处理湿法炼锌净化钴镍渣的试验研究.pdf

1 0 处理湿法炼锌净化钴镍渣的试验研究 宁模功1 张允恭2 1 ．西北矿冶研究院，白银市7 3 0 9 0 0 , 2 西北铅锌冶炼厂 擅耍文章介绍强怯炼锌所产c b M 矗的浸出试验结果．采用先浆化．后加稀硫酸溶液的 浸出工艺，7 ．- 接出事 9 0 ％、漶疆简单可尊．与主流程结合紧密．对锚料适应性强．Z n 、C o 分 较 好，经济效益显著． 关t 词显法炼锌；C o N i 渣；8 I t l l ；程出率 中圈分类号T F S l 3文越标识码B 西北铅锌冶炼厂湿法炼锌系统的净化工 序采用二段逆锑深度净化除去杂质，第一段 低温加锌粉除铜镉，产出C u - C d 渣；第二段 高温以S b 2 0 s 作活化嗣加锌粉除G o 、N i ，年 产C o N i 渣约4 0 0 0 t ． 为了有效地回收C o N i 渣中Z n 、C O 等 有价金属，白1 9 9 3 至1 9 9 6 年，先后进行了实 验室和扩大试验．本文仅反映这些试验的主 要成果． 1 试验原料及材料 1 ．1原料的性质新产出的C O N i 渣呈 灰黑色，含水2 0 ％～3 3 ％，堆密度为 l ，9 8 ～2 ．3 0 9 ／c m 3 。大部分可直接浆化分 散．在产出一、两天内，其体积膨胀并伴有 放热现象．随着时间的延长，会因失水而结 块，颜色变为灰白色．堆放在渣场经自然风 干后，部分变成粉状，颜色呈浅灰色夹杂傲 黄色．块状渣需经破碎才能浆化． 在现行生产中，由于锌精矿成分以及生 产工艺条件常有波动，使产出的钴镲渣的成 分和性质也发生相应的变化 见表l 和表2 ． 表1C o - N i 渣化学成分 ％ G - 2 Z - O ， C o0 ．0 8 70 ．0 7 48 5 ． 3 60 ．0 1 41 6 , 0 90 ．0 0 1I1 5 N i0 ．0 2 20 ．0 0 2 81 2 , 7 3 0 ．0 2 09 0 ．9 000 0 吩44 ．2 7 Z n4 9 ．4 7强1 46 9 ．04 ．6 4盟3 6 0 ．0 4 80 ．0 9 71 l _ 2 1 2 2 ．6 6 T - S o ，C O00 90 ．0 0 9 t 0 ．000 3 33 6 ，6 7 0 ．0 0 9 1 0 ．4 0 ．0 3 8记7 2 N in 0 5n 0 0 61 2 ．00 ．0 0 9 l 0 00 ．0 0 71 4 ．0 00 ．0 2 95 ．翩 ⋯Z a 5 7 ．口9 3 3 ．6 35 89 12 ．4 64 ．3 11 ．0 9 1 ．9 11 9 ．9 13 48 7 ’。一 岛0 ．1 20 ．0 0 4 9‘∞0 ．0 G 曲5 ．7 5 0 ．0 ∞22 ．6 70 ．1 0 58 7 ．5 0 作者筒介宁丧功 1 9 4 3 - 。男，膏壤工程师． 万方数据 由表2 可知，Z n 主要以氧化物和金属形 态存在，占9 1 ％～9 4 ％；而C o 以氧化物和 硫酸盐形态存在，有的则以金属和硫化物的 形态存在，其中硫酸盐中钴占6 ％～3 7 ％。 1 ．2 浸出剂分析纯硫酸，纯度9 5 ％～9 8 ％， 工业用硫酸，纯度9 3 ％～9 8 ％． 2处理方法的选择 根据Z n 、C o 在C o N i 渣中的含量、物 相组成及性质，并结合西北铅锌冶炼厂的情 况，选择硫酸溶液处理，使Z n 以硫酸锌溶液 返圆主流程，提高全厂的总回收率；钴则富 集于浸出残渣中，再进一步回收．原则流程 见图1 ． 估●擅 广 滤涟 谴藏 提C o 原辩 返目中浸或 净液工序 图1C o N i 渣处理原翼I 工艺流程 3 试验内容及结果 小型试验在烧杯中进行；1 5 k g 级放大试 验在8 0 L 的不锈钢浸出槽中进行，4 5 0 k g 级 工业扩大试验分别在4 m 3 和1 5 m 3 的浸出罐 中进行． 试验以锌和钴浸出率为主要因素进行， 控制锌的浸出率 9 0 ％，使钴的浸出率 9 9 ％，但C o 浸 出率也超过了4 0 ％，所以浸出温度选用常 温． 3 ．2 ．2 浸出酸耗量常温下，液周比．硫酸 浓度基本固定，所得试验结果见图2 ．图2 显示酸耗量应控制在6 8 ％～8 8 ％的范围内． 