CN101845548A - 一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法 - Google Patents
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Abstract
一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,该方法是利用臭氧在常压及硫酸体系中,直接将硫化锌精矿分解为硫酸锌溶液,硫化锌精矿中的硫转化为硫单质。本发明的优点是:锌的浸出速率很高,锌精矿中的硫以元素硫形态产出,省去了传统焙烧工艺中的庞大的制酸系统,元素硫可堆存,方便运输;无需像加压浸出工艺所需的专门的加压浸出设备,投资省,处理量大,同时便于现有锌冶炼企业的技术改造,浸出液可采用常规除铁工艺除铁,而后进行电积,工艺衔接性好;该工艺排出的尾气仅有臭氧及富氧空气,而且臭氧可迅速被分解为氧气,这种尾气可以循环利用,同时不污染环境,因此是一种对环境友好的绿色冶金新工艺,符合国家节能降耗的政策要求。
Description
技术领域
本发明属于锌的湿法冶金领域,特别是一种高铁硫化锌精矿的臭氧常压浸出法
技术背景
目前硫化锌精矿的冶炼方法80%以上采用湿法炼锌工艺,传统的工艺流程为:硫化锌精矿一焙烧一硫酸浸出一电积。此工艺较为成熟,锌的浸出率也较高,但需要庞大的制酸系统,投资很大;另外锌精矿中铁闪锌矿在焙烧过程中生成大量铁酸锌,这部分铁酸锌需采用高温高酸才能浸出,酸耗很高,且锌的浸出率也较低。为此,人们又发明了加压浸出技术,使硫化锌精矿在高温高压的酸性条件下,由氧气直接氧化得到硫酸锌溶液与单质硫,从而省去了传统工艺中庞大的制酸系统,具有污染低、投资小和锌的回收率较高等优点。但是加压浸出对于所需的加压设备要求很高,存在设备制造困难和设备腐蚀严重的缺点。另外还受加压设备容积的限制,其处理量有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,该方法锌浸出率高达80~99%,单质硫的产率达30~80%,并且此工艺技术具有操作简单、成本低廉、对环境友好等显著优点,本方法对普通的硫化锌精矿有很高的浸出率,对高铁硫化锌精矿优点更为突出。
为达到上述的发明目的,本发明采用以下技术方案:
这种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法是利用臭氧在常压及硫酸体系中,直接将硫化锌精矿分解为硫酸锌溶液,硫化锌精矿中的硫转化为硫单质。
所述的锌精矿是加入到硫酸溶液或锌电积废电解液中,加热搅拌,然后通入臭氧气体进行反应。
3ZnS+3H2SO4+O3=3ZnSO4+3H2O+3S
锌精矿中的FeS与O3及硫酸进行浸出反应,其化学反应式为:
3FeS+3H2SO4+O3=3FeSO4+3H2O+3S
6FeSO4+3H2SO4+O3=3Fe2(SO4)3+3H2O
锌精矿中的ZnS与Fe2(SO4)3进行间接反应,其化学反应式为:
ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S
可以锌精矿(含铁8~20%,含锌38~55%,含硫28~35%)为原料,用硫酸溶液或锌电积废电解液(含游离硫酸80~160g/L,含锌0~60g/L)作为浸出液,液固比为3∶1~6∶1,加热到40~90℃进行搅拌浸出。
本发明的优点是:
1、锌的浸出速率很高。从浸出反应方程式可知,铁闪锌矿中的Fe先以Fe2+形式浸出,进一步被臭氧氧化成Fe3+,Fe3+间接浸出锌精矿中的ZnS,起到臭氧的传递作用,在浸出过程中起催化作用,有利于加快锌的浸出速率。
2、从直接浸出反应原理看,锌精矿中的硫以元素硫形态产出,省去了传统焙烧工艺中的庞大的制酸系统,元素硫可堆存,方便运输。
3、该发明无需像加压浸出工艺所需的专门的加压浸出设备,投资省,处理量大,同时便于现有锌冶炼企业的技术改造,浸出液可采用常规除铁工艺(黄钾铁钒法,针铁矿法等)除铁,而后进行电积,工艺衔接性好。
4、该工艺排出的尾气仅有臭氧及富氧空气,而且臭氧可迅速被分解为氧气,这种尾气可以循环利用,同时不污染环境,因此是一种对环境友好的绿色冶金新工艺,符合国家节能降耗的政策要求。
