硬锌渣常压浸取锌铟锗.pdf

第6 2 卷第4 期 20l0 年11 月 有色金属 N o n f e f l - O t l SM e t a l s V o L6 2 ，N o ．4 N O V ．2 0lO 硬锌渣常压浸取锌铟锗 梁艳辉1 ”，魏昶1 ，蒋鹏飞1 ，李曼廷1 ，李存兄1 ，邓志敢1 ，王国栋2 1 ．昆明理工大学材料与冶金工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 ； 2 ．呼伦贝尔驰宏矿业有限公司，内蒙古呼伦贝尔0 2 10 0 8 摘要研究硬锌渣两段硫酸常压浸取锌、铟、锗的冶金技术。在l 段低酸条件下将锌浸出，在Ⅱ段高酸和添加剂共同作用 下将铟、锗等有价金属浸出。锌的浸出率达到9 0 ％以上，铟的浸出率达到8 8 ％以上，锗的浸出率可以达到9 0 ．5 7 ％以上。 关键词冶金技术；硬锌渣；浸取锌钢鳍；浸出率 ．中国分类号T F 8 4 3 ．1文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 4 0 0 6 9 0 5 硬锌渣是粗锌精馏过程中产出的大量以锌为主 体的多元合金及化合物，硬锌渣的产出量约为粗锌 处理量的4 ％。3 1 。其特点是不但含锗高，而且含 铟高，含银、铜、锡也较高，综合回收价值大p 1 。硬 锌经真空蒸馏而得到的富铟渣即硬锌渣，硬锌渣中 含铟量达1 5 0 0 9 一2 0 0 0 9 ／t ，含锗量为2 5 0 0 ～2 7 0 0 g ／t ，是一种能够回收铟、锗等的有价值原料。为了 提取硬锌渣中的铟、锗，曾研究过隔焰炉．电炉、真空 炉和溶析．电解法等火法工艺以及用盐酸作为浸出 剂的湿法工艺‘4 。。。这些工艺都普遍存在回收率不 高、工艺过程复杂、成本较高、产品纯度不够理想等 许多问题。从有效利用资源、缩短工艺流程，改善操 作条件和减少环境污染的角度出发∞‘7o ，采用两段 浸出的方法，将锌在I 段低酸条件下浸出，将铟、锗 等有价金属在Ⅱ段高酸及添加剂共同作用下浸出。 1实验方法 1 ．1 原料与设备 试验原料为某炼锌厂提供的硬锌渣，将来料缩 分取样，主要成分如表1 所示。原样铟品位为 0 ．1 7 5 7 ％，锗的品位为0 ．2 6 2 6 ％。图1 为硬锌渣 X R D 图谱，原料中以晶体形式存在的元素有P b 立 方晶体、Z n O 六边型晶体、P b ，O 立方晶体、C u A l 立 方晶体和A I F e 立方晶体。 收稿日期2 0 0 8 1 1 0 3 作者简介粱艳辉 1 9 8 2 一 ，女，内蒙海拉尔人，助理工程师，主要 从事湿法炼锌及火法炼铅技术等方面的研究。 表1 硬锌渣化学成分 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fh a r d - z i n c 元素Z nl nF eA sG eP bC u 含量／％2 2 ．8 50 ．1 7 5 73 5 ．2 6 2 ．1 90 ．2 6 2 61 5 ．6 81 ．5 5 试验用浸出剂为9 8 ％的浓硫酸，氧化剂为K M ． n O 。，添加剂N a C l 0 3 ，1 m o L ／L 的N a O H 溶液。 试验所用仪器设备包括H H ． 2 6 s 电子恒温水 浴锅、五口圆底烧瓶 2 L 、两根蛇行冷凝管、J J ．1 增 力精密电动搅拌机、2 X Z - 4 型旋片真空泵等。 7 要 型 爱 t O2 03 04 0瓢6 4 J7 Jf j 1． ，I Jl 1 0 2 洲 。 0 _ ⋯⋯⋯⋯- ⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯‘一O ⋯⋯’⋯～ t ■⋯t ⋯⋯～ 睡釜；兰曼圣譬东 寰兰乙 ■⋯～_ ⋯～⋯一一 图1 硬锌渣X R D 检测分析 F i g ．1A n a l y s i so fh a r d z i n cb yX r a yd i f f r a c t i o n 1 ．2 试验过程 将已破碎磨细的混合料，称取一定量 1 0 0 9 调 浆后加人到五口圆底烧瓶内，然后加入一定量的预 定浓度的浸出剂 硫酸溶液 ，调成矿浆，安装好仪 器，打开冷水套开关，用两根冷凝管进行冷凝，开动 搅拌，调节转速。