低品位氧化锌矿湿法冶金新工艺研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年5 期2 9 低品位氧化锌矿湿法冶金新工艺研究 刘红卫1 ，蔡江松2 ，王红军1 ，张登凯2 1 ．中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙4 1 0 0 8 3 ；2 ．金狮冶金化工厂，广东韶关5 0 0 0 2 0 摘要对低品位氧化锌矿的处理进行了研究，提出了低品位氧化锌矿浸出～萃取一电解的湿法冶金新工 艺。试验结果表明，采用该工艺锌的回收率在8 8 ．8 ％以上。 关键词低品位氧化锌矿；萃取；湿法冶金 中图分类号T F 8 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 5 0 5 0 0 2 9 一0 3 S t u d yo nH y d r o m e t a l l u r g yP r o c e s so fL o w - g r a d eZ i n cO x i d eO r e s L I UH o n g w e i ，C A IJ i a n g s h o n g ，W A N GH o n g ju n ，Z H A N GD e n g k a i 1 ．S c h o o lo fM e t a l l u r g i c a lS c i e n c e E n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a ，H u n a n4 1 0 0 8 3 ，C h i n a ； 2 ．J i n s h iM e t a l l u r g i c a l ＆C h e m i c a lP l a n t ，S h a o g u a n ，G u a n g d o n g5 0 0 0 2 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h et r e a t m e n tt e c h n o l o g i e so fl o w g r a d ez i n co x i d eo r e sa r es t u d i e d ．An e wh y d r o m e t a U u r g i c a lp r o c e s s o fl o w g r a d ez i n co x i d eo r e si s p u tf o r w a r d ，w h i c hi n v o l v e sl e a c h i n g ，e x t r a c t i o na n de l e c t r o l y s i s ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h er e c o v e r yo fZ nc a nr e a c h8 8 ．8 ％． K e y w o r d s L o w g r a d ez i n co x i d eo r e s ；E x t r a c t i o n ；H y d r o m e t a l l u r g y 金狮冶金化工是一家湿法炼锌厂，采用锌精矿 沸腾焙烧、烟气制酸、焙砂两段浸出、两段净化、净液 电积的传统湿法工艺。在该厂2 0 0 k m 范围内有大 量中低品位的氧化锌矿，其采购成本远远低于锌焙 砂，如能用于生产，将带来可观的经济效益。 对于低品位氧化锌矿来说，采用常规的酸浸工 艺效果并不理想，主要是因为酸耗大、杂质多、锌浓 度低、浸出液难以处理，因此低品位氧化锌矿一直没 有得到很好的利用[ 卜3 | 。本试验尝试采用温和的 浸出工艺条件，用硫酸浸出低品位氧化锌矿，达到既 浸出金属锌，又降低了杂质和酸耗的目的。 1 试验方法 1 ．1 试验原料 原料主要化学成分 ％ Z n1 6 ．1 3 、C u 0 ．0 0 5 、F e6 ．7 、S i 0 21 6 ．6 1 、A 1 2 0 32 ．3 9 、C a O1 3 ．9 9 、 M g O0 ．9 5 、C d0 ．2 1 、C o0 ．0 0 2 、S0 ．8 。样品的x 射 作者简介x 1 红3 2 1 9 7 2 一 ，男，广东韶关人，硕士 线衍射分析和电镜分析结果表明主要锌矿物为菱锌 矿，其次为异极矿，主要脉石矿物为方解石和石英， 矿样中还有少量的天青石和重晶石。锌的化学物相 ％ 氧化物8 4 ．7 1 、异极矿1 3 ．8 5 、硫化物0 ．7 8 、其 它0 ．6 6 。可见，这种矿物采用选矿手段进行富集是 比较困难的。 1 ．2 试验方法 1 ．2 ．1 磨矿和浸出 矿石首先在颚式破碎机中破碎，然后在 X Z M l 0 0 型振动制样机中磨至所需的粒度。浸出试 验在烧杯中进行，用恒温水浴控制所需要的温度，用 可调速电动搅拌机搅拌。浸出结束后，矿浆在布氏 漏斗中用真空泵抽滤，浸出液和浸出渣 烘干后 分 别送样分析。 1 ．2 ．2 萃取和电积 溶剂萃取试验在分液漏斗中进行，采用3 级萃 取 2 级反萃，萃取段和反萃段的相比 O ／A 分别 万方数据 3 0 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年5 期 为2 1 和5 1 ，将水相和有机相按一定的条件在康 氏振荡机上混合一定的时间，然后取出分液漏斗静 置、分相，分别取水相和有机相进行化学分析，平衡 水相的p H 采用p H 5 3 C 型酸度计则定。 锌电积在有机玻璃制的电解槽中进行，由一台 J w L 一3 0 Ⅲ型直流稳流器供给直流电，阳极采用P b A g C a s r 四元合金，阴极为铝板，同极距 8 0 r a m ，阴极电流密度4 2 5 A ／m 2 ，电解液温度3 0 ～ 3 2 ℃。 2 试验结果和讨论 2 ．