从浸锌渣中高压浸出镓锗的研究.pdf

z O l 2 年8 期有色金属 冶炼部分 h t t p f f y s y I “g r i m m ．c n Z 7 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 2 ．0 8 ．o l O 从浸锌渣中高压浸出镓锗的研究 蒋应平，赵磊，王海北，蒋训雄 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 摘要针对目前从浸锌渣中回收镓锗工艺中存在的问题，采用高压酸浸工艺处理该渣，研究了始酸浓度、 温度、时间、S O 分压、液固比、搅拌线速度等对镓锗浸出率豹影响。结果表观，该缦出渣经二段矗温赢 酸浸出后，锌、铁、镓、锗的累计浸出率分别为9 2 ，7 9 ％、9 7 ．8 7 ％、9 4 ．0 9 ％、7 5 ．1 8 ％。 关键词湿法炼锌；渣；锗；镓；高压浸出 中固分类号T F 8 4 3 ．1 ；T N 3 0 4 ．1 1文献标识码A文章编号1 0 0 一7 5 4 5 2 0 1 2 1 0 8 一0 0 2 7 一0 3 S t u d yo nL e a c h i n gG a l l i u ma n dG e r m a n i u mu n d e r P r e s s u r ef r o mZ i n cL e a c h e dR e s i d u e s J I A N GY i n g p i n g ，Z H A OL e i ，W A N GH a i _ b e i ，J I A N GX u n x i o n g B e 过i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s ￡i t u t e 。fM in l n g M e t a i } u r g y ，B e 啦l n gl O 0 0 7 0r C h i n a A b s t r a c t T h ez i n cl e a c h e dr e s i d u e sw a s1 e a c h e du n d e rp r e s s u r ew i t ht h eo b je c t i v et oa d d r e s st h ep r o b l e m e x i s t i n gi nt h er e c o v e r yo fg a l l i u ma n dg e r m a n i u m 。 T h ee f f e c t so fi n i t i a Ia c i dc o n c e n t r a t i o n ，t e m p e r a t u r e ， S 0 2p a r t i a lp r e s s u r e ．r a t i oo fl j q u i dt os 0 1 i da n ds t i r r i n gs p e e do nl e a c h i n gr a t e 。fg a l l i u ma n dg e r m a n i u m w e r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h et o t a ll e a c h i n gr a t eo fz i n c ，i r o n ，g a l l i u ma n dg e r m a n i u mw e r e9 2 ． 7 9 ％，9 7 ．8 7 ％，9 4 ．0 9 ％a n d7 5 ．1 8 ％r e s p e c t i v e l ya f t ￡rt h ea c i dl e a c h i n gi nh i g ht e m p e r a t u r e 。 K e yw o r d s z i n ch y d r o m e t a l l u r g y ；s l a g ；g e r m a n i u m ；g a l l i u m ；1 e a c h e du n d e rp r e s s u r e 镓锗广泛应用于微波通讯、卫星导航、航空航天 等诸多领域n o 。随着高新经济的不断发展，全世界 对镓锗的需求量日益增加[ z ] 。镓锗独立矿床极少。 镓主要赋存在闪锌矿、铝土矿及煤矿中，锗主要赋存 在闪锌矿、铁矿及其他硫化矿中∞j 。