进行水浴加热升温，在预设温度下 按预定保温时间恒温。试验反应6 0 r a i n 后加入氧化 剂K M n O 。，反应l O m i n 后加入N a O H 调节溶液终点 p H 5 ，反应2 0 r a i n 后试验结束。取出浸出浆，进行 万方数据 7 0 有色金属第6 2 卷 固液分离。取渣化验，剩余的渣加入一定量的预定 浓度的浸出剂 硫酸溶液 ，进行水浴加热升温，在 预设温度下按预定保温时间恒温。然后加入添加剂 N a C I O ，，每隔1 h 加入一定量的添加剂N a C I O ，，进行 第二段浸出。试验结束后，液固分离，浸出渣进行洗 涤干燥，取样送去分析。 2 试验结果及讨论 2 ．1 粒度条件试验 I 段浸出条件温度8 0 ℃，液固比4 1 ，时间 9 0 r a i n ，氧化剂K M n O 。1 5 9 ／L ，终点p H 5 ，酸度 1 0 0 9 ／L 。 Ⅱ段浸出条件温度8 0 ℃，液固比6 1 ，时间 3 h ，酸度3 0 0 9 ／L ，添加剂N a C I O ，．2 0 9 ／L 。以粒度为 变量做4 个点0 ．2 5 0 ，0 ．1 4 9 ，0 ．0 9 9 ，0 ．0 7 4 m m 。试 验结果如图2 和图3 所示。 图2 一段浸出试验 F i g ．2 F i r s ts t e pl e a c h i n ge x p e r i m e n t 摹 、 吾弁 茁 则 粒度／m m 图3 粒度对锌浸出率的影响 F i g ．3 E f f e c to fg r a n u l a r i t yo nl e a c h i n gr a t e 从图2 可以看出，粒度对一段锌的浸出率没有 太大的影响，虽然当粒度为0 ．1 4 9 m m 时浸出率达到 9 0 ．6 6 ％，可能操作误差。可以看出锌浸出率都在 8 4 ％以上，铁和铟浸出率都很低，达到试验预期结果。 从图3 中可以看出粒度从0 ．2 5 0 m m 到 0 ．0 7 4 m m ，铟的浸出率随粒度的减小逐渐升高，但是 趋势不太明显；粒度的大小对铟、锗的浸出率的影响 不大，且由于试验原料中含有一定量的合金，磨细较 困难，考虑成本因素，试验过程中原料的粒度选择 0 ．2 5 0 m m 。 2 ．2 一段浸出酸度条件试验 酸度条件试验基准条件粒度0 ．2 5 0 m m ，温度 8 0 ℃，液固比4 1 ，时间9 0 m i n ，氧化剂K M n O 。1 5 9 ／ L ，终点p H 5 。以酸度为变量做5 个点8 0 ，1 0 0 ， 1 2 0 ，1 3 0 ，1 4 0 9 ／L ，试验结果如图4 所示。 更 、 哥 吾三 蒯 酸浓度／ g 。L 。 图4 硫酸用量对锌浸出率的影响 F i g ．4 E f f e c to fa c i dc o n c e n t r a t i o no nl e a c h i n gr a t eo fz i n c 从图4 可以看出，一段浸出时酸度对Z n 的浸 出率影响很大，随着酸度的提高锌的浸出率明显提 高，但是酸度在1 3 0 1 4 0 9 ／L 时z n 的浸出率提高出 现缓慢，考虑到后续处理及经济因素，在以后的试验 中一段浸出酸度采用1 3 0 I g ／L 。 2 ．3 两段浸出酸度条件试验 ． I 段浸出条件粒度0 ．2 5 0 m m ，温度8 0 ℃，液固 比4 1 ，时间9 0 m i n ，氧化剂K M n O 。1 5 9 ／L ，终点p H 5 ，酸度1 3 0 9 ／L 。 Ⅱ段浸出条件温度9 0 ℃，液固比6 1 ，添加剂 N a C l 0 ，2 0 9 ／L ，时间4 h 。以酸度为变量做4 个点 5 0 ，1 0 0 ，2 0 0 ，3 0 0 9 ／L 。试验结果如图5 和图6 所示。 从图5 可以看出，一段浸出的四个平行试验 中，z n 的浸出率均在8 5 ％以上，且铟、锗、铁的浸出 率也控制在很低范围之内，达到了试验预期效果。 从图6 可以看出，随着酸度的增加，铟、锗的浸 出率明显升高，考虑到酸耗带来的经济问题其浓度 不会无止境增加，在酸度为3 0 0 9 ／L 时，铟的浸出率 达到了9 0 ．1 8 ％，锗的浸出率达到了8 5 ．2 3 ％，两者 浸出率达到了理想的结果，因此在以后的试验中Ⅱ 段浸出酸度采用3 0 0 9 ／L 比较合适。 