一種鋅冶煉的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋅冶煉的工藝。高鐵閃鋅礦精礦經焙燒、中性浸出、低酸浸出，低浸渣經磁選機磁選分離鐵酸鋅，非磁性渣經高酸浸出進一步處理；鐵酸鋅經還原焙燒分解為四氧化三鐵和氧化鋅，分別作為浸出液磁流體除鐵工藝的磁種和中和劑。新工藝采用濕法、火法相結合的方式，一方面有效地提高鋅的浸出率、鉛銀的回收率，另一方面鐵酸鋅的焙燒產物應用于磁流體除鐵工藝，有效地降低了除鐵工藝成本，且所得鐵渣純凈、含鐵高，有利于鐵渣的綜合利用。此技術能夠高效地得到高品質的鋅浸出液，所添加的藥劑來源廣泛，廉價經濟，不僅能夠得到含鐵極低的鋅浸出液，而且大大提高了鋅濕法冶煉工藝的效率，并且有價金屬幾乎沒有損失，利于資源的綜合利用。
【專利說明】一種鋅冶煉的工藝【技術領域】
[0001]本發明公開了一種鋅冶煉新工藝；屬于冶煉工藝方法。
【背景技術】
[0002]在濕法冶金過程中，常常使用酸性溶液浸礦石，礦物中的鐵經常是以三價或者二價離子形式進入溶液。由于鐵在進行電沉積等后續工藝時存在較大危害，因此除鐵是濕法冶金中最為普遍和重要的一道工序。鋅冶煉過程中的沉淀除鐵問題，在濕法冶金中最具代表性。硫化鋅精礦一般含有5%-15%的鐵，浸出過程中鋅和其他有色金屬進入溶液時，鐵也不同程度地進入溶液。采用高溫高酸浸出工藝時，可使以鐵酸鋅形態(ZnFe2O4)存在的鋅浸出率達90%以上，顯著提高了金屬的提取率，但高浸能耗高且大量鐵也會轉入溶液，使浸出液中的含鐵量高達30g/L以上。為了從含鐵高的溶液中沉鐵，自上世紀60年代末以來，黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法作為新的沉鐵方法先后在工業上獲得應用。
[0003]雖然這 些方法基本解決了鋅濕法冶金中的固液分離問題，鐵的沉淀結晶好，并可取消浸出時對鐵溶解量的限制，從而實現了對鋅焙砂的全濕法處理。但是它們都存在各自的缺陷:黃鐵礬法的缺點是渣量大，鐵品位低，硫酸消耗較多；針鐵礦法的要點是使溶液中三價鐵離子濃度在沉淀過程中保持較低水平，如低于lg/L，該工藝效率較低，過濾的料液較大，動力消耗大，酸平衡難于掌握，酸、堿消耗較大，設備較為復雜；赤鐵礦法除鐵最富有吸引力的是此法除鐵鐵渣量少，含鐵較高，但需要較高PH值，且能耗最高，蒸汽耗量約占全廠60%。它們共同的缺陷在于生成的沉淀沉降速度緩慢，陳化時間長，顆粒細小過濾困難，且生成的沉淀渣品位不夠理想，綜合利用困難。
[0004]因此，有效提高高鐵閃鋅礦鋅浸出率、加速浸出液中鐵的分離，提高沉淀渣的利用率要有針對性的研究出一種對高鐵閃鋅礦浸出效率高、能耗低、凈化簡單的新方法和工藝，使環境效益、經濟效益和社會效益三統一。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種能有效提高鋅浸出率、鉛銀的回收率，并有效緩解除鐵凈化壓力，實現快速、高效沉降分離濕法冶鋅酸性浸出液中鐵離子，并提高鐵沉降渣利用率的鋅冶煉的工藝。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供的鋅冶煉的工藝，包括下述步驟:
[0007]第一步:含鋅物料的焙燒
[0008]將高鐵閃鋅礦精礦進行焙燒處理使得ZnS盡量氧化成ZnO，同時讓鉛、鎘、砷雜質氧化轉變為易揮發的化合物從精礦中分離，焙燒溫度控制在870~900°C，空氣過剩系數為