0 l234 567891 0 时问 h 圈3 浸出时闯与珏，C o 浸出宰的关系 万方数据 1 2 从图3 可知，浸出时间最好在1 ．5 ～6 ．5 h 之间． 3 ．2 ．4 浸出p H 值的控制结果见表3 ．从表3 数据可见，必须控制过程p H 3 ，5 ，终点 p H 3 ．5 ～4 ．5 ，才可保证Z n 、C o 浸出率符合 预定要求． 表3 不同p n 值的浸出结果 此工艺过程无需预先测定钴镍渣成分． 即可向已浆化好的原料中直接加稀硫酸浸 出．在浸出过程中不断测出浆体的p H 值， 当出现3 ．5 时，停止加酸，待1 0 r a i n 左右，如 果浆体p H 值仍大于3 ．5 ～4 ．5 ，继续加酸， 直到终点出现，此时，滤液成乳白色．如果 加酸过量，滤液则出现微粉红色． 这种控制十分简单方便，易于实现自动 化，但必须认真、严格． 3 ．2 ．5 加酸速度由图4 试验结果可见，在 硫酸浓度相同、加酸量相同的条件下，加酸 速度不同，结果大不相同．编号为T - S 一7 7 Z r t 浸出率为9 8 ．8 8 ％，C o 浸出率为3 0 ．6 8 ％，而 T S 一8 2 号的z n 浸出率为9 7 ．5 9 ％，C o 浸出 率为6 ．4 5 ％．一般在第1 小时加入本次浸出 耗酸量的加％～印％，第2 小时加入 1 0 0 一 荨∞ 鬻6 0 越 柏 2 0 04 08 01 2 01 6 0 2 0 0 时间 m i l l 圈4加酸速度对7 - a ，C 口晨出率的影■ 2 0 ％～3 0 ％，其余在以后的时问加入．Z n 的漫出率与加酸速度几乎同步，C o 的浸出率 变化规律与加酸速度有较大差别。 3 ．2 ．6 浸出液固比在常温，酸耗、时间基 本固定的条件下，浸出液固比可选5 1 ． 3 ．2 ，7 硫酸浓度在温度，酸耗量、终点p H 值、浸出时间相同的条件下，经反复试验，发 现硫酸浓度在2 5 0 ～4 5 0 9 ／l 之间时，z n 、e o 的浸出率均能达到要求指标． 3 ．2 ．8 原料堆存时间随着堆存时间的延 长，钴镍渣中C o 的浸出率皇上升趋势。堆 存3 ，4 天C o 浸出率为9 ．6 6 ％和6 ．4 2 ％，1 6 天 后，C o 浸出率高达3 1 ．4 ％。因此，堆存时间以 不超过4 天为宜． 3 ．2 ．9 原料粒度干渣按3 1 的液固比湿磨 至一定粒度，在过程p H 3 ．5 ，终点p H 4 ．0 条件下，不同粒度原料浸出结果如下 编号 粒譬浸紫问Z黜ntara引笆【‘n J L n T - S 1 2 6- 08 3 328 39 58 2 72 7 T - S 一1 2 0- 0 ．4 5 03 ．1 7％7 158 2 T - S 一1 2 2- 02 4 635 09 7 l l7 1 1 以上数据说明，粒度在一0 ．8 3 3 m m 即 可． 3 ．2 1 0浸出浆体沉降性能取出浸出终点 的浆体置于1 0 0 0 m l 的量筒中．测量沉降性 能，其典型结果见图5 ． B 目 越 握 喧 昧 时间 r a i n 图5 浸出终点浆体沉降速度曲线 图5 表明，浆体含固物在1 0 r a i n 内基本 沉降结束，界面清晰，上清液清亮。试验中 发现。未到达终点的浆体，分层慢，且界面不 万方数据 1 3 清，上清液浑浊，这为鉴别终点提供了另一 种方法． 3 ．2 I J 综合条件试验选定上述试验的最 佳单元参数，结合工厂的生产实际，进行综 合试验，结果列于表4 ．综合试验的结果表 明无论C o N i 渣的成分如何变化，用所选 定的综合参数进行处理，均能达到Z n 浸出 率 9 0 ％，C o 浸出率 P H 1 1 z n c o ％ ℃ 下进人溶液，C d 2 0 一4 2 ％进人溶液，S b 、液．试样T - S ～O s 浸出过程主元素及杂质 F e 5 0 ％以下进人溶液，P b 、C u 微量进入溶走向列于表5 ． 表5 钴镍渣浸出过程的元素分布 Z nC oC aC AP bS b S i 0 2 № M g F e 产物含量分布含量分布含量分布古量分布吉量分布吉量分布音量分布含量分布含量分布古量分布 E ，L ％m g ，L ％m g ，L ％m g ／h ％m 剧L ％m n ％m g ，L ％m 刮L ％m g ，L ％m 扎％ 浸出藏蛆2 l9 71 08 ．