CN111876612A - 一种含锌含铁酸性溶液的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种含锌含铁酸性溶液的处理方法，属湿法冶炼技术领域。包括以下步骤：(1)将酸性溶液加热到一定的温度；(2)缓慢加入中和剂控制矿浆酸度；(3)通入二氧化硫气体保持一定的时间，或者加入能够产生二氧化硫的固体或溶液；(4)矿浆过滤分离得到溶液和中和渣；(5)将步骤(4)得到的溶液送除铁工序回收铁渣，除铁后含锌溶液经净化电积生产电锌。本发明可有效避免铁的氧化沉淀，提高矿浆过滤性能，降低中和渣量及渣中锌含量，简化后续处理工艺流程。本发明尤其适用于高铁酸性溶液的处理，中和后液可采用针铁矿法、赤铁矿法或催化氧化法等除铁，得到高品位的铁渣。

Description

一种含锌含铁酸性溶液的处理方法
技术领域：
本发明属于湿法冶炼技术领域，涉及一种含锌含铁酸性溶液的处理方法，可有效降低中和渣中锌含量，并产出高品位的铁渣。
背景技术
锌冶炼工艺繁多，冶炼过程中铁较易浸出进入溶液，产出高铁高酸的含锌溶液，该类溶液需先进行中和及除铁处理，才能进行净化、电积生产电锌。例如，锌精矿直接浸出法，即加压浸出法和富氧常压浸出法等，可有效解决冶炼过程中产出大量二氧化硫问题，硫以硫磺的形式直接进入浸出渣中，产出溶液中硫酸含量一般在10g/L以上，铁含量在2～15g/L，尤其是在相对较低温度和较高终酸条件下，溶液中铁浓度较高，且主要以Fe2+形式存在。再者，锌冶炼酸浸渣二氧化硫还原加压浸出过程中，大量锌、铁浸出进入溶液，溶液中铁含量甚至可达到30g/L以上。为避免系统中带入过多杂质，且为了降低生产成本，生产中多采用焙砂或氧化锌烟尘等作为中和剂对溶液进行中和。
锌冶炼处理锌精矿中铁含量一般在7～8％左右，有的甚至高达10～15％。焙烧过程中大量锌形成铁酸锌进入焙砂中，焙烧矿中含铁量是影响锌浸出率和浸出渣量的重要因素，焙烧矿中铁每增加1％，不溶锌则增加0.6％。铁酸锌在低酸条件下较难进行浸出，在用焙砂做中和剂情况下，中和渣中锌含量较高，一般在15％以上，且中和渣产出量较大。该渣需单独采用热酸浸出或并入加压浸出工序高酸浸出进行处理，过程易造成锌的损失。且中和过程中随着溶液酸度的降低，尤其当溶液中铁含量较高时，铁极易氧化，并部分沉淀进入渣中，且大量以氢氧化铁胶体的形式存在，造成矿浆固液分离困难。再者，无论是针铁矿法还是赤铁矿法除铁，均要求溶液中Fe3+含量低于1g/L，避免胶体氢氧化铁的存在及形成铁钒，涉及的主要化学反应如下。
2FeSO4+H2SO4+0.5O2＝Fe2(SO4)3+H2O
3Fe2(SO4)3+6H2O+M2SO4＝2MFe3(SO4)2(OH)6↓+6H2SO4
Fe2(SO4)3+14H2O＝2H3OFe3(SO4)2(OH)6+5H2SO4
Fe2(SO4)3+6H2O＝2Fe(OH)3+3H2SO4
发明内容
本发明针对冶炼过程中产出的含锌含铁酸性溶液采用焙砂等直接中和存在渣含锌高、铁易氧化-沉淀形成胶体氢氧化铁影响矿浆过滤性能等问题，提出二氧化硫还原中和技术，在降低溶液酸度的同时，促进铁酸锌的分解，提高焙砂中锌的浸出率，降低中和渣产出量，同时避免铁的氧化及沉淀，且使溶液中铁主要以Fe2+形式存在，有利于后续除铁并产出高品位的铁渣，实现系统中锌铁的高效分离。本发明的目的是提供一种含锌含铁酸性溶液的处理方法，为降低溶液酸度、避免铁的氧化沉淀，降低渣中锌含量，及提高矿浆的过滤性能，将酸性溶液加热至适当温度后加入中和剂进行中和，并通入适量二氧化硫控制反应气氛，反应后矿浆进行液固分离，得到中和渣和中和后液，中和后液可直接采用针铁矿法、赤铁矿法或催化氧化法等除铁，产出高品位的铁渣。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种含锌含铁酸性溶液的处理方法，包括以下步骤：
(1)将酸性溶液加热到一定的温度；
(2)缓慢加入中和剂控制矿浆酸度；
(3)通入二氧化硫气体保持一定的时间，或者加入能够产生二氧化硫的固体或溶液；
(4)矿浆过滤分离得到溶液和中和渣；
(5)将步骤(4)得到的溶液送除铁工序回收铁渣，除铁后含锌溶液经净化电积生产电锌。
本发明除另有说明的以外，所涉及的百分比、比例均以质量为基准。
进一步地，步骤(1)所述酸性溶液主要为锌冶炼系统产出的含锌含铁酸性溶液，酸度一般在10g/L以上，既可为加压浸出系统产出，也可为常压浸出系统产出，后续需进行中和及除铁处理；也可为铜冶炼、钴冶炼及综合回收系统等产出的高铁酸性溶液。
进一步地，步骤(1)将酸性溶液加热至50～130℃。
进一步地，步骤(2)中中和剂主要为锌焙烧系统产出的焙砂，也可为氧化锌烟尘、氧化钙、碳酸钙等中的一种或几种。
进一步地，步骤(2)中控制终点硫酸浓度10g/L以下，最好控制在5g/L以下。
进一步地，步骤(3)中通入适量二氧化硫气体，或者加入能够产生二氧化硫的固体或溶液，是为了避免铁的氧化沉淀，同时促进焙砂中铁酸锌的分解，降低渣中锌含量。步骤(3)中控制二氧化硫气体或者产生二氧化硫的固体或溶液用量为理论量的1～3倍，二氧化硫压力为0～500KPa，反应时间0.5～5h，控制反应终点酸度5g/L以下。
进一步地，步骤(3)中二氧化硫气体为纯的二氧化硫气体，或者为硫化矿焙烧产出的含二氧化硫烟气；能够产生二氧化硫的固体或溶液为亚硫酸钠或焦亚硫酸钠固体或溶液。
进一步地，步骤(4)得到的中和渣送铅银回收系统。
进一步地，步骤(5)除铁工序采用针铁矿法、赤铁矿法或SO2/O2混合气体催化氧化法除铁，得到高品位的铁渣。
对于铁含量较高的锌溶液，在中和过程中发生的反应为：
ZnO+H2SO4＝ZnSO4+H2O
ZnO·Fe2O3+SO2+2H2SO4＝ZnSO4+2FeSO4+2H2O
本发明提供的一种含锌含铁酸性溶液的处理方法，可有效降低中和渣量及渣中锌含量，同时避免过程中铁的氧化沉淀，提高矿浆的过滤性能，有利于后续除铁工序的进行。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了更清楚的说明本发明，列举以下实例，但其对发明的范围无任何限制。
实施例1
溶液主要成分为：Zn 145g/L，Fe 7g/L，H2SO4 17g/L，铁主要以Fe2+形式存在。取溶液1L，升温至90℃，缓慢加入焙砂24g。焙砂主要成分为：Zn 55％，Fe 7.5％，Pb 2.58％。同时通入纯净二氧化硫气体，控制二氧化硫流量为5L/h，反应时间为3h，控制溶液终点酸度5g/L。产出中和渣量9.7g，渣主要成分为Zn 5.5％，Fe 7.9％。中和渣量及渣中锌含量相对现有技术明显降低，同时中和后矿浆中具有良好的过滤性能，有利于后续除铁工序的进行。
实施例2
浸出液主要成分为：Zn 110g/L，Fe 15g/L，H2SO4 30g/L，铁主要以Fe2+形式存在。取溶液1L，加入焙砂51g，密闭升温至100℃，同时通入纯净二氧化硫气体，控制二氧化硫压力为200kPa，反应时间为3h。产出溶液终酸4.8g/L，产出中和渣量20.5g，浸出渣主要成分为Zn 4.73％。中和渣量及渣中锌含量相对现有技术明显降低，同时中和后矿浆中具有良好的过滤性能，有利于后续除铁工序的进行。

