中低壓富氧直接浸出硫化鋅礦中鋅及其他有價(jià)金屬的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種中低壓富氧直接浸出硫化鋅礦中鋅及其他有價(jià)金屬的方法，屬一種有色金屬濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年隨著有色冶煉技術(shù)的發(fā)展，鋅濕法冶煉不斷涌出新技術(shù)、新工藝，先后有常規(guī)法、黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法等除鐵提鋅工藝技術(shù)，這些方法工藝成熟，技術(shù)穩(wěn)定，但工藝、生產(chǎn)流程長(zhǎng)、能耗高、用人多，過程中廢氣、廢水、廢渣產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)多，處理的問題多，處理成本費(fèi)用高。而富氧直接浸出技術(shù)則提供了一種新的生產(chǎn)電解鋅的途徑。由于不產(chǎn)生SO2、工藝連續(xù)簡(jiǎn)潔、設(shè)備密閉、機(jī)械化程度高、綜合回收或富集好、無或少三廢，其先進(jìn)性、成熟度和顯著的環(huán)保效果得到了世界各國(guó)的廣泛認(rèn)可。目前，硫化鋅精礦富氧直接浸出工藝技術(shù)有富氧常壓浸出和富氧加壓浸出兩種。富氧直接浸出工藝與上述幾種傳統(tǒng)煉鋅方法比，具有工藝流程簡(jiǎn)潔、硫以元素硫形式產(chǎn)出，不受硫酸市場(chǎng)制約，便于儲(chǔ)存及運(yùn)輸，環(huán)境影響小；建設(shè)總投資、生產(chǎn)運(yùn)行成本和設(shè)備維修費(fèi)用低，能耗少；流程簡(jiǎn)單，有價(jià)元素綜合回收高，省去了沸騰焙燒、煙氣制酸和浸出渣的再處理工序。常壓富氧浸出(以下簡(jiǎn)稱常壓浸出)工藝采用的是芬蘭奧托昆普技術(shù)，加壓富氧浸出(以下簡(jiǎn)稱加壓浸出)工藝由加拿大狄納泰克公司開發(fā)，兩者在國(guó)外都有幾十年以上的工業(yè)實(shí)踐先例，技術(shù)先進(jìn)，工藝成熟，環(huán)境友好，現(xiàn)國(guó)內(nèi)部分廠家已分別引進(jìn)此兩種技術(shù)和設(shè)備并投入生產(chǎn)，經(jīng)過吸收和消化，初步運(yùn)行效果較好。
[0003]加壓浸出在高溫(145?150°C )、釜總壓L I?L 3MPa、釜內(nèi)氧分壓0.7MPa左右的條件下在密閉高壓釜反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行硫化鋅礦氧化酸浸，其操作溫度和釜壓比較高，對(duì)設(shè)備材料及制作的要求高，對(duì)設(shè)備儀表控制和生產(chǎn)安全操作等要求嚴(yán)，優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間僅為
1.5?2h。為了尋求更溫和的操作條件，隨后芬蘭奧托昆普公司展開了常壓浸出技術(shù)研究。常壓浸出技術(shù)是加壓浸出技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，是以加壓浸出技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展起來。其反應(yīng)的核心機(jī)理同加壓浸出一樣，在生產(chǎn)過程以氧氣為氧化劑，進(jìn)行常壓氧化酸浸，屬加壓浸出領(lǐng)域的延伸，只是核心設(shè)備，用敞開式立式反應(yīng)罐取代加壓浸出的高壓釜反應(yīng)器，其操作溫度和釜壓比較低，浸出溫度在95?100°C、釜底氧分壓在0.1?0.3MPa的范圍，達(dá)到了降低操作溫度和釜壓目的。從安全性角度考慮，常壓浸出反應(yīng)器基本無危險(xiǎn)性，操作也不難，但從株洲冶煉廠的運(yùn)用來看，其它的缺陷明顯:
(I)氧氣消耗高:從釜底通氧自然氧化，氧分壓低，氧化速度慢，氧化效率低，造成浸出反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)22?24 h ;長(zhǎng)時(shí)間通氧，氧氣利用率低，氧耗高。
[0004](2)熱耗高:單臺(tái)反應(yīng)釜近千立方體積的漿液，維持95°C以上溫度，反應(yīng)20小時(shí)以上，本身就需大量的熱，并且釜體敞開散熱，氧氣和水蒸氣帶走熱，不易回收，熱損失較大。