6 7 3 ．6 7 0 ．4 00 舛1 ．9 72 I 僻0 ．5 00 ．0 4 招8 04 0 ．01 5 2 ．03 98 82 4 09 4 ．茹2 0 09 7 ．2 05 4 84 7 ．9 8 残渣 ％ 1 9 ．0 03 ．7 11 ．0 68 56 4 i 2 49 65 63 95 龃5 65 ．8 59 7 ．5 305 36 8 ．7 3 1 ．2 66 30 20 位l - 5 00 ．0 2 73 ．3 40 ．8 0 柱4 3 4 分析与讨论 1 浸出反应温度试验表明，整个浸出反 应过程不需要外加热，反应所放出的热量就 足以维持全过程的进行．温度高低与处理 量、加酸速度，浸出设备的散热性能等因素 有关，小型、放大、扩大试验的平均温度分别 为3 6 ．3 6 ℃、”．5 2 ℃和5 4 ．8 0 ℃． 2 浸出时间浸出时闻的长短主要与 钴镍渣的性质、浸出设备的性能和形状、搅 拌强度、加酸速度、反应温度等因素有关． 小型综合条件试验，放大试验、扩大试验的 浸出时间分别为2 ．6 5 h 、4 ．8 9 h 、3 ．3 h 。 3 浸出反应过程小型、放大和扩大三 种不同规模试验的酸耗、浸出时间与Z n 、C o 浸出率的关系具有共同的特点 扩大试验结 果见图6 ，可认为是Z n 、C o 、S b 、P b 在浸出 液中共同作用的结果． 4 正常生产时，C o N i 渣浸出的液量仅 为净液工序处理量的O ．3 3 ％，故C o N i 渣 浸出液既可返回中漫工序，又可返回净液工 ■ 避 盛 享 * 盯 螂 时同伪】 图6 扩大试验加酸速度与z n 、C o 浸出率的关系 序，浸出残渣可回收C o 、C A 、C u 、P b 、Z n 等有 价金属． 5结语 1 通过试验，确定处理钴镍渣的原则工 艺流程如图1 ． 2 处理钴镍渣的技术条件为渣粒度 - 0 ．8 3 3 m m ；浸出剂硫酸的浓度2 6 0 ～4 5 0 下转第1 9 页 万方数据 1 9 c 、画X R 控制图 这种质量控制图不仅有含银量的上，下 控制界限，也有在某段统计范围内的极差的 界限，超界者即为异常，点子 数据 呈现系 统性偏向排列也为异常．更重要的是，这个 控制图是由铅精矿中含银与含铅的相关关系 推导得来，如果点子有异常分布，则银铅比 发生了变化，提醒我们去调查分析。含银量 可以随含铅量的增减而增减，而不是局限于 某一经验范围． 舍 A g 卧 一 X R 1 5 0 0 lU C L 1 4 7 1 t - - 一一’一’ 一’’’’‘’’‘‘。‘。‘一‘‘‘一‘‘’。‘。‘一一。。一一一。。一一一一。。一一 1 4 0 0 1 一 C L 1 3 5 8 l 。。。。。。。。。。。’。。。。。‘‘‘。。。‘。。。‘。’。。‘‘‘1 。。。。’1 。’。。’。。’。。’’。。。。’。。。。。’。。。。。。。。。。。。。。。一 1300卜“11245 L ．．一一一．．一一一．．一一一．．一一．．一一一．．一一一．．．．一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 2 0 0 l U C L 1 9 6 抛I - - 一一一一．．一．．一一一一一一一一一一．．一一一．．一一一．．一一一一．．一一一．．一一一一．．一一 I O O l C L 6 0 l - 。- - - 。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一 0 L ．．J L ．J ▲．L ．．J ．．J L L ．J ．J ▲一 l234567891 01 11 2 批号 图3 。湖南某矿山”铅精矿理想 含银量的i R 控制图 3 ．3 两种质量控制圈的用法 如果某矿山铅精矿中含银量与其对应批 含铅量的走势趋向不明显，或银铅比偏差过 大，即所谓。工序能力不足 C p 9 0 ％；C o 浸出率 p H 3 ．5 ～4 ．5 ；漫出液固比5 1 ；浸出时闻 0 ．8 ％；耗酸量为理论 1 ．5 ～6 ．5 h ．量的6 5 ％～8 8 ％． 3 在上述工艺条件下，达到的主要技术 万方数据