硫化锌精矿加压氧浸工艺的酸平衡分析

５ 酸 平 衡 措 施
加压 氧浸 过程 中 的产 酸反 应 主 要是 精 矿 硫化 物
中的硫被 直 接氧化 成硫 酸盐 中的硫 。 加压 氧 浸 过 程 中 的耗 酸 反 应 主 要 是 精 矿 中 的
３ 原料 中的耗酸元素
浸 出过程 消耗 的硫 酸通 中的游 离 酸 及 外加 硫 酸 ， 矿 中 的金 属 组分 分 精
＋２ ２ Ｈ０
中。
（） ４
国内已投产或正在建设 的锌加压氧浸工厂有 ： 云南
冶 金 集 团 的 系列 小 规模 氧 压 浸 出 工 厂 、 霞 冶 炼 厂 丹 １０ｋ／ ０ ｔａ电锌 氧 压 浸 出工 厂 、 部 矿 业 １０ｋ／ 西 ０ ｔａ电 锌氧 压浸 出工 厂 、 伦 贝尔 驰 宏 矿 业 有 限 公 司 ２０ 呼 ０
含铁 高 的浸 出液 。从 含铁 高 的浸 出液 中沉 铁 的方 法 主要有 黄钾 铁矾 法 、 铁 矿法 、 铁 矿 法等 ｌ 。加 压 针 赤 ６ １ 浸 出液一般 采用 针铁 矿法 沉铁 ｌ 。 针 铁矿 沉铁 反应式 ：
２ ｅ ＋３ ２ Ｆ Ｈ ０＋０ ５ ２ ．０ — ２ ｅ Ｈ＋４ （ １ Ｆ ００ Ｈ １）
因此 ， 湿法 炼 锌 过 程 的耗 酸 量 取 决 于 浸 出物 料
中的铅 、 、 的含 量 以及 铁 在浸 出液 中 的含 量 和溶 钙 钡 液 除铁方 法 。
在对 浸 出 液进 行 针 铁 矿 沉 铁 时 ， 择 锌 焙 砂 为 选
４ 浸 出液沉 铁 过程 中的耗 酸分 析
通过设 定 加 压 氧 浸 的工 艺 条 件 ， 以控 制 浸 出 可
Ｆ Ｓ 的氧化程 度 取 决 于 浸 出 条件 ， 强 氧化 气 ｅ： 在
氛及高 温下 ， 氧化 生成硫 酸盐 。 被
２ ｅ ２＋７ ５ ＋Ｈ２ ＦＳ ． ０２ ０一 Ｆ ２ Ｓ ４３ 。 （ Ｏ ） ＋Ｈ２ Ｏ４ Ｓ
系统溶 液 中的金 属 平 衡 、 积 平 衡 和 渣 平 衡 。而 与 体 其他 湿 法 炼 锌工 艺 不 同的是 ， 压 氧浸 工 艺 的产 酸 加 及耗 酸机 理 有 其 自身 的一 些 特 点 。 因此 ， 必要 对 有 锌加 压 氧 浸 工 艺 的酸 平 衡 进行 分 析 ， 以指 导 工 艺路
［ ｊ Ｋ Ｒ Ｂ ｂｎ Ｍ ｏｉｓＩＭ Ｍａｔｒ．ｒｎｃｎｒｌｎｚ ｃｐｅｓｒ ３ ｕａ ， ＪＣ ｌｎ ， ｓｅｓＩｏ ｏ ｔ ｉ ｒｓ ｅ ｌ ｏｉ ｎ ｕ
ｌａｈｐｏｅｓＪ ．ＯＭ，９ ９ ５ （２ ：３—２ ． ｅｃ ｒｃｓ［］ Ｊ １９ ， １ １ ）２ ５ ［ ］ 利选民 ． 法 炼锌 中酸 的平 衡 ［ ］ 有 色 金 属 （ ４ 湿 Ｊ． 冶炼 部 分 ） ，