万方数据 第4 期梁艳辉等硬锌渣常压浸取锌铟锗 7 l 图5 一段浸出试验 F i g ．5 F i r s ts t e pl e a c h i n ge x p e r i m e n t 蓦 、 静 壬 型 图6 酸度对浸出率的影响 F i g ．6 E f f e c to fa c i do nl e a c h i n gr a t e 2 ．4 两段浸出温度条件试验 I 段浸出如酸度条件试验一样做4 个平行试 验，浸出渣取样后剩余渣做Ⅱ段试验。Ⅱ段浸出条 件液固比6 l ，时间3 h ，酸度3 0 0 9 ／L ，添加剂N a ． C 1 0 ，2 0 9 ／L 。以温度为变量做4 个点2 5 ，4 5 ，7 0 ， 9 0 ℃。试验结果如图7 所示。 誉 、 爵 弓三 删 图7 温度对浸出率的影响 F i g ．7 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nl e a c h i n gr a t e 从图7 可以看出，温度对锌、铁的浸出率影响 不太大，但随着温度的升高，铟、锗的浸出率不断提 高，在7 0 9 0 ℃之间锗的浸出率明显上升，铟的浸 出率上升缓慢，考虑到鳍的浸出效果，在以后的试验 中温度采用9 0 ℃。 2 ．5 两段浸出添加剂N a C l 0 ，用量条件试验 I 段浸出如酸度条件试验一样做6 个平行试 验，浸出渣取样后剩余渣做Ⅱ段试验。Ⅱ段浸出条 件液固比6 1 ，时间3 h ，酸度3 0 0 } g ／L ，温度9 0 ℃。 以投入添加剂N a C l 0 ，浓度为变量做6 个点O ，1 5 ， 2 0 ，2 5 ，3 0 ，4 0 9 ／L 。试验结果如图8 所示。 鬟 、 得 a 三 魑 添加剂_ } } I 莹／g 图8 添加剂对浸出率的影响 F i g ．8 E f f e c to fa d d i t i v eo nl e a c h i n gr a t e 从图8 可以看出，在不加添加剂高酸条件下， 铟的浸出率7 7 ．5 8 ％，锗的浸出率1 1 ．7 2 ％，随着添 加剂投入的增加，锗的浸出率明显提高，铟的浸出率 也平缓的提高，因此添加剂的加入是很有必要的可 能起到破坏矿物结构的作用，加入添加剂在2 5 ～ 4 0 ∥L 变化时，锌、铟、锗的浸出率提高均较缓慢，且 在添加剂为4 0 ∥L 时铟的浸出率下降。因此试验过 程中选择添加剂加入量为2 5 9 ／L 比较合适。 2 ．6 两段浸出液固比条件试验 I 段浸出如酸度条件试验一样做5 个平行试 验，浸出渣取样后剩余渣做Ⅱ段试验。Ⅱ段浸出条 件温度9 0 ℃，时间3 h ，酸度3 0 0 9 ／L ，添加剂N a C l 0 ， 2 0 ∥L 。以液固比 L S 为变量做5 个点4 1 ，5 l ， 6 1 ，7 1 ，8 1 。试验结果如图9 所示。 摹 、 静 若 型 图9 液固比对浸出率的影响 F i g ．9 E f f e c to fl i q u i dt os o l i do nl e a c h i n gr a t e 万方数据 7 2 有色金属第6 2 卷 从图9 可以看出，随着液固比的增大，铟的浸 出率明显的提高，在液固比为4 1 5 l 之间变化时 锗的浸出率明显的提高，液固比继续增大对铟、锗的 浸出率的影响不明显，考虑到随着液固比的增大耗 酸量也随着增加并且后续处理的液体体积也增加， 因此在试验过程中选择液固比为6 1 。 2 ．7 两段浸出时间条件试验 I 段浸出条件如酸度条件试验一样做5 个平行 试验，浸出渣取样后剩余做Ⅱ段试验。Ⅱ段浸出条 件温度9 0 ℃，液固比6 1 ，添加剂N a C l 0 ，2 0 9 ／L ，酸 度3 0 0 9 ／L 。以时间为变量做5 个点2 ，3 ，4 ，5 ，6 h 。 试验结果如图1 0 所示。 美 、 锝 号三 燃 图1 0浸出时间对浸出率的影响 F i g ．1 0 E f f e c to ft i m eo nl e a c h i n gr a t eo fi n d i u ma n dz i n c 从图1 0 可以看出，浸出时间对铟、铁的浸出率 没有太大的影响，对锗的浸出率有明显的影响，在2 4 h 时间段内随着时间的增加锗的浸出率明显提 高，但当浸出时间延长到5 6 h 锗浸出率陡然降低， 可能原因是随着时间的延长溶液酸度降低，溶液p H 值升高锗出现水解沉淀，因此建议后续试验选择浸 出时间为4 h 。 