CN113528854A - 一种提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，先对氧硫混合铅锌矿进行硫化焙烧，然后再进行氧化焙烧，焙烧后磁选，磁选尾渣直接进行酸性浸出，磁铁矿去炼铁工艺。其中硫化焙烧的气体进入氧化焙烧，氧化焙烧的烟气用来制备浸出用浓硫酸。该方法经济效益好，生产成本低，环境友好，渣量小，锌浸出率高，净化成本低，为低品位氧硫混合铅锌矿的综合利用提供了技术方案。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法。
背景技术
新疆和田地区发现的世界级超大型火烧云铅锌矿，是我国迄今发现的最大铅锌矿床，也是世界第二大非硫化物锌（铅）矿床，矿带已探明铅锌资源量2300万吨以上，预测铅锌资源潜力4000万吨以上。铅品位4.58%、锌品位23.92%、铅+锌平均品位28.51%，为世界级铅锌矿床中罕见的高品位矿床。矿物组成与构成包括铅锌碳酸盐矿物菱锌矿、白铅矿，铅锌硫化物方铅矿与闪锌矿。其中菱锌矿是主体，其锌约占总资源量的85%，白铅矿的铅约占总资源量的10%，硫化物铅锌的比例小于5%，部分硫化物与氧化物共生。
云南兰坪铅锌矿作为亚洲第二大铅锌矿，累计控制储量Pb+Zn为1500万吨，其中铅1.32%，锌6.08%，Pb:Zn为1:1.7，潜在经济价值达1000亿元。兰坪铅锌矿除储有大量硫化铅锌矿外还赋存大量的低品位难处理氧硫混合铅锌矿石，约占整体储量的三分之一，潜在经济价值超过350亿人民币。但由于氧硫混合铅锌矿石性质极其复杂，具有氧化率高、含泥量大且贫、细、杂等特点，一直得不到合理有效的开发利用。目前矿石堆存量已超3800万吨（其中铅金属49.20万吨，锌金属213.56万吨），占用大量堆存场地的同时，对矿区环境治理造成了严重的威胁，增加了硫化矿的开采成本。
难处理氧硫混合矿具有储量大、埋藏浅、易于露天开采等有利开发条件。但矿石包含硫化物，且锌矿物的品位低、氧化程度深、嵌布粒度细、结构复杂、泥化严重以及多金属共存等特点，极大地增加了选矿的难度。现有选矿工艺流程复杂、过程控制难度大，设备设施多，沸腾焙烧尾气含SO2无法有效回收利用，燃煤能耗高，金属回收率较低，导致生产成本居高不下。此外，现有浮选硫化锌或氧硫混选技术，是在矿浆PH值8～11的碱性条件下进行，浮选药剂种类多、用量大及水、电消耗高，精矿Pb、Zn很难分离，品位及金属回收率低，选出的ZnO精矿湿法炼锌不能直接酸浸，必须先经过火法挥发其中的选矿药剂。针对氧硫混合铅锌矿目前还没有得到开发利用这一世界级的技术难题，因此开发一种能解决上述技术难题的方法是非常必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法。
本发明的目的是这样实现的，所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法包括硫化焙烧、氧化焙烧、磁选和酸性浸出步骤，具体包括：
A、硫化焙烧：在待处理氧硫混合铅锌矿中加入造硫剂，混匀后在惰性气氛或弱氧化气氛下焙烧得到物料a；
B、氧化焙烧：将物料a在氧化气氛下进行氧化焙烧得到锌焙砂b；
C、磁选：将锌焙砂b经磁选得到品位大于55%的高铁物料c和磁选尾渣d；
D、酸性浸出：将磁选尾渣d经酸性浸出得到酸性浸出液e和酸浸尾渣f；酸性浸出液e经净化、电积、熔铸后制备得到锌锭；酸浸尾渣f洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
具体操作方法如下：
1、氧硫混合矿中加入造硫剂，混匀后焙烧，焙烧气氛为惰性气氛或者弱氧化气氛，焙烧后气体进入氧化焙烧炉。硫化焙烧条件为：硫化焙烧的条件为温度大于240℃，时间0.1h以上；硫化焙烧的造硫剂为S单质、化工高硫废料或者金属硫化物。其用量按摩尔比为ns:no＞1（ns为硫单质、化工高硫废料或金属硫化物中S的摩尔量，no为氧硫混合矿中ZnO摩尔量）。
2、硫化焙烧固体料通入氧化性气体进行氧化焙烧得锌焙砂，氧化焙烧的条件为：温度570℃~850℃，炉膛内需一直保持氧化气氛，焙烧时间0.1h以上，且氧化焙烧的气体进入硫酸系统制备酸性浸出用的浓硫酸；氧化焙烧的氧化剂为：O2或O3或空气。
