專利名稱：高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法
技術領域：
本發明屬于鋅精礦的冶煉方法，更具體的說，涉及一種高鐵硫化鋅精礦的浸出方法背景技術鐵閃鋅礦是閃鋅礦在成礦過程中，鐵以類質同相取代閃鋅礦晶格上的鋅而形成的含鋅、鐵、硫的礦物，在選礦過程中無法將鐵脫除，使產出的鋅精礦含鋅低(鋅低于48％)，含鐵高(鐵10％以上)，因此，將此類鋅精礦稱為高鐵硫化鋅精礦。
高鐵硫化鋅精礦采用“沸騰焙燒——焙砂中性浸出”的傳統濕法煉鋅工藝處理時，由于焙燒過程中形成鐵酸鋅包裹體，中性浸出時，鋅浸出率低于80％。浸出渣采用高溫、高酸浸出時，可以使鋅浸出率提高到95％以上，但80％以上的鐵也同時浸出，無法實現鋅的選擇性浸出，以及鋅、鐵分離，需要經過除鐵凈化，由于鐵浸出率高，除鐵工序需要設備多，渣量大，凈化成本高，使浸出的鋅損失到鐵渣中。因而，處理工藝復雜，鋅回收率低，鐵的存在干擾了鋅的有效回收。
高鐵硫化鋅精礦在焙燒過程中產生的二氧化硫煙氣經過制酸回收，但在硫酸供應過剩地區，主體煉鋅工藝受到硫酸市場的制約，特別是無耗酸工業的地區，“焙燒——浸出”煉鋅工藝存在很大的局限性。
上述工藝的不足是鋅浸出率低；無法實現鋅的選擇性浸出；鐵的存在干擾了鋅的有效回收，并且在硫酸過剩地區和無耗酸工業的地區，主體煉鋅工藝受到硫酸市場的制約。
發明內容
本發明克服了現有方法的不足，提供了一種鋅浸出率高、實現鋅的選擇性浸出、煉鋅主體工藝不受硫酸市場制約的高鐵硫化鋅精礦冶煉方法。
實現本發明的步驟是(1)、將高鐵硫化鋅精礦、含硫酸120g/l～140g/l鋅電積廢液、純度90％以上的氧氣加入臥式加壓釜中，控制浸出溫度100℃～140℃，壓力1.0MPa～1.4MPa條件下，直接浸出高鐵硫化鋅精礦。
(2)、高鐵硫化鋅精礦部分鉛礦物浸出形成的硫酸鉛在浸出后期與硫酸鐵反應生成鉛鐵沉淀，將鐵固定在渣中。
(3)、浸出后期，補加沉淀劑與硫酸鐵生成鐵渣，將鐵沉淀在渣中，實現鋅的選擇性浸出；高鐵硫化鋅精礦[αZn·βFe]S中硫、鋅、鐵的浸出反應式為
鋅自催化的反應式為
硫化鉛與硫酸鐵反應形成鉛鐵沉淀的反應式為
其中高鐵硫化鋅精礦是含鋅礦物為鐵閃鋅礦，鐵閃鋅礦的含量在精礦中占70％以上、含鐵10％～20％、含鋅40％～50％；采用的加壓釜為內襯耐酸磚或鈦的臥式加壓釜，該釜分為四個隔室或五個隔室，容積為10m3～200m3；生成鉛鐵沉淀的硫酸鉛是精礦中鉛礦物加壓浸出產生的。浸出后期補加的沉淀劑的化學成分是硫酸鉀或硫酸鈉。
有益效果加壓自催化選擇性浸出是在加壓狀態下，將浸出溫度提高到100℃～140℃，用鋅電積廢液中的硫酸直接浸出高鐵硫化鋅精礦中的鋅，將焙燒——浸出工藝中的焙燒、收塵、浸出、凈化集中在加壓浸出過程中完成，使工藝簡化，過程強化，實現硫化鋅精礦的高效直接浸出。
在加壓浸出過程中，由于高鐵硫化鋅精礦中([αZn·βFe]S)的硫按(1)式轉化為元素硫，經浮選、熱熔過濾等成熟工藝處理后，便于儲存和運輸，徹底消除煙氣污染，因此，高鐵硫化鋅精礦加壓浸出是一種清潔生產工藝，主體工藝不受硫酸市場的制約。
(1)在加壓浸出過程中，高鐵硫化鋅精礦中的鋅按(1)式直接被硫酸浸出，直接浸出也使高鐵硫化鋅精礦中的鐵浸出，并形成硫酸亞鐵。硫酸亞鐵[FeSO4]按(2)式進一步氧化為硫酸鐵[Fe2(SO4)3]，硫酸鐵與高鐵硫化鋅精礦礦中的硫化鋅成分按(3)式反應，實現鋅的間接浸出。并將硫酸鐵還原為硫酸亞鐵，硫酸亞鐵再按(2)式反應再生，因此，高鐵硫化鋅精礦中的鐵浸出后，作為傳遞氧的載體，加速了高鐵硫化鋅精礦中鐵的自催化浸出鋅。
