锌精矿氧压浸出工艺浅述

工程设计与研究总第119期

2006年6月锌精矿氧压浸出工艺浅述

骆建伟

1摘要2 介绍了锌精矿氧压浸出的工艺过程、工艺特点和工艺优势。

1关键词2 锌精矿;浸出;氧压浸出;二段氧压浸出

1前言

为处理碱金属硫化物和难熔金矿,加拿大Sherritt Gordon公司在上世纪50年代开发了氧压浸出工艺,最初用于处理镍精矿和铜精矿,后来推广到处理硫化锌精矿的工艺过程中。上世纪80年代,硫化锌精矿氧压浸出工艺得到进一步发展,加拿大Dy natec公司开发了二段氧压浸出工艺处理锌精矿。

经过多年的技术改造,我国锌冶炼的技术装备水平有了很大提高。但我国大部分锌冶炼企业年产量在2万t以下,整体而言与世界水平还有很大差距,锌冶炼仍处于粗放式生产阶段,低水平重复建设,规模小,工艺落后,生产成本高,环境污染严重,资源浪费大。随着环境保护法规的日益严格,以及激烈的市场竞争形势,我国锌冶炼的发展方向将是朝着保护环境、减少能耗和降低成本三方面进行。因此,加快技术进步,采用世界先进的新技术、新工艺,将是企业生存发展至关重要的因素。

2锌精矿氧压浸出的原理

在氧压浸出工艺中,硫化锌或铅锌混合精矿直接加压氧化成硫酸锌溶液,硫酸锌溶液的净化和金属锌的电解沉积通过传统工艺来完成。

硫化锌精矿氧压浸出工艺是靠一个简单的基本反应来完成的。硫化锌精矿与加入的废电解液中的硫酸在一定氧压下反应,以硫化物形式存在的硫被氧化为单质硫、锌转化到溶液中成为可溶性硫酸盐。

ZnS+H2SO4+1/2O2y ZnSO4+

H2O+S(1)

在缺乏加速氧传递介质的情况下,反应进行得很慢,这种传递介质为溶解的铁,一般精矿含有大量可溶的铁以满足浸出需要,反应通常是按以下两个步骤进行的。

ZnS+Fe2(SO4)3y ZnSO4+

2FeSO4+S(2)

2FeSO4+H2SO4+1/2O2y

Fe2(SO4)3+H2O(3)

当溶液中没有足够的游离酸保持铁的溶解时,在锌浸出过程中将发生水解反应,铁的沉积物在溶液中以水合氧化铁和黄钾铁矾混合而成。

Fe2(SO4)3+(x+3)H2O y

Fe2O3#x H2O+3H2SO4(4)

3Fe2(SO4)3+14H2O y

(H3O)2Fe6(SO4)4(OH)12+5H2SO4(5)起初由于酸浓限制铁的溶解度,因此终酸至少要控制在20g/L以上,才能提高锌浸出率。在与焙砂)浸出混合工艺过程中,采用锌焙砂中和氧压浸出液中剩余的酸,在完全处理锌精矿的工艺中,直接用锌精矿在二段逆流浸出中和酸。

3锌精矿氧压浸出工艺过程

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总第119期锌精矿氧压浸出工艺浅述

氧压浸出工艺过程分为物料准备、压浸、闪蒸及冷却、硫回收等工序。二段氧压浸出

原则流程见附图。

物料准备过程是通过湿式球磨使锌精矿

附图 锌精矿二段氧压浸出工艺流程

粒度达到45L m,球磨矿浆再经浓密使矿浆含固量为70%,然后加入添加剂,添加剂的作用是防止融硫包裹硫化锌精矿而阻碍锌的进一步浸出。

氧压浸出过程是将球磨后的矿浆及废电解液加入压力釜,压力釜第1室温度维持在145~150e ,余下的室温保持在150e ,在第1、第2室内分别加入溶液。一段氧压浸出时,锌精矿常常过量,反应时间1~2h,氧压700kPa,硫化锌中硫被氧化成元素硫,锌成为可溶硫酸锌,浸出过程依靠溶解的铁来加速反应。锌总浸出率达98%。