[0005](3)動(dòng)力消耗大:單臺(tái)反應(yīng)釜近千立方體積的漿液，相對(duì)175 kff /臺(tái)攪拌設(shè)備，20小時(shí)以上的不停攪拌驅(qū)動(dòng)，設(shè)備作業(yè)效率是非常低的。
[0006](4)反應(yīng)釜罐體高聳、龐大，數(shù)量也多，對(duì)物料的積壓也比較多，稍顯笨拙，不盡合理。同等生產(chǎn)規(guī)模下，設(shè)備臺(tái)套數(shù)多，需氧耗、熱耗、動(dòng)力耗總量就大，相應(yīng)投資也大。
[0007]由以上比較可看出加壓浸出與常壓浸出兩種工藝流程及設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)；加壓浸出的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在設(shè)備的安全性、材料及制作的高要求上、設(shè)備操作細(xì)致上；操作條件相對(duì)常規(guī)工藝較苛刻，具有較高的溫度和壓力。因此對(duì)設(shè)備和管道材質(zhì)及加工制作的要求較高，操作要求更加嚴(yán)格。而常壓浸出雖然在安全上得到了保證，但其它缺陷很明顯，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，氧氣、供熱、動(dòng)力消耗大，設(shè)備作業(yè)效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述加壓浸出與常壓浸出技術(shù)中存在的不足，從可以實(shí)際生產(chǎn)的角度出發(fā)，提供一種中低壓富氧直接浸出硫化鋅礦中鋅及其他有價(jià)金屬的方法一即中低壓富氧直接浸出技術(shù)。該方法把加壓富氧浸出和常壓富氧浸出的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)、設(shè)備優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行融合、改良和創(chuàng)新，避免兩者的缺點(diǎn)和局限性，達(dá)到優(yōu)化、簡(jiǎn)化裝置和工藝，大大節(jié)省投資、降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，達(dá)到安全生產(chǎn)和環(huán)境友好的目的。
[0009]1、本發(fā)明通過以下可實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)方案達(dá)到上述目的，該方法步驟和控制條件如下:
(1)一段高酸中低壓富氧浸出
將硫化鋅礦經(jīng)球磨至粒度小于44 μ m的原料> 98%后調(diào)漿，漿料采用加壓隔膜栗栗入臥式壓力釜中用鋅電解廢液或硫酸溶液進(jìn)行高酸中低壓富氧浸出反應(yīng)后，利用壓力釜內(nèi)壓力，將漿料壓至濃密槽進(jìn)行沉降分離得一段上清液和一段底流；所述一段底流經(jīng)壓濾機(jī)液固分離后，濾液并入一段上清液，濾渣經(jīng)常規(guī)浮選回收硫后，送鉛冶煉系統(tǒng)配料按常規(guī)方法回收鉛銀；
(2)二段低酸還原浸出
在步驟(I)的一段上清液中加入鋅精礦調(diào)漿，栗入反應(yīng)釜中，在85?95°C、無氧條件下于壓力釜中進(jìn)行二段低酸還原浸出，反應(yīng)后栗入濃密槽進(jìn)行沉降分離得二段上清液和二段底流，所述二段底流經(jīng)壓濾機(jī)液固分離后，濾液并入二段上清液，二段濾渣返步驟(I)進(jìn)行一段高酸中低壓富氧浸出，二段上清液凈化后送電積生產(chǎn)電鋅。
[0010]所述硫化鋅礦為硫化鋅精礦、含鋅混合礦、鋅浸出渣中的一種或者幾種的任意比混合物。
[0011]所述步驟(I)中所述鋅電解廢液或硫酸溶液的酸濃度為120?180 g/L，一段高酸中低壓富氧浸出條件為:溫度95?115°C，液固質(zhì)量比4?6:1，氧分壓為0.3?0.7MPa，礦漿終酸濃度20?50g/L，反應(yīng)時(shí)間3?6h。
