冶炼和锌铟冶炼两大系统，主要产品有锡锭、锌锭、铟锭、硫酸等。

其中锌铟系统是目前世界上最大的铟冶炼基地，除生产铟锭外，同时可生产锌锭6万吨，硫酸12万吨。

来宾冶炼厂目前年处理华锡自产锌精矿12.00万吨，外购锌精矿1.64万吨，自产锌精矿中含锌平均46.47％，含铁平均达到16.5%），含铟0.07％，同时含Cu0.3%~0.6%、Cd0.3%~0.6%、Sn0.3%~0.5%、Pb0.3%~0.6%、Ag80~150g/t，精矿中的铜、镉、锡、铅、银和铁也是可以利用的资源。

每年处理的锌精矿含铟大约80 t。

该锌精矿具有铟品位高，锌品位低，铁品位高的特点，因而在提取锌的过程中，回收铟与除铁是工艺流程选择的关键。

目前锌系统采用沸腾炉焙烧脱硫—热酸浸出铁矾法沉铁铟—净化—电积的湿法冶炼技术，来宾冶炼厂锌冶炼系统是为了处理大厂矿区产出的含Fe高达14%~18%，含In 800~1200g/t的锌精矿而建设、有其专门的工艺特点。

为适应精矿含铁、铟高的特点，解决铁与锌的分离以及铟的有效富集是浸出工艺技术关键。

现在，锌焙烧砂浸出采用“热酸浸出-铁矾法沉铁铟”工艺，获得较高的锌浸出率，同时，铁和铟一起沉淀富集到铁矾渣中。

含铟铁矾渣通过回转窑还原挥发富集锌铟到烟尘，高铟烟尘再通过“浸出—萃取—反萃—置换—电解”提取铟。

经过10年的生产实践，现有提锌、铟的工艺流程存在明显的不足，表现为：1)锌精矿高铁低锌的特点，采用热酸浸出――铁矾法除铁，铁矾渣渣量大（矾渣渣率45%），含锌高，锌损失大，锌冶炼总回收率只有88.2％~90%。

2)铟回收系统流程长，铟的冶炼回收率低，生产成本高，目前以矾渣为原料计算的铟冶炼回收率只有70％左右，同时吨铟的成本高。

3)铁矾渣中含有大量的硫酸根，在回转窑还原挥发过程中铁矾渣分解出二氧化硫有害气体，浓度在11000～13000mg/m3。

4)铁矾渣回收铟过程，需要将大量含水高的铁矾渣干燥，然后在回转窑中高温还原挥发，焦炭消耗量大，年消耗的细粒焦碳达到3.85万吨，能耗高。

5)铟在回转窑还原过程中挥发的不彻底，渣中仍含有200～400g/t的铟，同时还原挥发后得到的氧化锌烟尘在酸浸过程中的酸浸渣含铟也有2000~3000g/t，使得铟分散，一部分难以回收利用。

为克服上述不足，对锌浸出工艺和提铟工艺进行了不同的试验研究，如“热酸浸出-还原针铁矿法”工艺、“热酸浸出-EZ法”工艺、热压酸性选择性浸出工艺以及北京矿冶研究院已经进行研究的“热酸浸出-还原赤铁矿法”工艺等。

从各自的试验结果比较，“热酸浸出-还原赤铁矿法”解决了现有的矾渣挥发产生的二氧化硫问题造成的环保问题，同时，锌铟冶炼回收率也比现有工艺高，特别是铟的回收率提高的幅度在15%以上，锌精矿中的铁可以转化为赤铁矿加以资源化利用。

“热酸浸出-还原赤铁矿法”具有一定的技术优势。

但该工艺也存在着工艺流程较长、热酸浸出和还原两个作业环节要求95℃的高温常压，蒸汽消耗量大等缺点。

在充分考虑利用“热酸浸出-还原赤铁矿法”试验研究获得的技术成果和保持其技术先进性的基础上，为了进一步简化该工艺流程，基于热酸浸出和还原两个作业环节要求95℃的高温常压的相近工艺条件，冶金研究室于2009年开展了锌焙砂中性浸出-中浸渣热酸还原浸出小型试验。

