CN104762473B - 一种浸出低品位氧化锌矿的方法 - Google Patents

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Abstract

一种浸出低品位氧化锌矿的方法，先配制氯化铵与氨水摩尔浓度之和为1~10 mol/L、氮三乙酸摩尔浓度为0.1~1 mol/L的浸出剂溶液，其中氯化铵摩尔浓度与氨水摩尔浓度之比为1~5：1；再将低品位氧化锌矿磨细至100%过孔径为50~100μm的筛网后，在浸出剂溶液中进行搅拌浸出，在液体体积与固体重量之比mL/g的液固比为 5~20，反应4 h后进行固液分离，得到含锌浸出液。本发明对低品位氧化锌矿物中各种氧化态锌物种均有良好的浸出效果，所用浸出体系可以灵活调节总氨浓度与氮三乙酸浓度之间的比例，在保证较高浸出率的基础上可减少有机配体的用量。

Description

一种浸出低品位氧化锌矿的方法
技术领域
本发明涉及一种氧化锌矿的浸出方法，特别是涉及一种在碱性体系协同配位浸出氧化锌矿的方法。
背景技术
氧化锌矿为次生矿物，是由硫化锌矿氧化分解后与围岩中碳酸盐或硅酸盐反应而成，其中工业上具有开采利用价值的氧化锌矿主要分为菱锌矿(ZnCO3)、水锌矿(Zn5(OH)6(CO3)2)、异极矿(Zn4Si2O7OH·H2O)和硅锌矿(ZnSiO4)四类。由于氧化锌矿物表面具有较强的亲水性且其成分较为复杂，因而难以通过选矿富集。目前，氧化锌矿的处理方法主要是火法冶炼和湿法浸出。
氧化锌矿的火法处理工艺是在高温条件下，用焦炭将氧化锌矿中的氧化锌等还原为具有很大挥发性的锌蒸汽，锌蒸汽在上升烟道中被氧化，经过冷凝收尘后得到含锌烟灰。该方法尽管可以获得较高品位的锌烟灰，但存在能耗高、环境污染严重、经济效益低等缺点。
氧化锌矿的湿法处理工艺主要是在酸性体系和碱性体系中进行锌的浸出和提取。酸性浸出通常是以硫酸为浸出剂进行直接浸锌，酸性浸出可以获得较高的锌浸出率，但在浸出过程中，氧化锌矿中的碱性脉石成分如氧化铁、碳酸钙、氧化镁等杂质均会与硫酸反应，造成浸出剂的大量消耗并为后续的浸出液净化过程带来困难。
相对于酸性浸出过程，碱性体系对设备材质的要求较低，同时氧化锌矿中的碱性脉石基本保留于浸出渣中，浸出液杂质含量较少，后续净化工序相对简单。目前，关于碱性体系浸出氧化锌矿的方法主要有两种，一种是采用氢氧化钠或铵盐等无机物作为浸出剂浸出，另一种是在碱性或弱碱性条件下选择合适的有机物进行浸出。
采用氢氧化钠溶液浸锌是利用OH-和Zn2+形成配合物使氧化锌矿物中的锌溶解进入溶液。中国专利ZL201010194506.2公开了一种采用氢氧化钠浸出氧化锌矿的方法，该方法在采用氢氧化钠浸出氧化锌矿之前对该矿进行煅烧处理，其目的是使以碳酸锌和碱式碳酸锌形态存在的物相转变为更易溶解的氧化锌。该方法锌浸出率高、回收效果好，但采用高温煅烧对氧化锌矿进行预处理，存在能耗高、工艺流程长等缺点，同时氧化锌矿中的二氧化硅大部分进入浸出液，容易造成后续脱硅困难。
铵盐体系浸锌主要是利用NH3和Zn2+形成配离子使矿物中锌溶解进入溶液，由于氨水易挥发，通常所采用的浸出体系为氨水结合氯化铵、碳酸铵或硫酸铵等的一种或两种。中国专利ZL200510031356.2提出了采用氯化铵-氨水作为配合浸出剂浸出。该方法尽管具有对金属选择性高、流程短等优点，然而由于铵盐的溶解能力受到限制以及NH3与Zn2+的配位能力相对有限，因此锌的浸出率偏低。中国专利ZL200910094206.4提出了一种高钙高镁氧化锌矿石氨性浸出的活化方法，该方法是利用HF作为氨性浸出的活化剂，通过改变难溶锌矿物的性质，提高锌的浸出率，但该发明在浸出过程中引入了F-，会对后续浸出液的萃取和电积过程不利。
由于具有环境相对友好、金属选择性好的特点，也有在碱性或弱碱性条件下采用有机物进行锌浸出的报道。中国专利申请号为201410496481.X，发明名称为“一种浸出高钙高镁氧化锌矿的方法”提出了以氨基甲酸铵-氨水作为浸出剂进行氧化锌矿的浸出，该方法可有效促进含锌矿物的溶解，但氨基甲酸铵在水溶液中并不稳定，容易分解为碳酸铵和碳酸氢铵，而且氨基甲酸铵与Zn2+形成配合物并不稳定，对较难处理的异极矿和硅锌矿仍存在锌浸出率偏低等缺点。中国专利申请号为201310294521.8，发明名称为“一种碱性谷氨酸钠体系处理低品位氧化锌矿的工艺”提出了采用弱碱性谷氨酸钠溶液进行低品位氧化锌矿的浸出。中国专利申请号为201110083273.3，发明名称为“一种弱碱性氨基酸盐体系中处理低品位氧化锌矿的方法”提出了采用弱碱性氨基酸盐体系中浸出低品位氧化锌矿。虽然采用谷氨酸钠和氨基酸盐作为浸出剂具有锌浸出率高、选择性好等优点，但由于谷氨酸钠和氨基酸盐的相对分子质量较大，溶解度能力有限，因而这些方法对氧化锌矿中的锌，特别是难处理的异极矿和硅锌矿中锌的浸出能力较弱。
发明内容