(2)(3)在加壓浸出過程中，精礦中的硫化鉛礦物按(4)式發生反應，待鋅浸出結束后，浸出礦漿的酸度降低，(4)式產生的硫酸鉛與按反應(2)產生的硫酸鐵產生化學反應，形成鉛鐵礬，使鐵沉淀在渣中，鉛鐵礬的反應方程式為(5)式。在浸出后期，加入適量的硫酸鈉或硫酸鉀，將硫酸鐵進一步形成黃鈉鐵礬或黃鉀鐵礬沉淀到渣中，使浸出液中的鐵降到3克/升以下的濃度。含鐵量和中浸液成分相近，可直接采用與中性浸出液相同的后續工序處理。實現鋅的選擇性浸出，達到鋅鐵分離的目的。
(4)(5)具體實施例實施例1、高鐵硫化鋅精礦的含鐵量10％，廢電解液含硫酸120g/l含鐵10％高鐵硫化鋅精礦與含硫酸120g/l廢電解液混合后，用加壓泵連續加入壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在100℃～140℃，連續通入氧氣，維持釜內壓力1.2MPa，進行高鐵硫化鋅精礦的加壓浸出，浸出時間90分鐘。在加壓釜最后一室加入硫酸鈉，進一步沉淀硫酸鐵。
鋅浸出率96.8％、鐵浸出率25.4％、硫轉化率77.3％，浸出液含鋅137g/l。
實施例2、高鐵硫化鋅精礦的含鐵量20％，廢電解液含硫酸120g/l含鐵20％高鐵硫化鋅精礦與含硫酸120g/l廢電解液混合后，用加壓泵連續加入壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在100℃～140℃，連續通入氧氣，維持釜內壓力1.2MPa，進行高鐵硫化鋅精礦的加壓浸出，浸出時間90分鐘。在加壓釜最后一室加入硫酸鈉，進一步沉淀硫酸鐵。
鋅浸出率95.7％、鐵浸出率27.3％、硫轉化率75.3％，浸出液含鋅130g/l。
實施例3、高鐵硫化鋅精礦的含鐵量10％，廢電解液含硫酸140g/l含鐵10％高鐵硫化鋅精礦與含硫酸140g/l廢電解液混合后，用加壓泵連續加入壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在100℃～140℃，連續通入氧氣，維持釜內壓力1.2MPa，進行高鐵硫化鋅精礦的加壓浸出，浸出時間90分鐘。在加壓釜最后一室加入硫酸鈉，進一步沉淀硫酸鐵。
鋅浸出率96.9％、鐵浸出率23.8％、硫轉化率78.1％，浸出液含鋅141g/l。
實施例4、高鐵硫化鋅精礦的含鐵量20％，廢電解液含硫酸140g/l含鐵20％高鐵硫化鋅精礦與含硫酸140g/l廢電解液混合后，用加壓泵連續加入壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在100℃～140℃，連續通入氧氣，維持釜內壓力1.2MPa，進行高鐵硫化鋅精礦的加壓浸出，浸出時間90分鐘。在加壓釜最后一室加入硫酸鈉，進一步沉淀硫酸鐵。
鋅浸出率95.2％、鐵浸出率26.9％、硫轉化率79.4％，浸出液含鋅135g/l。
實施例5、高鐵硫化鋅精礦的含鐵量15％，廢電解液含硫酸130g/l含鐵15％高鐵硫化鋅精礦與含硫酸130g/l廢電解液混合后，用加壓泵連續加入壓力釜中，用蒸汽或自來水控制釜內溫度在100℃～140℃，連續通入氧氣，維持釜內壓力1.2MPa，進行高鐵硫化鋅精礦的加壓浸出，浸出時間90分鐘。在加壓釜最后一室加入硫酸鈉，進一步沉淀硫酸鐵。