通过条件试验得出最优浸出条件。I 段浸出条 件粒度0 ．2 5 0 m m ，温度8 0 ℃，液固比4 1 ，时间 参考文献 9 0 m i n ，氧化剂K M n O 。1 5 9 ／L ，终点p H 5 ，酸度 1 3 0 9 ／L 。1 I 段浸出条件温度9 0 ℃，液固比6 l ，时 间4 h ，酸度3 0 0 9 ／L ，添加剂N a C I O ，2 5 9 ／L 。r 2 ．8 综合实验 按照条件试验得出的最优浸出条件进行三组综 合条件试验，试验结果如表1 1 所示。从表1 1 结果 可以看出，锌、铟、鳍的浸出效果出现了重现性，铟的 浸出率可以达到9 1 ．5 6 ％，锗的浸出率可以达到 9 0 ．5 7 ％。 表2两段综合试验各元素浸出结果／％ T a b l e2 S y n t h e s i z e de x p e r i m e n tr e s u l t so ft w os t e p s 3结论 I 段浸出在温度8 0 ℃、液固比4 I 、浸出时间 9 0 m i n 、氧化剂K M n O 。1 5 9 ／L 、酸度1 3 0 9 ／L 、终点p H 值5 、粒度0 ．2 5 0 m m 条件下，锌的浸出率在9 0 ％以 上，铟、铁、锗几乎不被浸出。Ⅱ段浸出在温度 9 0 ℃、液固比6 1 、浸出时间4 h 、添加剂N a C l 0 ，2 5 9 ／ L 、酸度3 0 0 9 ／L 、粒度0 ．2 5 0 m m 条件下，铟的浸出率 达到8 8 ％以上，锗的浸出率可以达到9 0 ．5 7 ％，铁的 浸出率达到9 5 ％以上。 在常压条件下直接酸浸从硬锌渣中提取锌、铟、 鳍的技术具有工艺流程短、操作简单、无焙烧工序、 环境污染小、锌、铟、锗的浸出率高等优点，是一种比 较有发展前景的提取铟、锗的技术。 [ 1 ] 杨斌，戴永年，罗文州，等．真空蒸馏硬锌综合回收有价金属[ J ] ．昆明理工大学学报，1 9 9 8 ，2 3 3 l 一4 ． [ 2 ] 郑顺德．硬锌处理新工艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 6 ， 5 1 4 2 9 ． [ 3 ] 姚金环．不同活化强化下硬锌渣在盐酸体系中浸铟的动力学[ D ] ．南宁广西大学，2 0 0 6 3 一l O ． [ 4 ] 兰宗营．从真空炉渣中综合回收锗、铟、银[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 3 ， 5 3 3 3 4 ． [ 5 ] 黎铉海，潘柳萍，何超坤，等．从硬锌渣中湿法浸铟的工艺条件研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 4 ，1 0 s 1 3 7 8 3 8 4 [ 6 ] 夏志华．广西大厂铟锌精矿无铁渣提取铟锌工艺和理论研究[ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 4 1 8 ． [ 7 ] 黎铱海，姚金环．搅拌磨机械活化硬锌渣浸铟的动力学研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 7 ，3 3 4 l 一4 4 ． 下转第1 0 1 页，C o n t i n u e do nP I O I 万方数据 第4 期尚衍波等椭球的磁化状态对磁选的影响 1 0 l 参考文献 l 2 3 4 5 6 徐建成．钢毛磁化状态对磁选的影响[ J ] ．有色金属，1 9 9 5 ，4 7 4 3 8 4 2 ． 徐建成，徐建民．在均匀外磁场里的铁磁椭球内外磁场和磁力的解析计算及其功用[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ，1 4 4 3 1 3 3 郎道／1 且，栗弗席兹EM ．