即在热酸浸出过程中同时加入硫化锌精矿对Fe3+进行还原成Fe2+，小型试验取得了预期的效果，热酸还原浸出小型试验结果表明，锌焙砂经过中性浸出和热酸还原浸出，锌总浸出率92% ，铟浸出率80%，热酸还原浸出铁的浸出率80%，热酸浸出液含Fe3+1.5~3.0g/L，总浸出渣率19.98%，作为还原剂硫化锌精矿用量占系统投入锌精矿总量的17.76%。

为简化热酸浸出——还原赤铁矿工艺，实施热酸浸出与还原两个工序合并为一个工序奠定了理论基础。

为了考察从锌焙砂的整个“热酸还原浸出——赤铁矿法”工艺全流程中性浸出、热酸还原浸出、预中和、沉铟、赤铁矿法沉铁等5 个工序的匹配融合，为现有的“热酸浸出——铁矾法沉铁铟”浸出工艺改造为“热酸还原浸出——赤铁矿法”浸出工艺提供工程设计依据。

为来宾冶炼厂锌铟冶炼系统扩建工程的设计提供有效的工艺参数和设备选择参数。

具体为：（1）通过连续运行，检验工艺流程的可靠性。

（2）确定中性浸出的锌浸出率、中性浸出的渣率。

（3）确定热酸还原浸出的锌精矿消耗率、铁还原率、浸出渣产出率。

（4）确定热酸浸出液预中和的低铁氧化锌消耗量。

（5）考察氧压赤铁矿法沉铁的氧气消耗量、铁渣产出率、铁渣质量。

（6）考察中和沉铟渣的含铟品位和铟渣产出率。

（7）确定工艺流程各工序废电解液投入比例与物料平衡关系。

（8）对中和沉铟渣进行酸性浸出小型试验，考察其浸出的效果。

（9）跟踪Cu、Cd的走向。

（10）考察还原浸出渣的成分组成、粒度分布。

（11）试验确定高压反应釜氧压赤铁矿法沉铁的设备处理能力。

（12）考察赤铁矿法沉铁得到的赤铁矿的成分组成、开展小型试验探索其资源化利用的方向。

（13）考察杂质As、Sb在流程的分布情况。

（14）测定各种渣的沉降速率、过滤速率。

（15）探索预中和液使用离子交换树脂纤维提铟工艺试验2、试验原料试验投入的原料有硫化锌精矿、锌焙砂和锌烟尘、低铁氧化锌烟尘、次氧化锌烟尘主要化学成分见表2-1，3、原理（略）4 、试验工艺流程锌精矿废电解液锌焙烧砂、软锰矿浸出渣还原浸出液低铁氧化锌硫精矿尾矿预中和底流富铟渣锌铁溶液工业氧气（小型浸出试验）水淬渣氧化锌尘沉铁后硫酸锌溶液赤铁矿渣铁精矿铁红产品图4-1 “热酸还原浸出—赤铁矿法”锌浸出工艺流程5、试验设备5.1 浸出设备试验浸出过程所使用的搅拌槽、溶液贮运设备为非标准设备搅拌槽使用不锈钢板焊制，搅拌槽内配置不锈钢盘管，用以间接加热矿浆。

5.2 液固分离设备液固分离设备采用橡胶厢式压滤机、溶液和矿浆转移使用不锈钢泵。

5.3 反应釜赤铁矿法沉铁使用的反应釜为600升容积的4 室卧式釜，釜外壳使用16Mn钢，釜内壁衬以钛合金；反应釜加热系统采用单独的导热油加热箱，再以热油循环到反应釜夹套对反应釜间接加热反应介质。

