锌焙砂中浸渣还原酸浸试验研究.doc

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1、锌焙砂中浸渣还原酸浸试验研究陈先友1，2，邓志敢1*，魏昶1，李存兄1，朱北平2，曹元庆2（1.昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093；2.云南华联锌铟股份有限公司，文山663701）摘要：为了综合回收湿法炼锌过程富集于中浸渣中的有价金属，以高铁闪锌矿为研究对象，开展了中浸渣和锌精矿的联合还原酸浸试验研究。考察了中浸渣和锌精矿质量比、初始硫酸浓度、浸出时间、液固比、温度对锌、铁浸出率的影响，优化试验技术参数为：初始硫酸浓度220g/L，中浸渣与锌精矿质量比1:0.25，粒度0.074mm，液固比6:1，温度90ºC，反应时间3h。在此条件下，锌和铁的浸出率在96%以上，浸出液中95

2、%以上的铁为二价铁离子，满足了后续工艺的要求。关键词：高铁闪锌矿；中浸渣；还原酸浸；浸出率高铁闪锌矿是我国主要锌矿产资源之一，在常规湿法炼锌工艺过程中，中性浸出后锌的浸出率仅有65～70%，30%～35%左右的锌和几乎所有的铁都以铁酸盐的形式进入中浸渣，其他伴生的铜、铅、铟、锗、镓、银等稀贵金属也进入中浸渣中[1]，故有必要对其中的有价金属进行综合回收。目前，对中浸渣的处理办法一般是先浮选回收其中的部分银[2]后再转入回转窑或烟化炉挥发处理回收其中的铅、锌、铟、锗等，并产出对环境污染性较小的窑渣[3]。总之，这些火法处理中浸渣的工艺对原料适应性较强，稀贵金属富集程度高，铁、硅等可经火法直接分

3、离除去。但存在金属损失率大、能耗高、粉尘大、铅锌蒸气和二氧化硫污染以及稀贵金属回收率低等弱点，与节能、减排、低碳经济政策相悖，而且能源价格日益上涨，成本压力越来越大[4]。因此，积极寻找锌焙砂中浸渣的高效湿法浸出工艺具有十分重要的经济和社会意义。本文针对的是富含铟、铜的高铁闪锌矿，采用的主工艺流程为：高铁锌焙砂中性浸出→中浸渣还原酸浸→还原酸浸液置换沉铜→沉铜后液中和沉铟→沉铟后液赤铁矿除铁→除铁后液返回中性浸出。中浸渣中不仅富集了铟、铜，大量的铁也存在于其中，为了湿法回收中浸渣中铟、铜及有利于后续赤铁矿除铁，必须在中浸渣还原酸浸过程中将三价铁还原为二价铁，故选择合适的还原剂是关键，常用的还

4、原剂有SO2、H2S、H2、HCl等，SO2、H2S虽然是活性较强的还原剂，但是会污染环境；H2作为还原剂成本较高，不经济；HCl作为还原剂会使浸出液中含有大量的氯离子，氯离子的存在不仅对设备有腐蚀作用还增加了后续废水处理的难度。本文以高铁锌焙砂中性浸出渣为原料，硫化锌精矿为还原剂，开展了中浸渣与锌精矿的联合还原酸浸试验研究。首先从理论上分析了该试验的可行性，并详细考察了中浸渣和锌精矿质量比、初始硫酸浓度、浸出时间、液固比、温度对锌、铁浸出率的影响。1还原酸浸理论分析还原酸浸的原理实际上是将中浸渣中锌、铁高效浸出的同时利用锌精矿中硫化物的还原性，将浸出液中的Fe3+离子还原为Fe2+离子，并

5、使精矿中的有价金属转化为简单离子进入浸出液[5-6]。主要化学反应方程式如下：ZnO·Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O(1)MeO+H2SO4=MeSO4+H2O(2)ZnS+2Fe2(SO4)3=FeSO4+ZnSO4+S0(3)根据有关热力学数据[7]计算ZnO·Fe2O3-H2O系和ZnS-Fe3+系有关反应在298K和373K的平衡条件，绘制了ZnO·Fe2O3-H2O系φ-pH图[8]以及硫化锌精矿还原三价铁的ZnS-Fe3+系φ-pH图[9]，见图1和图2。ZnS为惰性还原剂，为加速其还原速率，采用接近沸腾的温度条件（368K～373K）。由于还

6、原温度高，Fe3+的稳定性低，为避免Fe3+的水解，还原过程就必须在高酸溶液中进行。由此可知，在高温高酸条件下中浸渣加入锌精矿作还原剂进行还原酸浸对有价金属的溶出及三价铁的还原是可行有利的。基金项目：国家自然科学基金资助项目（51364022）作者简介：陈先友（1990.6），男，学士，冶金工程*通讯作者：E-mail:zhigandengkg@hotmail.com(实线T=298K，虚线T=373K)（实线T=298K，虚线T=373K）图1ZnO·Fe2O3-H2O系φ-pH图图2ZnS-Fe3+系φ-pH图(ThesolidlineT=298K,ThedottedlineT=373K

7、)(ThesolidlineT=298K,ThedottedlineT=373K)Fig.1φ-pHdiagramofZnO·Fe2O3-H2OFig.2φ-pHdiagramofZnS-Fe3+2试验部分2.1试验原料本试验所用原料为高铁锌焙砂中浸渣、锌精矿。中浸渣主要化学成分见表1，锌精矿主要化学成分见表2。中浸渣XRD分析谱图3表明，中浸渣的主要物相组成为ZnO·Fe2O3、CuSO4·2H2O、In2