1.20 ~1.30 ;
[0009]第二步:中性浸出
[0010]將鋅焙砂置于攪拌槽中加入酸液進行調漿，溫度保持65~85°C，含氧化鋅物料或焙砂按液固比7~9:1比例加入中浸攪拌槽中，反應時間為1.5h~2h，中浸始酸濃度為20 ~60g/L，終點 pH 為 5.I ~5.4 ;
[0011]第三步:低溫低酸浸出[0012]將中浸渣轉入低浸槽進行低酸浸出溶解較難溶的氧化鋅，低酸浸出工藝參數為:液固比4~6:1，終酸15~25g/L，反應溫度60~70°C，反應時間1.5~2h ;
[0013]第四步:磁選分離鐵酸鋅一鐵酸鋅還原焙燒
[0014]將低浸洛在1000~1500GS的磁場中進行磁選分離,磁性產品為鐵酸鋅,非磁性產品為富含鉛銀的難溶氧化鋅，難溶氧化鋅在高溫高酸條件下進一步浸出，浸出條件為:液固比4~6:1，終酸100g/L~110g/L，反應溫度90~95°C，反應時間I~1.5h ;
[0015]將鐵酸鋅和-0.074mm焦碳粉按照40~45:1比例混合均勻，置于焙燒爐中在800~900°C條件下焙燒I~1.5h，鐵酸鋅分解為四氧化三鐵和氧化鋅，分別作為磁流體除鐵工藝的磁種和中和劑；
[0016]第五步:磁流體除鐵
[0017](I)低酸浸出液還原
[0018]在低酸浸出液中加入還原劑，并以300~500r/min速度攪拌，使Fe3+含量降到3g/L以下；
[0019](2)磁場誘導中和水解
[0020]將第(I)步所得的Fe3+含量降到3g/L以下的低酸浸出液置于磁場強度為50~150GS磁場中，連續攪拌，控制所述濕浸出液溫度在80~90°C，向浸出液中加入氧化劑，使浸出液中的Fe2+緩慢氧化成為Fe3+，同時，向濕法冶金酸性浸出液中連續加入鐵酸鋅焙燒產物，控制整個過程中濕法冶金酸性浸出液的pH值為2.0~3.0，加入氧化劑的速度為使得浸出液中Fe3+濃度保持在3g/L以內；
[0021]⑶絮凝
[0022]向第(2)步所得溶液中加入絮凝劑，所述絮凝劑的加入量按酸性浸出液中鐵離子的含量添加，一摩爾鐵離子所需絮凝劑的用量為250~800mg，繼續攪拌3~8分鐘；
[0023](4)快速沉降
[0024]將(3)所得溶液置于磁場強度為800~1000GS的豎直磁場中I~5分鐘,過濾，濾液即為除鐵后的浸出液，濾渣經烘干處理后鐵品位大于50%。
[0025]所述的鋅冶煉原料為硫化鋅精礦、硫化鋅精礦經過焙燒所得到的焙燒料即焙砂及煙塵、氧化鋅精礦、硫化鋅精礦以及冶煉廠在生產過程中產出的粗氧化鋅粉及氧化鋅煙塵等中的一種或幾種。
[0026]第五步中所述的還原劑為硫化鋅精礦、亞硫酸鈉或二氧化硫。
[0027]第五步中所述的氧化劑為雙氧水、空氣、氧氣或二氧化錳。
[0028]第五步:上述的第五步中所述的絮凝劑為二甲基丙烯丙基氯化銨、磷酸酯淀粉、黃原酸淀粉、陽離子淀粉、陰離子淀粉、非離子聚丙烯酰胺、陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺和水解聚丙烯酰胺中的一種或幾種。
[0029]采用上述技術方案的鋅冶煉的工藝，采用濕法、火法相結合的方式，通過中浸、低浸兩段浸出溶解原料中的大部分氧化鋅，通過磁選選擇性分離低浸渣中的難溶鐵酸鋅，非磁性渣(鉛、銀、難溶氧化鋅)經高酸浸出進一步處理，鐵酸鋅經還原焙燒分解為四氧化三鐵和氧化鋅，分別作為浸出液磁流體除鐵工藝的磁種和中和劑。新工藝一方面有效地提高鋅的浸出率、鉛銀的回收率，另一方面鐵酸鋅的焙燒產物應用于磁流體除鐵工藝，有效地降低了除鐵工藝成本，且所得鐵渣純凈、含鐵高，有利于鐵渣的綜合利用。此技術能夠高效地得到高品質的鋅浸出液，所添加的藥劑來源廣泛，廉價經濟，不僅能夠得到含鐵極低的鋅浸出液，而且大大提高了鋅濕法冶煉工藝的效率，并且有價金屬幾乎沒有損失，利于資源的綜合利用。