3、锌焙砂进行磁选，磁选后得品位大于55%的高铁物料和磁选尾渣；磁选的条件为。
4、磁选尾渣在浸出温度为室温~95℃，时间0.5~10h，液固比2:1~20:1，终点PH值4.5~6.0，搅拌强度50r/min~1000r/min的条件下浸出。
5、酸性浸出液中的Zn2+经净化、电积、熔铸后制备得锌锭（与传统湿法炼锌工艺相同）。
6、酸浸尾渣洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
本发明采用硫化焙烧—氧化焙烧—磁选—酸性浸出的联合技术路线来开发利用氧硫混合铅锌矿，先对氧硫混合铅锌矿进行硫化焙烧，然后再进行氧化焙烧，焙烧后磁选，磁选尾渣直接进行酸性浸出，磁铁矿去炼铁工艺。其中硫化焙烧的气体进入氧化焙烧，氧化焙烧的烟气用来制备浸出用浓硫酸。该方法经济效益好，生产成本低，环境友好，渣量小，锌浸出率高，净化成本低，为低品位氧硫混合铅锌矿的综合利用提供了技术方案。
附图说明
图1为火烧云铅锌矿的矿物组成及结构示意图；
图2为兰坪3800万吨氧硫混合堆存矿示意图；
图3为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法包括硫化焙烧、氧化焙烧、磁选和酸性浸出步骤，具体包括：
A、硫化焙烧：在待处理氧硫混合铅锌矿中加入造硫剂，混匀后在惰性气氛或弱氧化气氛下焙烧得到物料a；
B、氧化焙烧：将物料a在氧化气氛下进行氧化焙烧得到锌焙砂b；
C、磁选：将锌焙砂b经磁选得到品位大于55%的高铁物料c和磁选尾渣d；
D、酸性浸出：将磁选尾渣d经酸性浸出得到酸性浸出液e和酸浸尾渣f；酸性浸出液e经净化、电积、熔铸后制备得到锌锭；酸浸尾渣f洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
A步骤中所述的造硫剂为单质硫、化工高硫废料或金属硫化物，加入量按摩尔比为ns:n0＞1，其中ns为单质硫、化工高硫废料或金属硫化物中S的摩尔量，n0为氧硫混合矿中ZnO的摩尔量。
A步骤中所述的惰性气氛为N2、He或Ar。
A步骤中硫化焙烧的温度为240℃以上，时间0.1h以上。
B步骤中所述的氧化气氛为O2、O3或空气。
B步骤中氧化焙烧的温度为570~800℃，时间0.1h以上。
D步骤中所述的酸性浸出的温度为10~95℃，时间为0.5~10h。
酸性浸出的硫酸浓度为20~25%。
D步骤中所述的酸性浸出的液固比为（2~20）:1，搅拌速率为50~1000r/min。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
1、取氧硫混合矿中加入造硫剂，混匀后焙烧，焙烧时通入N2保护，焙烧后气体进入氧化焙烧炉。硫化焙烧条件为：温度260℃，时间1h；硫化焙烧的造硫剂为S单质。其用量按摩尔比为ns:no=2:1（ns为硫单质中S的摩尔量，no为氧硫混合矿中ZnO摩尔量）。
2、硫化焙烧固体料通入空气进行氧化焙烧得锌焙砂，氧化焙烧的条件为：温度800℃，炉膛内需一直保持氧化气氛（空气），焙烧时间2h，且氧化焙烧的气体进入硫酸系统制备酸性浸出用的浓硫酸。
3、锌焙砂进行磁选，磁选后得品位大于55%的高铁物料和磁选尾渣。
4、磁选尾渣在浸出温度为40℃，时间3h，液固比6:1，终点PH值4.5~5.0，搅拌强度100r/min的条件下浸出。
5、酸性浸出液中的Zn2+经净化、电积、熔铸后制备得锌锭（与传统湿法炼锌工艺相同）。
6、酸浸尾渣洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
本实施例中磁选尾渣中总Zn的浸出率为98.9%，整个工艺中Zn的回收率为95.8%。
实施例2
1、取氧硫混合矿中加入造硫剂，混匀后焙烧，焙烧时通入Ar保护，焙烧气体进入氧化焙烧炉。硫化焙烧条件为：温度500℃，时间2h；硫化焙烧的造硫剂为黄铁矿。其用量按摩尔比为ns:no=10:1（ns为金属硫化物黄铁矿中S的摩尔量，no为氧硫混合矿中ZnO摩尔量）。
2、硫化焙烧固体料通入氧气进行氧化焙烧得锌焙砂，氧化焙烧的条件为：温度780℃，炉膛内需一直保持氧化气氛（氧气O2），焙烧时间2h，且氧化焙烧的气体进入硫酸系统制备酸性浸出用的浓硫酸。