在闪锌矿的湿 法冶炼流程中，镓锗会富集在浸锌渣中。浸锌渣已 成为回收镓锗的重要资源L 4 ] 。 处理这种渣主要有酸浸法、碱浸法、火法～湿法 联合法、选冶联合法等。目前工业上主要使用火 法～湿法联合法，但存在以下缺点1 浸锌渣还原挥 发镓锗过程需要将大量含水高的浸锌渣干燥，然后 在回转窑中高温还原挥发，焦炭消耗量大，每吨酸浸 收稿日期2 0 1 2 一0 6 一0 5 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 0 9 A A 0 6 4 6 0 4 作者简介蒋应平 1 9 7 6 一 ，男，湖南新宁人，硕士，工程师。 渣平均消耗焦炭o ．5t ；2 锗挥发率8 0 ％～8 3 ％，全 流程锗回收率仅6 0 ％～6 3 ％，其余留在窑渣中；3 镓挥发率不到1 0 ％，进入烟尘的镓与锗富集物一起 出售，不计价，因为渣中的镓难以经济回收；4 5 5 ％ ～6 0 ％的银挥发，其余留在渣中，最后得到的铅银渣 品位低。此外浸锌渣中还含有大量的硫酸根，在挥 发过程中分解出1 ％～3 ％的二氧化硫，此浓度达不 到制酸要求，必须单独处理。日本饭岛冶炼厂和德 国达特伦冶炼厂均采用高压酸浸法回收该渣中的镓 锗b ] ，但国内目前尚未应用，为此我们开展了“S O 高压还原浸出一镓锗沉淀富集一二次酸溶一萃取分 离”的工艺流程研究，本文仅论述高压浸出部分。 万方数据 2 8 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 2 年8 期 1 原料性质及试验方法 1 ．1 原料性质 试验用浸锌渣来自某锌冶炼厂，经破碎细磨至 试验所需粒度，含银5 5 8g ／t ，其余主要成分 ％ Z n 1 5 ．5 9 、F e2 3 ．0 0 、C uO ．3 0 、P b4 ．5 6 、S5 ．9 5 、G a 0 ．0 4 8 5 、G e0 ．0 3 1 、C o0 ．0 0 5 、N iO ．0 0 3 、C dO ．1 0 、 S i O 。1 0 ．7 8 。浸锌渣中锌主要以锌铁酸 7 5 ％ 形式 存在，镓主要以铁酸盐 7 8 ％ 和硅酸盐 2 0 ％ 形式 存在，锗以铁酸盐 5 8 ％ 和硅酸盐 2 3 ％ 形式存在。 1 ．2 试验方法 将一定量的浸锌渣、废电解液、水、结晶硫酸锌 加入高压釜中，密封后开始升温，升至9 5 ～1 0 0 ℃时 排尽空气，继续升温至一定温度后通入S O ，此时高 压浸出反应开始计时。保持温度不变，到达反应时 间后经冷却、排气、过滤，所得滤液和渣样对锌、铁、 镓、锗进行含量分析。并据此分别计算出各自浸出 率。 2 试验结果与分析 始酸浓度、温度、时间、液固比、S O 。分压及搅拌 线速度对浸锌渣中锌、铁、镓、锗等浸出的影响见图 1 ～6 ． 始酸浓度， g ‘L 4 图1 始酸浓度对浸出的影响 F i g ．1 E f f e c to fi n i t i a la c i dc O n c e n t r a t i O n o nl e a c h i n g 由图1 可看出，随着酸度增加，锌、铁、镓、锗浸 出率均有所升高，其中镓浸出率受酸浓影响较大。 在始酸浓度为6 0g ／L 时，镓浸出率达到9 0 ％以上。 在考察范围内，酸度对锗浸出率的影响较小，维持在 6 5 ％左右。 由图2 可知，升高温度对锌、铁、镓的浸出率影 响不大，但对锗浸出率有较明显的影响。当温度达 到1 0 0 ℃时，锗浸出率达到7 0 ％以上，之后再升高 温度，℃ 图2 温度对浸出效果的影响 F i g ．2 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nI e a c h i n g 摹 、 得 丑 趟 时间，h 图3时间对浸出的影响 F i g ．3 E f f e c to ft i m eo nl e a c h i n g 图4 液固比对浸出的影响 F i g ．4 E f f e c to fr a t i oo fl i q u i dt o s O l i dO nl e a c h i n g 温度对其影响不大。 图3 表明，随着浸出时问的延长，锌、铁、镓、锗 的浸出率变化趋势基本一致，当浸出时间达到2h 以后，延长时间对这四种金属的浸出率影响较小。 由图4 可知，液固比的增加对锌、铁的浸出率影 响较小，但对镓、锗的影响较大。随着液固比的增 一。一．暑／髓爨甾婚 一一-1．