[0012]所述步驟(I)中硫化鋅礦中含有可溶鐵，調(diào)漿后溶液中初始Fe3+濃度為8?1g/L，F(xiàn)e3+作為加速氧傳遞的介質(zhì)，促進(jìn)鋅的氧壓浸出，如果濃度不足需要補(bǔ)鐵，補(bǔ)鐵劑為精礦中鐵或硫酸亞鐵，所述精礦中鐵是指比硫化梓更易溶解的金屬硫化物磁黃鐵礦(FeS)中的鐵；同時(shí)硫化鋅礦中需要含有在酸性有氧條件下可溶的金屬硫化物，以便維持釜內(nèi)的溫度，減低能耗，所述可溶的金屬硫化物為硫化鋅、鐵閃鋅礦中的一種或兩種。
[0013]所述步驟(2)中所述二段低酸還原浸出條件為:溫度85~95°C，終酸濃度10~15g/L，反應(yīng)時(shí)間1~1.5h ;使Fe3+還原為Fe 2+后再進(jìn)行液固分離。
[0014]步驟(2)中二段上清液先按常規(guī)方法中和沉銦、后用針鐵礦法或赤鐵礦法除鐵、再按常規(guī)凈化方法除銅、鎘后送電積生產(chǎn)電鋅，電積生產(chǎn)鋅過程中產(chǎn)生的廢液為鋅電解廢液；其中中和沉銦試劑為氧化鋅粉或鋅焙砂中的一種或者兩種。
[0015]本發(fā)明方法中，各種元素如鉛、鐵、硫、砷、銻、銅、鈷、鎳等基本對(duì)本發(fā)明的浸出過程影響不大，故本方法從技術(shù)上可處理各種高低品位的含鋅復(fù)雜物料。
[0016]與現(xiàn)有兩種富氧直接浸出技術(shù)相比，本發(fā)明突出的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)與常壓富氧浸出不同，中低壓富氧浸出在密閉反應(yīng)釜內(nèi)情況與加壓富氧浸出相似，基本所有物料及其反應(yīng)處于同一氧壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)內(nèi)，反應(yīng)速度快，浸出效率高，僅需要3?6h就能達(dá)到95?98%以上的鋅浸出率；浸出時(shí)間和效果接近加壓富氧浸出，浸出時(shí)間遠(yuǎn)低于常壓富氧浸出的22?24h ;(2)在缺乏加速氧傳遞介質(zhì)(Fe3+)的情況下，浸出反應(yīng)(ZnS+H2S04+l/202=ZnS04+H20+S)進(jìn)行得很慢，步驟(I)中漿液中保持一定的Fe3+濃度，反應(yīng)按(2沾+?62(504)3=211504+2?6504+5)和(2?6504+ H2SO4 + l/202=Fe2(SO4)3+H20)兩個(gè)步驟進(jìn)行，加快鋅的浸出；(3)工藝流程簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)低溫浸出；因浸出溫度低于硫的熔點(diǎn)(119°C)，避免了硫在礦物表面的熔融包裹問題，可不加硫分散劑，且礦物中的硫被氧化成為元素硫而不是硫酸；含鋅等硫化物氧化過程的放熱，基本維持浸出所需低溫溫度條件，可不外供熱。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明方法的工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下通過附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0019]實(shí)施例1:本中低壓富氧直接浸出硫化鋅礦中鋅及其他有價(jià)金屬的方法，具體內(nèi)容如下:
硫化鋅精礦含有:Zn 48.83%、In 0.86%、Cu 0.79%、Cd 0.2%、S 28.08%、Fe 9.62% ;一段高酸中低壓富氧浸出步驟為:將硫化鋅精礦磨礦至粒度小于44 μ m的原料> 98%后調(diào)漿，調(diào)漿后溶液中初始Fe3+濃度為8g/L，漿料采用加壓隔膜栗栗入臥式壓力釜中，同時(shí)輸入硫酸溶液、氧氣進(jìn)行高酸中低壓富氧浸出反應(yīng)，條件為:酸濃度為180 g/L，浸出溫度115°C，液固質(zhì)量比為6:1，壓力釜內(nèi)氧分壓為0.7 MPa，礦漿終酸濃度50g/L，反應(yīng)時(shí)間6h ;反應(yīng)后，利用壓力釜內(nèi)壓力，將漿料壓至濃密槽進(jìn)行沉降分離得一段上清液和一段底流；一段底流經(jīng)壓濾機(jī)液固分離后，濾液并入一段上清液，所述一段濾渣經(jīng)常規(guī)浮選回收硫后，送鉛冶煉系統(tǒng)配料按常規(guī)方法回收鉛銀；
二段低酸還原浸出:在步驟(I)的一段上清液中加入鋅精礦調(diào)漿后，栗入反應(yīng)釜中，在85°C、無氧條件下進(jìn)行二段低酸還原浸出，浸出條件為終酸濃度15g/L，反應(yīng)時(shí)間1.5h ;使Fe