Claims (10)

1.一种含锌含铁酸性溶液的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将酸性溶液加热到一定的温度；
(2)缓慢加入中和剂控制矿浆酸度；
(3)通入二氧化硫气体保持一定的时间，或者加入能够产生二氧化硫的固体或溶液；
(4)矿浆过滤分离得到溶液和中和渣；
(5)将步骤(4)得到的溶液送除铁工序回收铁渣，除铁后含锌溶液经净化电积生产电锌。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述酸性溶液为锌冶炼系统产出的含锌含铁酸性溶液；或者为铜冶炼、钴冶炼及综合回收系统产出的高铁酸性溶液。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)将酸性溶液加热至50～130℃。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中中和剂为锌冶炼系统焙砂、氧化锌烟尘、氧化钙或碳酸钙中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)控制终点硫酸浓度在10g/L以下。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)控制终点硫酸浓度在5g/L以下。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中二氧化硫气体或者产生二氧化硫的固体或溶液用量为理论量的1～3倍，二氧化硫压力为0～500KPa，反应时间0.5～5h，控制反应终点酸度5g/L以下。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中二氧化硫气体为纯的二氧化硫气体，或者为硫化矿焙烧产出的含二氧化硫烟气；能够产生二氧化硫的固体或溶液为亚硫酸钠或焦亚硫酸钠固体或溶液。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(4)得到的中和渣送铅银回收系统。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(5)除铁工序采用针铁矿法、赤铁矿法或SO2/O2混合气体催化氧化法除铁，得到高品位的铁渣。
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