氧压浸出的矿浆经过闪蒸、冷却及浓密。二段压浸的浓密上清液送一段压力浸出釜,一段压浸的浓密上清液送往传统的锌净化及电解工序生产电锌。

闪蒸及冷却过程是将经压力釜浸出后的矿浆加入闪蒸及冷却槽,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120e ,使硫保持熔融状态,然后矿浆再进入冷却塔冷却,控制温度100e ,使元素硫成固态冷凝。

硫回收过程是将二段压浸浓密机底流进行浮选回收硫精矿,浮选尾矿经水洗后送渣场堆存或回收铅银,硫精矿送入粗硫池熔融,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硫池产出含硫大于99%的元素硫。

4 锌精矿氧压浸出工艺特点

(1)采用传统的焙烧制酸)浸出)电积工艺生产电锌,精矿中硫以硫酸形式回收,而硫酸大都用于化肥生产,因而销售受季节影响较大,当硫酸滞销时,给锌冶炼连续生产带来困难。采用氧压浸出新技术,可直接从锌精矿中回收元素硫,便于贮存销售,可彻底解决因硫酸滞销而影响锌冶炼连续生产的状况。

(下转第13页)

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总第119期锌合金生产工艺方案设计

(6)对原料的纯度要求高,为限制有害杂质的带入,要保持纯度和清洁,凡是与液态金属接触的容器或工具都应刷有涂料,防止容器或工具上的杂质进入溶液;

(7)避免水汽存在,所用工具(如各种勺、搅拌棒、铸模等)在使用时都应烘干预热以去除水汽,防止工作中出现液体飞溅伤人事故以及产品气孔缺陷,预热温度一般在200e 左右。

5结语

该方案立足于目前国内比较成熟和先进的锌合金生产工艺及设备。工艺方案设计严格要求原材料的纯度和清洁生产、控制过程温度和冷却速度等因素,保证锌合金产品的各项性能指标。

参考文献

[1]陈浦泉.锌合金模具和锌合金超塑性成形技术.

哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1985

[2]赵浩峰,王玲.铸造锌合金及其复合材料.北京:

中国标准出版社,2002

[3]蔡强等.锌合金.长沙:中南工业大学出版社,

1987

[4]吴春苗.压铸实用技术.广州:广东科技出版社,

2003

(上接第5页)

(2)采用氧压浸出回收元素硫工艺,不需要建设焙烧及制酸系统,建设投资省。

(3)氧压浸出工艺适于处理各种原料,包括含铁高的低品位硫化锌精矿、铅锌混合精矿、铁酸锌或来自锌厂的其它渣。

(4)氧压浸出技术先进,工艺过程简短,锌回收率高,综合回收好,生产成本低,具有很强的市场竞争能力。

(5)氧压浸出工艺可以和传统的焙烧)浸出)电积工艺结合起来,以利用现有设施扩大产量,还可以用来独立处理锌精矿,工艺适应性强。

(6)氧压浸出工艺的一个重要特征是精矿中的硫化物被转化为元素硫而不是硫的氧合物,消除了气体排放物,另一方面,铁可以沉积为赤铁矿副产品,其中含有约60%的铁可以出售,因而解决了锌厂共有的铁渣处理问题,能满足日益严格的环保要求。

5结语

21世纪的环境保护要求将更为严格,加大技术进步、降低能耗、增加经济效益是企业追求的目标,氧压浸出工艺能满足这一挑战的要求。可以预见将有更多的锌厂采用氧压浸出技术,因为它具有生产流程简短、所需设备少、投资省、生产成本低、环境条件好等优点,具有很强的市场竞争能力。

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