3、锌焙砂进行磁选，磁选后得品位大于55%的高铁物料和磁选尾渣；磁选的条件为。
4、磁选尾渣在浸出温度为20℃，时间4h，液固比5:1，终点PH值4.5~5.0，搅拌强度200r/min的条件下浸出。
5、酸性浸出液中的Zn2+经净化、电积、熔铸后制备得锌锭（与传统湿法炼锌工艺相同）。
6、酸浸尾渣洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
本实施例中磁选尾渣中总Zn的浸出率为98.3%，整个工艺中Zn的回收率为95.1%。
实施例3
1、取氧硫混合矿中加入造硫剂，混匀后焙烧，焙烧时通入He保护，焙烧后气体进入氧化焙烧炉。硫化焙烧条件为：温度330℃，时间1.5h；硫化焙烧的造硫剂为S单质。其用量按摩尔比为ns:no=8:1（ns为硫单质中S的摩尔量，no为氧硫混合矿中ZnO摩尔量）。
2、硫化焙烧固体料通入空气进行氧化焙烧得锌焙砂，氧化焙烧的条件为：温度800℃，炉膛内需一直保持氧化气氛（臭氧O3），焙烧时间2h，且氧化焙烧的气体进入硫酸系统制备酸性浸出用的浓硫酸。
3、锌焙砂进行磁选，磁选后得品位大于55%的高铁物料和磁选尾渣。
4、磁选尾渣在浸出温度为95℃，时间2h，液固比20:1，终点PH值4.5~5.0，搅拌强度100r/min的条件下浸出。
5、酸性浸出液中的Zn2+经净化、电积、熔铸后制备得锌锭（与传统湿法炼锌工艺相同）。
6、酸浸尾渣洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
本实施例中磁选尾渣中总Zn的浸出率为99.2%，整个工艺中Zn的回收率为96.7%。
Claims (9)
1.一种提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法包括硫化焙烧、氧化焙烧、磁选和酸性浸出步骤，具体包括：
A、硫化焙烧：在待处理氧硫混合铅锌矿中加入造硫剂，混匀后在惰性气氛或弱氧化气氛下焙烧得到物料a；
B、氧化焙烧：将物料a在氧化气氛下进行氧化焙烧得到锌焙砂b；
C、磁选：将锌焙砂b经磁选得到品位大于55%的高铁物料c和磁选尾渣d；
D、酸性浸出：将磁选尾渣d经酸性浸出得到酸性浸出液e和酸浸尾渣f；酸性浸出液e经净化、电积、熔铸后制备得到锌锭；酸浸尾渣f洗涤后堆存，洗液返回酸浸调浆。
2.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于A步骤中所述的造硫剂为单质硫、化工高硫废料或金属硫化物，加入量按摩尔比为ns:n0＞1，其中ns为单质硫、化工高硫废料或金属硫化物中S的摩尔量，n0为氧硫混合矿中ZnO的摩尔量。
3.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于A步骤中所述的惰性气氛为N2、He或Ar。
4.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于A步骤中硫化焙烧的温度为240℃以上，时间0.1h以上。
5.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于B步骤中所述的氧化气氛为O2、O3或空气气氛。
6.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于B步骤中氧化焙烧的温度为570~800℃，时间0.1h以上。
7.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于D步骤中所述的酸性浸出的温度为10~95℃，时间为0.5~10h。
8.根据权利要求1或7所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于酸性浸出的硫酸浓度为20~25%。
9.根据权利要求1所述的提取氧硫混合铅锌矿中锌的方法，其特征在于D步骤中所述的酸性浸出的液固比为（2~20）:1，搅拌速率为50~1000r/min。
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