硫 化锌 精矿 加压 氧浸 工艺 是将 硫 化锌 精 矿在 硫 酸溶 液 中直 接加 压氧化 成硫 酸 锌溶 液 的湿 法 炼锌 工 艺， 与常规 湿法 炼锌 工艺 相 比 ， 压氧 浸 工艺 具 有流 加 程短 、 原料 适应 性强 、 环保 、 综合 回收 效果 好 等 特点 。 ２０ ０９年 ９月 ， 国内第 一座 １０ｋ／ ０ ｔａ锌加 压 氧 浸 车 间
合 的加 压氧浸 系统 ， 一般 采 用锌 焙砂 作 为 中和剂 ， 可
［ ］ 李有 刚， １ 李波 ． 锌氧压浸出工艺现状及技术进展 ［ ］ Ｊ ．中国有 色 冶金 ，０ ０ ３ （ ）２ ２ １ ，９ ３ ：６—２ ． ９ ［ ］ 仝一 器 ． 氧压 浸 出工艺 的应 用及 推 广 ［ ］ 矿 冶 ，０ １ ２ ２ 锌 Ｊ． ２ １ ，０
为 两类 ： 类 与硫 酸 反 应 生 成 不 溶 盐 ， 铅 、 、 一 如 钙 钡
铅 、 、 等组 分 形 成 了不 溶 性 硫 酸 盐 ， 钙 钡 以及 后 续 工 段加 入 的石灰 石 中和剂形 成 了石膏 渣 。
因此 ， 主要应从 控制加 压氧 浸 的工艺条 件 以及选
等； 另一 类与 硫 酸 反 应 生 成 可 溶 性 盐 ， 如锌 、 、 、 铁 铜 镉 、 、 等。 镍 钴
锌在 从浸 出到 电积 的湿 法炼 锌 全 过程 中理 论 上
择合适 的中和剂这两方 面人手 ， 对酸平衡 进行调节 。
５ １ 控 制浸 出工 艺条件 ． 在强氧 化气 氛 及 高 温 下 ， ｅ ， 氧 化 生 成 硫 酸 ＦＳ 被
是不 耗酸 的 。铁 的耗 酸 情 况 ， 随浸 出液 除铁 方 法 的 不 同而不 同 Ｊ ４。对 于铜 、 、 、 等组 分 ， 镉 镍 钴 由于采 用 锌 粉 置换 的净 化 方法 ， 与转 换 它 们 的当 量金 属 锌 参
（） ３
通常， 在锌 精 矿 中有 足 够 可 溶 于 酸 的 铁 来 满 足 浸 出需 要 。 此 外 ， ｕ ｅ ２中的铜 也被 浸 出 ： Ｃ ＦＳ
ＣｕＦｅ ２＋Ｏ２＋２Ｈ２ Ｏ４— ＣｕＳ０４＋Ｆｅ Ｏ４＋ ２Ｓ Ｓ Ｓ Ｓ ｕ
产达 标 ＿ ， １ 引起 了行业 内的广泛 关 注 ， 国内锌 冶 炼 Ｊ 为 工业 的清洁生 产 、 术升 级 提供 了一个 方 向。 目前 ， 技
Ｍ 代表 ｚ 、ｂ ｃ ｎ Ｐ 、 ｕ和 Ｆ 。在 浸 出过 程 中 ， ｅ 随着 酸 度 的降低 ， 成 了水 合铁 氧 化物 及矾 渣 ， 形 由水解 反
应从 溶液 中除 去铁 ， 同时 ， 又生成 一些硫 酸 ： Ｆ ２ Ｓ ４ ３ ｘ ＋３ Ｈ Ｏ＿ ＋Ｆ ２ ３ ＸＨ Ｏ＋ ｅ （ Ｏ ） ＋（ ） ２ ＿ ｅＯ ・ ２
中和掉 浸 出过程产 生 的酸 、 护 系统 的动态 酸平衡 。 维
参 考文 献 ： 、
在沉 铁 过 程 中 ， Ｈ 值 控 制 在 ３～３ ５之 间 ， Ｄ ． 因 此， 需要 加 入 中和剂 中 和沉 铁 反 应 产 生 的酸 。沉 铁