连续媒质电动力学[ 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nam a g n e t i c f i e l d ，i ti si l l u s t r a t e dt h a tw i t ht h er e d u c t i o no fm a g n e t i cc o n d u c t i v i t yi ne l l i p s o i dt h ec a p a c i t yt og a t h e rm a g n e t i c f l u xc o m e sd o w n ，a n da tt h es a m et i m et h ee l e c t r i c c o n s u m p t i o ni sm o r eg r e a t l yi n c r e a s e df o rr a i s i n gm a g n e t i c a t t r a c t i v ef o r c et om i n e r a lp a r t i c l e ． K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；m a g n e t i ca t t r a c t i v ef o r c e ；m a g n e t i cs a t u r a t i o n ；e l l i p s o i d 上接第7 2 页，C o n t i n u e df r o mP 7 2 Z i n cI n d i u mG e r m a n i u mL e a c h i n gf r o mH a r d - z i n ca tA t m o s p h e r i cP r e s s u r e L I A N GY a n ．h u i l ”，W E C h a n g ’，J I A N GP e n g - f e i l ，L IM i n t i n g L IC u n x i o n 9 1 ，D E N GZ h i ．g a n l ，W A N GG u o d o n 9 2 1 ．F a c u l t yo fM a t e r i a l sa n dM e t a l l u r g i c a lE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 2 ．H u l u n b e i e rC h i h o n gM i n i n gL i m i t e d ，H u l u n b e i e r0 210 0 8 ，I n n e rM o n g o l i a ，C h i n a A b s t r a c t T h ea c i dl e a c h i n gp r o c e s so fi n d i u mz i n c g e r m a n i u mf r o mh a r d z i n cb yt w os t e pl e a c h i n ga ta t m o s p h e r i c p r e s s u r ei si n v e s t i g a t e d ．Z i n ci se x t r a c t e di nl o w - a c i db yt h ef i r s ts t e p ．I n d i u ma n dg e r m a n i u ma r ee x t r a c t e du n d e r t h ec o m b i n e da c t i o no fh i g h a c i da n da d d i t i v eb yt h es e c o n ds t e p ．T h ez i n cl e a c h i n gr a t ei so v e r9 0 ％a n di n d i u m a n dg e r m a n i u ml e a c h i n gr a t ea r em o r et h a n8 8 ％a n d9 0 ．5 7 ％，r e s p e c t i v e l y ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；h a r d z i n c ；l e a c h i n go fz i n ci n d i u mg e r m a n i u m ；l e a c h i n gr a t e 。 万方数据