具体实施方式
实施例1:
将浓硫酸稀释配制成1L,浓度为130g/L的硫酸溶液,加入含铁14.08%,含锌45.57%,含硫31.51%的硫化锌精矿220g(含水10%),在电炉上加热搅拌,待温度达到70℃时,通入臭氧气体,其流速为15ml/min,反应4h,过滤,得硫酸锌溶液与硫渣,锌的浸出率为93.5%,单质硫的产率为72.1%。
实施例2:
取1L含游离酸152g/L,含锌48g/L的锌电积废电解液,加入含铁14.08%,含锌45.57%,含硫31.51%的硫化锌精矿220g(含水10%),在电炉上加热搅拌,待温度达到70℃时,通入臭氧气体,其流速为15ml/min,反应4h,过滤,得硫酸锌溶液与硫渣,锌的浸出率为95.2%,单质硫的产率为74.8%。
实施例3:
取1L含游离酸152g/L,含锌48g/L的锌电积废电解液,加入含铁14.08%,含锌45.57%,含硫31.51%的硫化锌精矿220g(含水10%),在电炉上加热搅拌,待温度达到80℃时,通入臭氧气体,其流速为15ml/min,反应4h,过滤,得硫酸锌溶液与硫渣,锌的浸出率为96.5%,单质硫的产率为78.3%。
实施例4:
取1L含游离酸152g/L,含锌48g/L的锌电积废电解液,加入含铁14.08%,含锌45.57%,含硫31.51%的硫化锌精矿220g(含水10%),在电炉上加热搅拌,待温度达到80℃时,通入臭氧气体,其流速为20ml/min,反应4h,过滤,得硫酸锌溶液与硫渣,锌的浸出率为98.4%,单质硫的产率为80.1%。
实施例5:
取1L含游离酸152g/L,含锌48g/L的锌电积废电解液,加入含铁12.4%,含锌53.4%,含硫32.8%的硫化锌精矿220g(含水10%),在电炉上加热搅拌,待温度达到80℃时,通入臭氧气体,其流速为20ml/min,反应4h,过滤,得硫酸锌溶液与硫渣,锌的浸出率为98.6%,单质硫的产率为79.3%。
Claims (7)
1.一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,其特征在于:该方法是利用臭氧在常压及硫酸体系中,直接将硫化锌精矿分解为硫酸锌溶液,硫化锌精矿中的硫转化为硫单质。
2.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出方法,其特征在于,所述的锌精矿是加入到硫酸溶液或锌电积废电解液中,加热搅拌,然后通入臭氧气体进行反应,其化学反应式为:
3ZnS+3H2SO4+O3=3ZnSO4+3H2O+3S
锌精矿中的FeS与O3及硫酸进行浸出反应,其化学反应式为:
3FeS+3H2SO4+O3=3FeSO4+3H2O+3S
6FeSO4+3H2SO4+O3=3Fe2(SO4)3+3H2O
锌精矿中的ZnS与Fe2(SO4)3进行简介反应,其化学反应式为:
ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S。
3.根据权利要求1或2所述的一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,其特征在于,利用臭氧作为氧化剂。
4.根据权利要求2所述一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,其特征在于,锌电积废电解液中,含游离硫酸80~160g/L,含锌40~60g/L。
5.根据权利要求3或4所述的一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,其特征在于,液固比为3∶1~6∶1(以重量比计)。
6.根据权利要求3或4所述的一种硫化锌精矿的臭氧常压浸出法,其特征在于,加热搅拌的温度为40-90℃。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,锌精矿中各组份的含量是:铁含量以重量百分比计为8~20%,锌含量以重量百分比计为38~55%,含硫含量以重量百分比计为28~35%。
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