[0030]與現有技術相比，本發明具有以下優點:一方面，酸性浸出與選擇性磁選分離、還原焙燒相結合，降低能耗、提高鋅浸出率、鉛銀回收率；另一方面，磁流體除鐵工藝中外加磁場誘導鐵的水解并影響其水解產物，所用晶種、磁種來源廣泛，廉價經濟，不僅能夠提高鋅的浸出率，所得清液含鐵低，而且加速鐵的沉降提高沉淀物利用率，有價金屬幾乎沒有損失，所得沉淀渣具有較高的品位，提高了資源利用率。本發明首次將中性浸出、低溫低酸浸出、磁場及磁化絮凝綜合應用于濕法冶金酸性浸出液中鐵的分離與利用，設備、流程、操作簡單、經濟高效。
[0031]綜上所述，本發明工藝方法簡單、操作方便、可以快速、高效沉降分離濕法煉鋅酸性浸出液中鐵離子，提高了鋅冶煉的浸出率和凈化效率，還能提高鐵沉降渣利用率，特別適于鋅冶煉過程。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明的流程圖。 【具體實施方式】
[0033]下面結合工藝流程圖和具體事例對本發明進行詳細說明。
[0034]實施例1:
[0035]參見圖1，將高鐵閃鋅礦精礦進行焙燒處理使得ZnS盡量氧化成ZnO，同時讓鉛、鎘、砷雜質氧化轉變為易揮發的化合物從精礦中分離，焙燒溫度控制在870°C，空氣過剩系數為1.20 ;將鋅焙砂置于攪拌槽中加入酸液進行調漿，溫度保持65°C，含氧化鋅物料或焙砂按液固比7:1比例加入中浸攪拌槽中，反應時間為1.5h，中浸始酸濃度為20g/L，終點pH為5.1 ;鋅焙砂經過中性浸出和低浸后，得到的浸出渣含鋅仍較高，鋅品位在22%，將中浸渣轉入低浸槽進行低酸浸出溶解較難溶的氧化鋅，按照液固比4:1，終酸15g/L，反應溫度60°C，反應時間1.5h來進行低溫低酸浸出工藝。低浸渣經1000GS磁選機磁選分離鐵酸鋅，非磁性顆粒(鉛、銀及難溶氧化鋅)按照液固比5:1，終酸100g/L，反應溫度90°C，反應時間Ih0鐵酸鋅與-0.074mm焦炭粉按照40:1比例混合均勻，在800°C條件下還原焙燒lh，鐵酸鋅分解為四氧化三鐵和氧化鋅，分別作為磁流體除鐵工藝階段的磁種和中和劑。
[0036]向所得的低酸浸出液中加入還原劑亞硫酸鈉將大部分三價鐵還原為二價(Fe3+含量低于3g/L)，將浸出液置于磁場強度為50GS磁場中，連續攪拌，控制所述低酸浸出液溫度在80°C,向浸出液中加入氧化劑(雙氧水、空氣、氧氣或二氧化錳),使浸出液中的Fe2+緩慢氧化成為Fe3+，同時，向浸出液中連續加入鐵酸鋅焙燒產物，控制整個過程中浸出液的pH值為2.0，加入氧化劑的速度為使得浸出液中Fe3+濃度保持在3g/L以內；向所得溶液中加入陰離子淀粉0.2g/L，然后加入陰離子聚丙烯酰胺5mg/L作助凝劑，并以300r/min的速度攪拌，絮凝時間為5min ;絮凝結束后，將所得溶液置于磁場強度為800GS的豎直磁場中I分鐘，經上述處理，沉淀物在五分鐘內快速沉降，沉淀物容易過濾，且上層清液中Fe3+凈化徹底，獲得合格的硫酸鋅浸出液。濾渣經烘干處理后鐵品位大于50%。
[0037]表1為本實施例中處理的原料高鐵閃鋅礦、鋅焙砂、鉛銀渣、鐵渣的化學成分。
[0038]表2為本實施例得到凈化液成分分析。
[0039]表1
