NH3-NH4Cl-H2O体系氧化锌矿柱浸试验研究.pdf

有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．1 1 ．0 0 2 N H 3 一NH 4C 1 一H2O 体系氧化锌矿柱浸试验研究 王瑞祥1 ，余攀1 ，曾斌1，王志刚2 ，阮建国 1 ．江西理工大学冶金与化学工程学院，江西赣州3 4 1 0 0 0 ； 2 ．中国瑞林工程技术有限公司，南昌3 3 0 0 3 1 摘要采用N H 。一N H ；C 1 一H O 体系柱浸方法浸出氧化锌矿。结果表明，在矿石粒度为0 ．1 ～1 0m r n 、双柱 串联操作、第一柱中填料26 2 9g 、第二柱填料13 1 4g 、总氨浓度7 ．5m o l ／L 、N H t C l ／N H s 2 1 、浸出液 循环喷淋3 0d 条件下，锌浸出率达到9 2 ．1 9 ％，浸出液中锌离子浓度达到5 4 ．3 8g ／L 。与瓶浸结果相 比，柱浸工艺锌浸出率提高约4 个百分点，浸出液中Z n 2 浓度提高约1 1g ／L 。 关键词氧化锌矿；N H 。一N H 。C I H 2 0 体系；柱浸 中图分类号T F 8 1 3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 1 1 - 0 0 0 4 0 3 C o l u m nL e a c h i n go fZ i n cO x i d eO r ei nN H 3 ‘_ N H 4C I H 20 S y s t e m W A N GR u i x i a n 9 1 ，Y UP a n l ，Z E N GB i n l ，W A N GZ h i g a n 9 2 ，R U A NJ i a n g u 0 2 1 ．S c h o o lo fM e t a l l u r g i c a la n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，J i a n g x iU 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 ， G a n z h o u3 4 1 0 0 0 ，J i a n g x i ，C h i n a ；2 ．C h i n aN e r i nE n g i n e e r i n gC o m p a n yL i m i t e d ，N a n c h a n g3 3 0 0 3 1 ，C h i n a A b s t r a c t Z i n co x i d eo r ew a sc o l u m nl e a c h e di nN H 3 - N H 4C 1 - H 20s y s t e m ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h el e a c h i n gr a t eo fz i n ci s9 2 ．1 9 ％a n dz i n ci o nc o n c e n t r a t i o ni nl e a c h a t ei s5 4 ．3 8g ／Lu n d e rt h ec o n d i t i o n si n c l u d i n go r ep a r t i c l es i z eo f0 ．1 ～1 0m m ，d o u b l ec o l u m ns e r i e so p e r a t i o n ，o r el o a d i n gi nf i r s tc o l u m no f26 2 9g a n d13 1 4gi ns e c o n dc o l u m n ，t o t a la m m o n i ac o n c e n t r a t i o no f7 ．5m o l ／L ，N H 4C 1 ／N H 3 2 1 ，a n dl e a c h i n gt i m eo f3 0d a y s ．C o m p a r e dw i t ht h er e s u l t so fb o t t l el e a c h i n g ，z i n cl e a c h i n gr a t eo fc o l u m nl e a c h i n gi s i m p r o v e db ya b o u t4p e r c e n tp o i n ta n dz i n ci o nc o n c e n t r a t i o ni nl e a c h a t ei si m p r o v e db ya b o u t11g ／L ． K e yw o r d s z i n co x i d eo r e ；N H 3 - N H 4 C 1 一H 2 0s y s t e m ；c o l u m nl e a c h i n g 随着硫化矿资源的日 对氧化矿的开发利用‘1 ‘。 