鋅浸出率97.0％、鐵浸出率25.89％、硫轉化率76.4％，浸出液含鋅145g/l。
權利要求
1.一種高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其步驟是(1)、將高鐵硫化鋅精礦、含硫酸120g/l～140g/鋅電積廢液、純度90％以上的氧氣加入臥式加壓釜中，控制浸出溫度100℃～140℃，壓力1.0MPa～1.4MPa條件下，直接浸出高鐵硫化鋅精礦；(2)、高鐵硫化鋅精礦部分鉛礦物浸出形成的硫酸鉛在浸出后期與硫酸鐵反應生成鉛鐵沉淀，將鐵固定在渣中；(3)、浸出后期，補加沉淀劑與硫酸鐵生成鐵渣，將鐵沉淀在渣中，實現鋅的選擇性浸出；高鐵硫化鋅精礦[αZn·βFe]S中硫、鋅、鐵的浸出反應式為鋅自催化的反應式為硫化鉛與硫酸鐵反應形成鉛鐵沉淀的反應式為
2.根據權利要求1所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的高鐵硫化鋅精礦是含鋅礦物為鐵閃鋅礦，鐵閃鋅礦的含量在精礦中占70％以上；
3.根據權利要求1或2所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的高鐵硫化鋅精礦含鐵10％～20％；
4.根據權利要求1或2所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的高鐵硫化鋅精礦含鋅40％～50％；
5.根據權利要求1所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的臥式加壓釜為內襯耐酸磚或鈦的臥式加壓釜。
6.根據權利要求1或5所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的臥式加壓釜為四個隔室或五個隔室；
7.根據權利要求1或5或6所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的臥式加壓釜的容積為10m3～200m3；
8.根據權利要求1所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的生成鉛鐵沉淀的硫酸鉛是精礦中鉛礦物加壓浸出產生的；
9.根據權利要求1所述的高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法，其特征是所述的補加沉淀劑的化學成分是硫酸鉀或硫酸鈉。
全文摘要
本發明涉及一種高鐵硫化鋅精礦的加壓自催化選擇性浸出方法。該方法通過將高鐵硫化鋅精礦、鋅電積廢液、純度90％以上的氧氣加入臥式加壓釜中，并控制浸出溫度、壓力，直接浸出高鐵硫化鋅精礦。浸出后期，部分鉛礦物浸出形成的硫酸鉛和補加的沉淀劑與硫酸鐵生成鐵渣，實現鋅的選擇性浸出。本方法在保證鋅充分浸出的前提下，有效實現鋅、鐵分離。鐵浸出產生的硫酸鐵，間接浸出鋅，加速了鋅的浸出。硫以元素硫形態進入渣中，通過成熟工藝回收，徹底消除煙氣污染，煉鋅主體工藝不受硫酸市場制約。
文檔編號C22B3/08GK1584072SQ200410022629
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月25日 優先權日2004年5月25日
發明者董英, 王吉坤, 周廷熙, 戴德文, 楊洪枝, 吳錦梅, 嵇曉滄, 張安福, 馮桂林 申請人:云南冶金集團總公司