为了克服上述方法浸出氧化锌矿存在的问题，本发明采用一种新的浸出体系，即以氯化铵（NH4Cl）、氨水（NH3·H2O）和氮三乙酸(NTA)作为浸出剂，实现低品位氧化锌矿的高效浸出。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：首先配制一定浓度的NH4Cl-NH3-NTA溶液作为浸出剂，然后加入一定粒度的氧化锌矿至浸出剂溶液中，通过控制反应温度和反应时间，实现锌的有效浸出。
本发明所述方法具体包括以下步骤：
(1)浸出剂溶液的配制
配制总氨摩尔浓度（氯化铵与氨水摩尔浓度之和）为1~ 10 mol/L、氮三乙酸摩尔浓度为0.1~1 mol/L的浸出剂溶液，其中氯化铵摩尔浓度与氨水摩尔浓度之比为1~5：1。
(2)浸出
将低品位氧化锌矿磨细至100%过孔径为50~100μm的筛网后，在浸出剂溶液中进行搅拌浸出，在液固比（液体体积与固体重量之比mL/g）为 5~20：1，浸出温度为25~60℃，搅拌速度为200 r/min~800 r/min的条件下反应0.5~4 h后进行固液分离，得到含锌浸出液。
在NH4Cl-NH3-NTA体系中浸出低品位氧化锌矿，发生的主要化学反应方程如下：
所述低品位氧化锌矿为含水锌矿 (2ZnCO3·3Zn(OH)2)、硅锌矿 (Zn2SiO4)、异极矿 (Zn4(H2O)Si2O7(OH)2)中的一种或几种含锌矿石。
所述氨水、氯化铵和氮三乙酸均为工业级试剂。所述工业级氨水，其中氨含量≥20%；所述工业级氯化铵，其中氯化铵含量≥97%；所述工业级氮三乙酸，其中氮三乙酸含量≥98%。
本发明适用于处理含钙、镁、铁和高硅的低品位氧化锌矿，其主要成分范围以重量百分比计为(％) ：Zn 4～20、Ca 2～40、Mg0.01～25、Fe 1～20、SiO2 2～65。
本发明与传统氧化锌矿处理方法比较，有以下优点：
1、本发明能处理含钙、镁、铁和高硅的氧化锌矿，对低品位氧化锌矿物中各种氧化态锌物种均有良好的浸出效果。
2、本发明所用浸出体系为混合配位体系，可以灵活调节总氨浓度与氮三乙酸浓度之间的比例，在保证较高浸出率的基础上可减少有机配体的用量。
3、本发明中所采用的有机配体氮三乙酸来源广泛且生物降解性能良好，可实现清洁冶金的目标。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
低品位氧化锌矿为某难处理低品位氧化锌矿，其主要成分为(以重量百分比计)Zn 6.64、Ca 19.82、SiO2 15.98、Mg 2.24和Fe 7.54，锌主要以异极矿形态存在。工业级氨水，其中NH3含量≥20%；工业级氯化铵，其中NH4Cl含量≥97%；工业级氮三乙酸，其中NTA含量≥98%。
实施例1：低品位氧化锌矿磨细至粒度100%过孔径为75μm筛，配制氨水浓度为2mol/L、氯化铵浓度为2 mol/L、NTA浓度为0.2 mol/L的NH4Cl-NH3-NTA溶液1000 mL作为浸出剂溶液，取上述低品位氧化锌矿100 g置于所配制浸出剂溶液中进行浆化，在温度为40℃以及搅拌速度400 r/min的条件下反应2 h后过滤、洗涤、烘干，即得浸出渣72.9 g，其中锌含量为1.83%，锌浸出率为79.91%。
实施例2：低品位氧化锌矿磨细至粒度100%过孔径为75μm筛，配制氨水浓度为2mol/L、氯化铵浓度为4 mol/L、NTA浓度为0.4 mol/L的NH4Cl-NH3-NTA溶液1000 mL作为浸出剂溶液，取上述低品位氧化锌矿200 g置于所配制浸出剂溶液中进行浆化，在温度为60℃以及搅拌速度为200 r/min的条件下反应4 h后过滤、洗涤、烘干，即得浸出渣144.4 g，其中锌含量为1.37%。锌浸出率为85.10%。

Claims (3)

1.一种浸出低品位氧化锌矿的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)浸出剂溶液的配制
配制氯化铵与氨水摩尔浓度之和为1~ 10 mol/L、氮三乙酸摩尔浓度为0.1~1 mol/L的浸出剂溶液，其中氯化铵摩尔浓度与氨水摩尔浓度之比为1~5：1；
(2)浸出
将低品位氧化锌矿磨细至100%过孔径为50~100μm的筛网后，在浸出剂溶液中进行搅拌浸出，在液体体积与固体重量之比mL/g的液固比为 5~20：1，浸出温度为25~60℃，搅拌速度为200 r/min~800 r/min的条件下反应0.5~4 h后进行固液分离，得到含锌浸出液。
2.如权利要求1所述的浸出低品位氧化锌矿的方法，其特征在于：所述低品位氧化锌矿为含水锌矿、硅锌矿、异极矿中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的浸出低品位氧化锌矿的方法，其特征在于所述氨水、氯化铵和氮三乙酸均为工业级试剂。
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