趋枯竭，人们越来越重视 我国氧化锌矿基础储量 大、分布广，但是矿物结构复杂、成分不稳定，开发利 用难度较大∽J 。 国内外科研工作者针对氧化锌矿的开发利用进 行了大量研究。有学者研究了火法挥发富集工艺得 到较高品位的氧化锌烟尘作为火法或湿法炼锌的原 料，该工艺能耗高，烟尘量大，锌回收率低[ 3 ‘5 ] 。采用 酸浸工艺处理氧化锌矿的报道较多[ 6 _ 7 ] ，在浸出过程 中硫酸铁及硅酸溶解进入浸出液，易形成胶体；处理 钙、镁含量较高的低品位氧化锌矿时，酸耗增大，浸 出液C a 2 十、M 9 2 含量高，不利于浸出液后续处理。 2 0 世纪8 0 年代，法国、比利时采用“N a O H 浸出一浸 出液净化除杂一电积”工艺从炼钢锌烟灰中提取锌， 取得较好效果；采用碱法工艺处理高碱性脉石氧化锌 矿时矿物中的硅溶解生成硅酸钠，导致N a O H 消耗 量增大，且浸出液净化过程需进行沉硅操作，电积过 程难以得到优质锌板[ 8 ] 。氨法工艺处理氧化锌矿具 收稿日期2 0 1 3 0 5 2 1 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 1 6 4 0 1 1 ；国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项日 2 0 1 3 A A 0 6 4 0 0 1 ； 福建省区域科技重大合作项目 2 0 1 1 H 4 0 2 5 作者简介王璜祥 1 9 7 4 一 ，男，河南登封人，博士，剐教授． 万方数据 2 0 1 3 年第1 1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 5 有选择性浸出好、浸出液净化工艺简单等特点，尤其 适合处理C a 、M g 、F e 等含量高的低品位氧化锌矿[ 9 ] 。 堆浸工艺具有矿物品位使用范围广、工艺稳定 性高、生产投资少、能耗低等优点，非常适合应用于 低品位、氧化型贫矿的浸出。王成彦[ 1 叩等采用氨法 堆浸工艺处理高碱性砂岩型氧化铜矿。当前，对于 氨性体系堆浸氧化锌矿研究报道较少，因此本文以 N H 。一N H 。C 1 水溶液为浸出剂，对氨性体系中氧化 锌矿的柱浸试验进行研究，为氧化锌矿氨法堆浸工 艺技术的提高提供参考。 1试验部分 1 ．1 试验原料 试验所用氧化锌矿取自我国西南某铅锌矿，化 学成分 0 A Z n1 9 ．5 1 、P b2 ．3 2 、C u0 ．0 2 、F e 1 3 ．5 1 、S2 ．1 0 、C d0 ．2 3 、A s0 ．1 0 、S b0 ．2 0 、S i 0 2 1 3 ．7 8 、A 1 2 0 30 ．4 6 、C a O9 ．3 1 、M g O0 ．3 3 、M n O 0 ．9 3 ，锌的物相组成 ％ Z n C O 。8 8 ．5 2 、Z n S O 。 0 ．2 6 、Z n S i 0 43 ．3 8 、Z n S5 ．5 4 、Z n F e 2 0 42 ．3 l 。可以 看出，该矿样属于中等品位矿，锌主要以水锌矿形态 存在。 1 ．2 试验方法 1 ．2 ．1 柱浸试验 柱浸试验原料采用未经磨细的氧化锌矿，粒度 0 ．1 ～1 0m m ，在两根串联的垂6 0m i n x15 0 0m m 有 机玻璃柱中进行，第一柱的浸出液用来浸出第二柱。 第一柱中填料26 2 9g 、第二柱填料13 1 4g 。用总 氨浓度7 ．5m o l ／L 、N H 4 C 1 ／N H 3 2 1 的N H 。一 N H 。C 1 水溶液在室温循环浸出，理论液固体积质量 比为2 ．5 1 ，浸出液定期取样并分析锌含量。浸出 结束后，依次用2L 新浸出剂、2L 水淋洗浸出柱， 洗液并人浸出液，分析浸出液中各元素含量，以浸出 液中锌含量计算浸出率。 1 ．2 ．2 瓶浸试验 在1L 圆底三口瓶中每次加入1 0 0g 粒度 0 ．0 7 5 m m 矿样，在总氨浓度7 ．5 m o l ／L 、N H 。C l ／ N H 。 2 1 、液固体积质量比4 1 、磁力搅拌速度 3 0 0r ／m i n 、常温浸出7 2h 。浸出反应结束前3 0m i n 添加C a C l 2 、结束前2 0m i n 添加B a C l 2 ，结束前1 0m i n 加入絮凝剂5m L 。