反应釜的温度控制系统由两个子系统组成：（1）导热油温度控制，通过温度控制仪、固态继电器调节加热导热油的电加热管的给入电功率大小，实现对导热油温度的自动控制。

（2）反应釜内反应介质的控制，通过温度控制仪、电动三通分流调节阀调节给入反应釜夹套的高温导热油流量大小，实现对反应釜反应介质的控制。

反应釜四个室分别设有四个双层三叶桨式搅拌轴，搅拌桨直径250mm。

5.4 反应釜给料设备——隔膜计量泵采用重庆水泵厂有限责任公司生产的LJ3-M160/6.0-BY-XII型隔膜计量泵，过流部分材质：钛材。

电机: YB90L-4V1 功率:1.5KW。

附试验主要设备表于表4-1。

试验主要设备表表5-1设备试验配置图见附表1。

6、浸出主流程试验工艺技术控制参数与考察内容6.1 中浸始酸：57～60g/L 终点PH＝5.0 作业时间：0.5小时作业温度：60℃6.2 还原浸出始酸：115g/L 终酸：35～40 g/L 作业温度：95℃作业时间：3.0小时锌精矿量：40%（占中浸渣量）6.3 预中和工艺条件温度：50℃终点PH≤1.5 时间：0.5小时考察预中过程低铁氧化锌烟尘的消耗量。

6.4中和沉铟低铁氧化锌烟尘和次氧化锌两种物料作为中和剂，考察使用不同中和剂得到的沉铟渣的含铟品位、渣产出率的区别。

中和沉铟的技术条件：温度：85℃终点PH＝4.0 时间：1.5小时6.5 高温赤铁矿除铁考察高压反应釜磁铁矿沉铁的生产能力。

除铁温度：170℃溶液在反应釜停留时间：约3.0小时氧分压：0.2MPa 总压： 1.1MPa 反应釜搅拌轴转速340～350r/min （搅拌桨外缘线速度4.5m/s）7. 试验方法与过程控制7.1 中性浸出将除铁后液和废电解液按比例配入搅拌浸出槽，打开蒸汽阀加热溶液至60～70℃，加入锌焙砂和锌烟尘混合料，过程用PH试纸检测矿浆PH值，当矿浆PH值达到4.8～5.0时，继续搅拌保温1小时，然后停止加热和停止搅拌，矿浆在搅拌槽内静置沉清3小时，用泵搅拌槽上部抽取中上清液，中浸底流留搅拌浸出槽底部，备作热酸还原浸出原料。

中性浸出指标检测项目：中上清液产出率、中上清液含Zn、As、Sb等元素含量。

7.2 热酸还原浸出向盛有中浸底流的搅拌反应槽内加入预定量的废电解液，启动搅拌机，打开蒸汽阀加热矿浆至95℃，向搅拌浸出槽缓慢加入硫化锌精矿，维持温度反应介质温度95℃ 1小时，取溶液样分析溶液含H2SO4浓度，当化验结果显示溶液含H2SO4浓度≤50g/L时，向搅拌槽内补充部分废电解液，确保再保温反应1 小时后，反应终点溶液H2SO4浓度在45～55g/L。

反应结束，用压滤机过滤矿浆。

热酸还原浸出指标检测项目：热酸浸出液产出量、计量渣产出量，检测渣的含水量、化验其含Zn、Fe、In含量。

化验热酸浸出液含Zn、Fe2+、Fe3+、H2SO4等元素含量。

7.3 预中和向中和反应搅拌槽加入热酸还原浸出液1.7m3，打开蒸汽阀加热矿浆至65℃，往搅拌槽内缓慢加入低铁氧化锌烟尘，过程不断检测矿浆PH，当PH值达到1.5时，再放慢烟尘加入速度，当PH接近2.0时，停止加入烟尘，继续保温反应0.5小时，关闭蒸汽停止加热，停止搅拌静置沉清。

待沉清后，抽去预中和上清液到专用贮槽，底流返回浸出槽与中性浸出底流一起混合，留待热酸还原浸出。

预中和指标检测项目：预中和液In、Zn含量。

7.4 中和沉铟向中和反应搅拌槽加入热酸还原浸出液1.7m3，打开蒸汽阀加热矿浆至85℃，往搅拌槽内缓慢加入次氧化锌烟尘，过程不断检测矿浆PH，当PH值达到3.5时，再放慢烟尘加入速度，当PH接近4.0时，停止加入烟尘，继续保温反应1.0小时，关闭蒸汽停止加热，以压滤机过滤。