1 两段浸出 为保证较高的Z n 浸出率，抑制S i 0 2 、F e 的浸 出，采用两段浸出，即第一段为中性浸出，浸出温度 4 0 ℃、浸出时间1 h 、液固比3 1 、浸出终点p H 5 ．2 ～ 5 ．5 ，浸出液中F e 、S i 、舢都可以达到比较低的含量。 液固分离以后的中性浸出渣再进行酸性浸出，浸出 温度8 0 ℃、浸出时间1 h 、液固比3 1 、浸出终点 p H l ．5 - - 2 ．0 ，浸出渣洗涤后可弃去。试验结果表明 表1 ，采用两段逆流浸出方式，Z n 的浸出率可以 达到9 2 ％以上，中性浸出液中F e 、S i 0 2 、础2 0 3 含量 都很低，有利于后面的萃取作业。 表l 两段浸出试验结果 T a b l e1T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so ft w os t a g el e a c h i n g 2 ．2 萃取试验 试验条件有机相5 0 ％P 2 0 4 2 6 0 煤油，料液 成分 g ／L Z n3 0 ．1 5 、F e0 ．0 1 4 、C o0 ．0 0 2 、C d 0 ．3 5 ，p H 5 ．4 。试验达到平衡以后萃余液和负载有 机相的成分列于表2 ，原液、萃余液、反萃液典型物 料的多元素化学分析结果见表3 。 表2 串级萃取试验结果 T a b l e2T h er e s u l t so fc o u n t e r c u r r e n te x t r a c t i o ne x p e r i m e n t 表3 浸出液、萃余液、反萃液典型物料多元素化学分析 T a b l e3 C o m p o s i t i o no ft y p i c a lm a t e r i e lo fl e a c h i n g 。r a f f i n a t ea n ds t r i p p i n gs o l u t i o n ／％ 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年5 期 3 1 串级试验表明，采用P 2 0 4 从含z n 的中性浸出液 中萃取锌不仅有富集锌的作用，而且对多种杂质有 净化作用。 2 ．3 电解液中微量P 2 0 。对锌电积的影响及消除 2 ．3 ．1 活性炭吸附除有机物 为了获得优质电锌，在反萃液送锌电积之前要 除去其中微量的有机物，通常采用活性炭吸附法。 本次试验采用北京光华木材厂生产的粒度为 一0 ．1 4 7 m m 的椰壳活性炭粉。测定活性炭吸附前 和吸附后的P 2 0 4 含量采用美国F i n n i g a n 公司生产 T R A C EM S2 0 0 0 气相色谱一质谱联用仪。 试验结果表明活性炭吸附前反萃液中P 2 。。的 含量为2 6 4 1 0 一，加入2 9 ／L 活性炭粉吸附后反萃 液中P 2 0 4 的含量减少到0 ．7 1 0 6 0 2 ．3 ．2 电解液中微量的P 2 0 。对锌电积的影响 锌电积是成熟的工艺，但本工艺中采用了P 2 0 。 萃取技术，电解液中微量的P 2 0 4 有机物对电锌质量 是否有影响这个问题尚未见到国内外文献的报导， 故本次试验对此进行了研究。 用本次试验中产出的Z n 反萃液并经活性炭除 有机物后的电解液进行了锌电积试验，电流3 ．0 A ， 阴极面积0 ．0 0 7 0 5 m 2 ，阴极电流密度4 2 5 A ／m 2 。电 解液的化学成分 g ／L Z n1 0 2 ．5 2 、H 2 S 0 41 3 0 、F e 0 ．0 0 1 、C d0 ．0 0 1 、M g O0 ．0 0 3 、S i 0 20 ．0 1 4 、砧2 q 0 ．0 6 、C o0 ．0 0 1 、C u0 ．0 0 1 、C a O0 ．3 4 ，P 2 0 4 1 1 0 6 。 锌电积试验结果见表4 。试验结果表明电解 液中P 2 0 。的含量对阴极锌的质量有很大影响，电解 液中P 2 0 4 的含量需控制在5 ．0 1 0 叫以下才能得到 表面光滑平整的阴极锌。采用本次试验产出的反萃 液经过活性炭除有机物以后P 2 0 4 的含量小于1 ．0 1 0 ～，在同样条件下电积得到的电锌含Z n 9 9 ．9 9 ％，表面光滑平整。 表4 锌电积试验结果 T a b l e4T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fZ ne l e c t r o w i n n i n g * 为试验中产出的z n 反萃液经活性炭除有机物后再电解 2 ．4 综合试验指标 采用浸出一萃取一电积工序从低品位氧化锌矿 生产电锌要经过破碎、磨矿、浸出、液／固分离、萃取、 电积等几个工序，各工序的回收率见表5 ，由表5 可 见锌总回收率达到了8 8 ．8 1 ％。 表5 各工序Z n 的回收率 T a b l e5Z nr e c o v e r yr a t eo fe a c hp r o c e d u r e 3结论 低品位氧化锌矿采用两段逆流浸出，Z n 的浸出 率可以达到9 2 ％～9 5 ％，杂质C u 、F e 、S i 、A I 的浸出 有效地被抑制，浸出液用P 2 0 4 萃取锌、锌反萃液电积 的工艺可以生产优质电锌。 控制适宜的锌电积条件，电解液中P 2 0 4 含量低 于5 i 0 - 6 时对电锌质量不会造成不利的影响。采 用活性炭吸附法可以使z n 反萃液中的P 2 0 4 含量降 低到1 ．0 1 0 - 6 以下，从而对锌电积不会产生不利 的影响。 参考文献 [ 1 ] 王凤琴．国内外氧化锌矿处理方法[ J ] ．有色矿冶，1 9 9 4 1 3 1 ． [ 2 ] 韩昭炎．氧化锌矿生产氧化锌的实践[ J ] ．有色金属 冶 炼部分 ，1 9 8 8 4 7 一1 0 ． [ 3 ] 李时晨，朱玉芹．回转窑高温还原挥发处理低品位氧化 锌矿[ J ] ．云南冶金，1 9 9 2 4 1 3 一1 5 ，2 1 ． 万方数据