浸出结束后采用真空抽滤，分析 浸出液中各元素含量并以浸出液中锌含量计算浸出 率。过滤时采用与浸出剂成分相同的溶液洗渣，洗液 量以维持浸出液体积与浸出剂体积相同为准n 。 2 结果与讨论 2 ．1 柱浸试验 柱浸试验浸出剂用量为1 0L ，柱浸结果如图1 所示。 图1 柱浸试验结果 F i g ．1 R e s u l t so fz i n cc o l u m nl e a c h i n g 由图1 可看出，采用N H 。- N H 。C 1 一H O 体系柱 浸氧化锌矿时，反应初期锌浸出率增长很快，当天锌 浸出率就达到4 0 ％左右。第一柱略高于第二柱，但 第二柱的增长速率略快，浸出1 0d 左右，两柱浸出 率差不多大；之后，两柱浸出速率几乎持平并不随时 间变化。柱浸3 0d 后，锌浸出率为9 2 ．1 9 ％。 合并浸出液与洗液后，柱浸液中锌浓度为 5 4 ．3 8g ／L ，渣率6 8 ．7 ％左右，渣含锌3 ．0 4 ％。浸出 过程锌的金属平衡计算结果[ 1 妇表明，锌金属平衡较 好，平衡率为9 4 ％。 2 ．2 瓶浸试验 瓶浸试验结果如表1 所示。 、表1 瓶浸试验结果 T a b l e1 R e s u l t so fz i n cb o t t l el e a c h i n g 万方数据 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／] y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年第1 1 期 由表1 可知，锌浸出率平均为8 8 ．5 8 ％，浸出液 中z n 2 浓度平均为4 3 ．2 0g ／L 。浸出液中铁离子浓 度大约1m g ／L 。铁离子在浸出液中主要以F e C I 。 a q 形式存在，在浸出时加入氧化剂，铁将发生氧化 水解反应 2 F e C l 2 H 2 0 2 4 N H 4O H 2 F e O H 30 4 N H 4 C 1 浸出液中含有少量以A s C l 。2 一和S b C l i 3 叫形式 存在的砷和锑，在氧化除铁的同时还有可能发生如 下反应 2 A s C l 3 6 N H 4 0 H 2 H 2 0 2 一A s 20 5 6 N H 。C 1 5 H 2 0 2 S b C l 3 6 N H 4 0 H 2 H z 0 2 一S b z 0 5 6 N H 4 C 1 5 H 2 0 因此在浸出时加入氧化剂，在氧化除铁的同时， 还可以降低砷、锑含量，除铁结果见表2 。 表2 氧化剂对浸出过程中铁净化效果的影响 T a b l e2E f f e c to fo x i d a n to ni r o np u r i f i c a t i o nd u r i n gl e a c h i n gp r o c e s s 由表2 可知，浸出时加入氧化剂，可以使浸出液 中的铁离子浓度降低至0 ．0 6m g ／L 以下，对C u 、 C d 、C o 、N i 、P b 没有什么影响，A s 含量降低约1 8 ％、 S b 含量降低约4 0 ％；锌平均浸出率升高1 ．4 3 个百 分点，锌离子平均浓度升高0 ．7g ／L 。 3结论 1 在矿石粒度为0 ．1 ～1 0m m ，双柱串联操作， 第一柱填料26 2 9g 、第二柱填料13 1 4g ，总氨浓度 7 ．5m o l ／L 、N H 。C 1 ／N H 。 2 1 ，浸出液循环喷淋 3 0d 条件下柱浸氧化锌矿，锌浸出率达到9 2 ．1 9 ％， 浸出液锌离子浓度可以达到5 4 ．3 8g ／L ，锌金属平 衡较好。 2 在总氨浓度7 ．5m o l ／L 、N H 。C I ／N H 。 2 1 、液固体积质量比4 1 、磁力搅拌速度3 0 0 r ／r a i n 、常温下瓶浸7 2h ，锌浸出率平均8 8 ．5 8 ％，浸 出液中Z n 2 平均4 3 。2 0g ／L ，且杂质浸出率较高。 3 柱浸较瓶浸锌浸出率提高约4 个百分点，浸 出液中Z n 2 浓度提高约1 1g ／L ，可有效减少后续水 处理量。 参考文献 [ 1 ] 任巍，高帆，王殿茹．矿产资源紧缺与我国矿产资源战略 体系的构建[ 刀．中国国土资源经济，2 0 0 5 ，1 8 5 1 4 1 6 ． [ 2 ] 刘荣荣，文书明．氧化锌矿浮选现状与前景[ J ] ．国外金 属矿选矿，2 0 0 2 7 1 7 - 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