[0040]
【權利要求】
1.一種鋅冶煉的工藝，其特征是:包括下述步驟: 第一步:含鋅物料的焙燒 將高鐵閃鋅礦精礦進行焙燒處理，焙燒溫度控制在870~900°C，空氣過剩系數為1.20 ~1.30 ; 第二步:中性浸出 將鋅焙砂置于攪拌槽中加入酸液進行調漿，溫度保持65~85°C，含氧化鋅物料或焙砂按液固比7~9:1比例加入中浸攪拌槽中，反應時間為1.5h~2h，中浸始酸濃度為20~60g/L，終點 pH 為 5.1 ~5.4 ; 第三步:低溫低酸浸出 將中浸渣轉入低浸槽進行低酸浸出溶解較難溶的氧化鋅，低酸浸出工藝參數為:液固比4~6:1，終酸15~25g/L，反應溫度60~70°C，反應時間1.5~2h ; 第四步:磁選分離鐵酸鋅一鐵酸鋅還原焙燒 將低浸洛在1000~1500GS的磁場中進行磁選分離，磁性產品為鐵酸鋅，非磁性產品為富含鉛銀的難溶氧化鋅，難溶氧化鋅在高溫高酸條件下進一步浸出，浸出條件為:液固比4~6:1，終酸100g/L~11 0g/L，反應溫度90~95°C，反應時間I~1.5h ; 將鐵酸鋅和-0.074mm焦碳粉按照40~45:1比例混合均勻，置于焙燒爐中在800~900°C條件下焙燒I~1.5h，鐵酸鋅分解為四氧化三鐵和氧化鋅，分別作為磁流體除鐵工藝的磁種和中和劑； 第五步:磁流體除鐵 (1)低酸浸出液還原 在低酸浸出液中加入還原劑，并以300~500r/min速度攪拌，使Fe3+含量降到3g/L以下； (2)磁場誘導中和水解 將第(I)步所得的Fe3+含量降到3g/L以下的低酸浸出液置于磁場強度為50~150GS磁場中，連續攪拌，控制所述濕浸出液溫度在80~90°C，向浸出液中加入氧化劑，使浸出液中的Fe2+緩慢氧化成為Fe3+，同時，向濕法冶金酸性浸出液中連續加入鐵酸鋅焙燒產物，控制整個過程中濕法冶金酸性浸出液的pH值為2.0~3.0，加入氧化劑的速度為使得浸出液中Fe3+濃度保持在3g/L以內； (3)絮凝 向第(2)步所得溶液中加入絮凝劑，所述絮凝劑的加入量按酸性浸出液中鐵離子的含量添加，一摩爾鐵離子所需絮凝劑的用量為250~800mg，繼續攪拌3~8分鐘； (4)快速沉降 將(3)所得溶液置于磁場強度為800~1000GS的豎直磁場中I~5分鐘，過濾，濾液即為除鐵后的浸出液，濾渣經烘干處理。
2.根據權利要求1所述的鋅冶煉的工藝，其特征在于:所述的鋅冶煉原料為硫化鋅精礦、硫化鋅精礦經過焙燒所得到的焙燒料即焙砂及煙塵、氧化鋅精礦、硫化鋅精礦以及冶煉廠在生產過程中產出的粗氧化鋅粉及氧化鋅煙塵等中的一種或幾種。
3.根據權利要求1或2所述的鋅冶煉的工藝，其特征在于:第五步中所述的還原劑為硫化鋅精礦、亞硫酸鈉或二氧化硫。
4.根據權利要求1或2所述的鋅冶煉的工藝，其特征在于:第五步中所述的氧化劑為雙氧水、空氣、氧氣或二氧化錳。
5.根據權利要求1或2所述的鋅冶煉的工藝，其特征在于:第五步:上述的第五步中所述的絮凝劑為二甲基丙烯丙基氯化銨、磷酸酯淀粉、黃原酸淀粉、陽離子淀粉、陰離子淀粉、非離子聚丙烯酰胺、陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺和水解聚丙烯酰胺中的一種或幾 種。
【文檔編號】C22B3/22GK103540765SQ201310475358
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】孫偉, 韓海生, 劉文莉, 唐鴻鵠 申請人:中南大學