反 应采 用 的 中和 剂 一 般 为 锌 焙 砂 （ ｎ 、 氧 化 锌 Ｚ Ｏ）次 烟尘 或石 灰石 （ ａ 。如 果 是 与 常规 沸 腾 焙 烧 相 结 Ｃ Ｏ）
在丹 霞 冶 炼 厂 建成 投 产 ， 在 较 短 时 间 内实 现 了达 并
Ｚ Ｓ ｅ（ Ｏ ） 一 ｎ ＋Ｆ ２ Ｓ ４３
Ｚ Ｓ ４ ＦＳ ４ 。 （） ｎ Ｏ ＋２ ｅ Ｏ ＋Ｓ ２
２ ｅ Ｏ ＋Ｈ ８ ４ ．０ — 。（ Ｏ ） ＋Ｈ ０ Ｆ Ｓ ４ ２ ０ ＋０ ５ ２ Ｆ ２Ｓ ４３ ２
３ ８
湖 南有 色金属
ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦＥ ＲＲＯＵＳ Ｍ Ｅ ＴＡＬ Ｓ
第２ ８卷第 ２期
２１ ０ ２年 ４月
硫化锌精矿加压氧浸工艺的酸平衡分析
仝一枯 ， 陈龙义
（ 沙有 色冶金设计研究院有限公司 ， 南 长沙 ４ ０ １ ） 长 湖 １０ １
摘 要： 硫化锌精矿加压氧浸工艺的酸平衡除了与精矿中耗酸组分有关外 ， 与浸 出条件 以及中和 还
ｋ／ 铅锌 冶炼 厂等 ｌ ｔａ 。 与所有 的湿 法 炼 锌 工 艺 一 样 ， 压 氧 浸 工 艺 的 加 酸平衡 直 接影 响锌冶 炼 系统 的“ 三大 平衡 ” 问题 ——
浸 出过程 中 ，ｂ Ｐ Ｓ在 高酸 下 形成 Ｐ Ｓ 进 入 渣 ｂＯ ，
２ 加压氧浸过程 中的产酸机理
３ ２Ｏ ＨＳ４ （） ９
第 ２期
仝一 菇 ， ： 等 硫化 锌精 矿加 压氧 浸 工艺 的酸平衡 分 析
２ ３ Ｆ ３（ Ｏ ）－ Ｈ Ｏ ｅ Ｓ ４２ （ ０ １）
３ ９
３ ｅ（ Ｏ ） Ｆ ２ Ｓ ４ ３＋ １ Ｈ ０ — ４２ （ Ｈ） ＋５ ２ ０ Ｏ ６ ＨＳ４
中和反 应产 生 了石膏渣 ， 是耗 酸反 应 。
（ ４）：４—９ ９ ７．
以得 到含 铁较 高 的 中和 渣 。如果 是 新 建 的独 立 加 压
氧 浸系 统 ， 由于锌 焙砂 的来 源 问题 ， 般采 用 石 灰 石 一 作 为 中和剂 。 以锌 焙砂 为 中和剂 时 ， 中和反 应为 ：
Ｚ Ｏ＋Ｈ Ｓ ４ ｎ ０ ＋Ｈ ０ ｎ ２ Ｏ —— ｚ Ｓ ４ ２ （ ２ １）
剂 的选择有关 。控制浸出条件和选择合适的沉铁 中和剂有助于维护整个生产系统的动态酸平衡 。
关 键 词 ： 压 氧 浸 ； 法炼 锌 ； 平衡 ； 加 湿 酸 除铁 ； 中和 剂 中 图分 类号 ： Ｆ ０ ． １ Ｔ ８３２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３ ５０ ２ １ ）２ ０ ８ ２ １０ —５ ４ （０ ２０ —０ ３ —０
６ 结
语
硫化 锌精 矿 的加 压 氧 浸 过 程 是 一 个 产 酸 过 程 ，
产 酸量取 决 于浸 出工艺 条件 。在对 浸 出 液进 行 沉铁
时 ， 以搭配 使用锌 焙砂 和 石灰 石 为 中和 剂 ， 根据 可 并 实 际情 况 调 整 和 选 择石 灰 石 中和 剂 的最 佳 比例 ， 以