嚣／魁蒜甾 。一．量越艇瀣瓣 一j．量髓鹾邂瓣 万方数据 2 0 1 2 年8 期有色金属 冶炼部分 h t t p ；／／y s y Lb g r i m m ．c n 2 9 摹 ＼ 斛 丑 燃 摹 ＼ 碍 寻| 赠 s o ．分压／k P a 图5s o 分压对浸出的影响 F i g ．5 E f f e c tO fp a r t i a lp r e s s u r eo f S 0 2o nl e a c h i n g 搅拌线运度， m ，s o 图6 搅拌线速度对浸出的影响 F i g ．6 E f f e c t0 fs t i r r i n gv e l o c i t yo nl e a c h i n g 加，镓、锗浸出率均有明显提高，当液固比增加至 7 1 后，继续增加液固比对其影响不大。 图5 表明，S O 。分压对锌、铁、镓、锗的浸出率无 明显影响。 由图6 可知，锌、铁、镓、锗浸出率随搅拌线速度 增加均有明显升高，且趋势一致。在搅拌线速度增 加至2 ．4m ／s 后对这4 种金属浸出率的影响较小。 根据条件试验结果，确定了浸锌渣高压浸出锌、 铁、镓、锗的优化条件为始酸浓度6 8g ／L ，温度1 0 0 ℃，时间3h ，S 0 。分压2 0 0k P a ，L ／S 一6 ．8 1 ，搅拌 线速度2 ．3 6m ／s 。在上述条件下进行5 次试验， 锌、铁、镓、锗浸出率的平均值分别为9 0 ％、9 6 ％、 9 0 ％、7 0 ％，终酸浓度平均为5g ／L 。 高压浸出渣含锌、铁、镓、锗分别为4 ％～6 ％、 3 ％～5 ％、o ，0 1 ％～o ．0 2 ％和o ．0 3 ％～o ．0 4 ％。为 提高金属回收率，进行了二段高温高酸浸出试验。 试验用的S O 。还原浸出渣的主要成分 ％ Z n 4 ，8 7 、F e3 ．1 0 、G aO ．0 1 3 、G eo ．0 3 0 。试验条件‘6 | 初始酸度1 7 0g ／L ，温度9 5 ℃，时间3h ，L ／S 8 1 。以浸锌渣计，锌、铁、镓、锗浸出率分别为 3 ．0 8 ％、2 ．3 8 ％、3 ．9 9 ％、4 ．0 8 ％，“S 0 2 还原浸 出热酸浸出”两段浸出锌、铁、镓、锗累计浸出 率分别为9 2 ．7 9 ％、9 7 ．8 7 ％、9 4 ．0 9 ％、7 5 ．1 8 ％。二 段热酸浸出后液可返回一段高压浸出。 3结论 1 从浸锌渣中高压浸出镓锗的优化条件为始 酸浓度6 8g ／L ，温度1 0 0 ℃，时间3h ，S 0 2 分压2 0 0 k P a ，L ／S 一6 ．8 1 ，搅拌线速度2 ．3 6m ／s 。在该条 件下锌、铁、镓、锗浸出率分别为9 0 ％、9 6 ％、9 0 ％、 7 0 ％。 2 对高压浸出渣进行二段高温高酸浸出后，锌、 铁、镓、锗的累计浸出率分别为9 2 ．7 9 ％、9 7 ．8 7 ％、 9 4 ．0 9 ％、7 5 ．1 8 ％。 3 采用高压浸出一二段高温高酸工艺处理该浸 锌渣是可行的。 参考文献 [ 1 ] 周令治．稀散金属冶金[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 8 8 5 3 5 ． [ 2 ] 邹家炎，陈少纯．稀散金属产业的现状与展望[ J ] ．中国 工程科学，Z 0 0 2 ，4 8 8 6 9 2 ． [ 3 ] 吴成春．提锗工艺的技术改造[ J ] ．有色金属 冶炼部 分 ，2 0 0 5 3 3 6 3 9 ． [ 4 ] 伍敬峰，刘侦德，邓卫．凡日铅锌矿选矿过程中锗、镓行 为走向探讨[ J ] ．矿业研究与开发，2 0 0 1 ，2 1 2 3 5 3 7 ． [ 5 ] H i d e k iA b e ．R e c o v e r yo fg a l l i u ma n di n d u i ma tD O W A m i n i n g [ C ] ／／F o u r t hj o i n tM e e t i n gM m 毡一A i m e ，T o k y o ， 1 9 8 0 6 5 7 6 ． [ 6 ] 北京有色冶金设计研究总院，长沙有色冶金设计研究 院，昆明有色冶金设计研究院，等，重有色金属冶炼设 计手册 铅锌铋卷 [ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 6 ． 一，一．量髓链淄瓣 一。r1．s／越髭淄惑 万方数据