积 工段 是有 利 的。
液 中的铁 含量 在 ０６—１８ｇＬ 以尽 量 减 少 后 续 除 ． ． ／ ， 铁工 段 的负 荷 ＿ 。但 如 果 精 矿 中铅 和银 的含 量 较 ５ Ｊ 高 ， 值得 在浸 出过 程 中限制 铁 的沉 淀 ， 就 以便 从 浸 出 渣分 离高 品位 的铅银 产 品 ， 样 的话 ， 会得 到一 个 这 就
线选 择 和实 际生产操 作 。
（） ５
２ ｅ２ ．０ ＋４ ２ Ｆ Ｓ ＋７ ５ ２ Ｈ ０— 。０ ＋４ ２ ０ （ ） Ｆ ２ ３ Ｈ Ｓ ４ ６
而在弱 氧化气 氛 、 温及 高 酸下 ， 氧 化生 成 元 低 被 素硫 ［ ： ］
Ｆｅ Ｓ２＋ ０． ５０２＋ Ｈ２ ＳＯ４— — Ｆｅ Ｓ０４＋ Ｈ２ ＋２Ｓ ０ ｕ
中和剂 ， 会对 整个 生产 系统 带来 酸 耗 ； 不 而选 择 石 灰
石 为 中和剂 ， 会 从 系 统 中 带走 硫 酸 。 如 果 浸 出 液 则
中 的铁 含 量 高 ， 部 采用 石 灰 石 为 中 和剂 将 会 从 系 全 统 中带 走过 量 的硫酸 ； 如果 浸 出液 中的铁 含 量 低 ， 采 用 石灰 石为 中 和剂 可 以平 衡 掉 浸 出 过 程 产 生 的 酸 ， 而 且 还 可 以带 走 溶 液 中的 氟离 子 ， 对 后 续 的锌 电 这
１ 硫化锌精矿加压氧浸原理
硫 化锌 与硫 酸和氧 反应生 成硫 酸锌 和元素硫 ：
Ｚ Ｓ ２ Ｏ ＋０ ５ ２ ｎ Ｏ ＋Ｈ Ｏ＋Ｓ １ ｎ ＋Ｈ Ｓ ４ ． ０ —— ｚ Ｓ ４ ２ ｏ（ ）
（） ７
通常 ， 在加压 氧浸 中 ， 于 １％的精矿 硫化 物 中 少 ０
硫被 氧化成 硫酸 盐 中硫 ：
ＭＳ ０ 一 ＋２ ２ ＭＳ ４ Ｏ （） ８
以上反应 在 缺 乏 氧 传 递 介 质 时 进 行 速 度 较 慢 ，
而 溶 液 中 的铁 能 使 反 应 变得 活 跃 ， 过 程可 由 以下 此 两个 反 应描述 ：
作者简介 ： 仝一 酷 （９ ０一） 男 ， １８ ， 工程 师 ， 国家注册 咨询 工程 师 （ 投 资） 主要从 事有色冶金工程设计和研究工作 。 ，
１９ ， １ ：９—４ ． ９ １ （ ）３ ３
中和剂 中的锌进 入溶 液 中， 如前 所 述 ， 在从 浸 锌 出到 电积 的湿 法炼 锌全 流程 中并不 耗 酸 。
以石 灰石 为 中和剂 时 ：
Ｃ Ｏ＋Ｈ Ｓ ４ ａ Ｏ ＋Ｈ ０ ａ ２Ｏ — ＣＳ ４ ， （ ３ １）
变 为硫酸 锌 ， 理论 上也是 不耗 酸 的 。 在
盐及硫 酸 ， 系统增 加 了更 多 的硫 酸 。相 反 ， 弱 氧 为 在 化 气 氛 、 温及 高 酸 下 ， ｅ２ 氧 化 生 成 元 素硫 ， 低 ＦＳ 被 减 少 了浸 出过程 中硫酸 的产 生 。
５ ２ 选择 中和剂 ．