CN113528855A - 一种提取浮选氧化锌精矿中锌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法包括调浆、预脱泡、中性浸出、浓密和后处理步骤,具体包括:将待处理浮选氧化锌精矿进行调浆得到调浆液a;将调浆液a采用压缩气和机械搅拌进行预脱泡得到物料b;将物料b进行中性浸出得到矿浆c;将矿浆c经浓密后得到上清液d和底流e;将上清液d经净化、电积、熔铸得到锌锭;底流e经高浸、联浸、压滤后得到滤液f和滤渣g;滤液f返回调浆步骤;滤渣g经水洗涤后得到洗渣h和洗液i,洗渣h进行堆存;洗液i返回高浸步骤。本发明浸出效果好,成本低、耗时少、铁杂质含量低,且对后续净化、电积等工序无影响。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种提取浮选氧化锌精矿中锌的方法。
背景技术
浮选氧化锌精矿中,锌以菱锌矿、硅锌矿、异极矿、锌铁尖晶石和闪锌矿等多种组分存在,氧化率只能达到90%~95%,且矿石中含有大量的方解石、菱镁矿、菱铁矿、白铅矿,还含有由氧化锌原矿或氧硫混合铅锌矿经采矿、破碎、脱泥、分选后带入的大量粘性有机物。
长期以来,国内外锌冶炼厂一直都以闪锌矿为原料,经沸腾焙烧、中性浸出、高温高酸浸出、净化、电积、熔铸的传统工艺生产金属锌,而2003年国内采用的加压氧浸技术也是用来处理高铁闪锌矿。对氧化锌精矿或氧硫混合矿的利用这一世界级的技术难题,一直也只是停留在研究阶段,还未实现工业化生产应用。
浮选氧化锌精矿采用碱浸时,环境不友好,浸出液杂质含量高且难脱杂,工艺长,成本高;采用湿法酸浸时,碳酸盐和有机物在酸的作用下,矿浆会被粘性泡沫带出浸出槽,酸性浸出困难;采用火法预处理,虽能实现精矿的酸性浸出,但需在400℃以上的中高温度下才能脱除矿石中的有机物,且矿石中的闪锌矿达不到氧化的目的,该过程由于矿石含水率高(15%~50%)、矿石比热大,因此能耗高、设备投资大,工艺复杂。因此需要发明一种简便易操作,成本低、效果好的消泡方式,解决生产中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提取浮选氧化锌精矿中锌的方法。
本发明的目的是这样实现的,所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法包括调浆、预脱泡、中性浸出、浓密和后处理步骤,具体包括:
A、调浆:将待处理浮选氧化锌精矿进行调浆得到调浆液a;
B、预脱泡:将调浆液a采用压缩气和机械搅拌进行预脱泡得到物料b;
C、中性浸出:将物料b进行中性浸出得到矿浆c;
D、浓密的:将矿浆c经浓密后得到上清液d和底流e;
E、后处理:
1)将上清液d经净化、电积、熔铸得到锌锭;
2)底流e经高浸、联浸、压滤后得到滤液f和滤渣g;滤液f返回调浆步骤;滤渣g经水洗涤后得到洗渣h和洗液i,洗渣h进行堆存;洗液i返回高浸步骤。
具体操作方法如下:
浮选氧化锌精矿经调浆、气浮脱泡、中性消泡浸出、浓密后得上清液和浓密底流,上清液净化、电积、熔铸后得金属锌;浓密底流经高酸消泡浸出、联浸、压滤、渣洗涤后堆存,洗液返回高酸消泡浸出。具体步骤如下:
1、浮选氧化锌精矿调浆,调浆液浓度0g/L~10g/L,调浆液固比为2:1~10:1,调浆温度为室温到90℃。
2、气浮预脱泡的压缩气体为N2、空气、CO2之一或者多种组合,其P气压/P矿浆为1.1~100,刮板转速为1r/min~500r/min,搅拌位置为矿浆液面处或浸出槽溢流口处。
3、中性浸出的压缩气体为N2、空气、CO2之一或者多种组合,其P气压/P矿浆为1.1~100,浸出温度为室温~90℃,浸出时间1h~10h,浸出酸浓度大于20g/L,浸出终点PH值4.5~6.0,浸出液固比3:1~10:1,机械搅拌转速为20r/min~1000r/min。
4、联合浸出温度为室温~90℃,浸出时间0.5~5h,浸出终点PH值4.5~6.0,浸出液固比2:1~10:1,联合浸出搅拌转速20r/min~1000r/min。
本发明采用“压缩气+机械”的方式可实现氧化锌精矿不冒槽,锌浸出率可达96%~99%,浸出矿浆过滤性好,浸出液中Fe2+浓度由1.8~2.6g/L降低到1.2~1.5g/L,浸出时间由5h降低到2.5h,渣锌<0.8%。该工艺浸出效果好,成本低、耗时少、铁杂质含量低,且对后续净化、电积等工序无影响。其原理如下:
1、压缩气由压缩空气、CO2、N2等多组气体组成,其中O2量不小于5%。通入O2主要是起到氧化Fe2+、Co2+、Cd+等元素,氧化矿石里的硫化物,在提高Zn浸出率的同时也起到除杂作用;压缩气还起到搅拌作用,促进酸与金属氧化物/氢氧化物的接触反应,促进对流传质,降低反应时间。
2、压缩气在反应过程中,分散在矿浆里,所形成的泡沫是细小泡沫,携带的矿石量少(矿石比重大于泡沫浮力),到达表面的泡沫为白色或者浅灰色泡沫,易于去除;没有采用压缩气的浸出,大量形成粘性大的大泡沫而携矿冒槽(矿石比重小于泡沫浮力),造成大量矿石损失。
3、矿浆表面的搅拌桨起到两个作用:一是刮开表层气泡,让多余的气体更好外逸(表层有机物相对较多,小气泡也较大);二是进一步碎泡,把上浮的气泡破碎。
浮选氧化锌精矿的酸性浸出过程如不采取人为干预措施,则40%~50%的矿料会随泡沫一起冒槽,精矿与酸无法接触反应,达不到浸出的目的。同时,留在槽内的精矿由于泡沫的阻隔作用,浸出率只有55%~64%左右(正常浸出率>95%)。
采用高温煅烧后在酸性浸出,能实现浮选氧化锌精矿的酸性浸出。但精矿中存在大量碳酸盐会分解CO2气体,再加上精矿中S含量低,煅烧后烟气SO2浓度低,导致制酸成本高,且在850℃煅烧时还需再添加能源物质才能实现浮选氧化锌精矿沸腾焙烧。氧化锌精矿采用“煅烧+酸浸”工艺浸出,浸出温度在75℃~85℃,浸出时间大于5h的条件下,氧化锌浸出率在91%~95%,Fe3+浓度高达8g/L,渣锌在1.3%~2%间;制酸成本+燃料成本+除铁成本相较于“压缩气+机械”工艺成本提高280元/t-矿,且Zn回收率降低1.6~2.5倍。
采用化学试剂也能也能实现浮选氧化锌精矿的消泡浸出。目前试验所得有机醇添加量在1.5%以上才能抑制泡沫,锌浸出率92%~93%,浸出液中Fe2+浓度在2.8 g/L以上,浸出时间4h~5h,渣锌1.2%左右。但有机醇的加入成本增加130元/t-矿,后端电积工序的阳极板寿命整体降低15%左右,电流效率降低1.7%。
附图说明
图1为未采用“压缩气+机械搅拌”效果图;
图2为采用“压缩气+机械搅拌”消泡效果图;
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。
本发明所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法包括调浆、预脱泡、中性浸出、浓密和后处理步骤,具体包括:
A、调浆:将待处理浮选氧化锌精矿进行调浆得到调浆液a;
B、预脱泡:将调浆液a采用压缩气和机械搅拌进行预脱泡得到物料b;
C、中性浸出:将物料b进行中性浸出得到矿浆c;
D、浓密的:将矿浆c经浓密后得到上清液d和底流e;
E、后处理:
1)将上清液d经净化、电积、熔铸得到锌锭;
2)底流e经高浸、联浸、压滤后得到滤液f和滤渣g;滤液f返回调浆步骤;滤渣g经水洗涤后得到洗渣h和洗液i,洗渣h进行堆存;洗液i返回高浸步骤。
A步骤中所述的调浆液a的浓度为0.1g/L~10g/L,液固比为(2~10):1。
B步骤中所述的压缩气为含氧量>5%的压缩气。
所述的压缩气为氧气与二氧化碳、氮气、氦气、氩气中一种或几种组成。
B步骤中P气压/P矿浆=1.1~100。
B步骤中机械搅拌的转速为1~500r/min。
C步骤中所述的中性浸出的压缩气体为N2、空气、CO2之一或者多种组合,其P气压/P矿浆为1.1~100,浸出温度为10~90℃,浸出时间1h~10h,浸出酸浓度大于15~25g/L,浸出终点PH值4.5~6.0,浸出液固比3:1~10:1,机械搅拌转速为20r/min~1000r/min。
E步骤2)中联浸的温度为10~90℃,浸出时间0.5~5h,浸出终点PH值4.5~6.0,浸出液固比2:1~10:1,联合浸出搅拌转速20r/min~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、用联浸压滤液和自来水一起对浮选氧化锌精矿进行调浆,调浆后浆料L:S为5:1,调浆后浆料温度40℃。
2、在调浆料中通入压缩空气进行气浮预脱泡,矿浆进入中性浸出,泡沫进入联浸。其中,P气压/P矿浆为3,刮板转速为100r/min。
3、预脱泡沫矿浆在P气压/P矿浆为3,温度50℃~60℃,时间2h,终点PH值4.5~5.5,液固比6:1,机械搅拌转速为200r/min的条件下浸出。
4、中性浸出浓密,底流液固比1.5:1,上清液经净化、电积、熔铸后制备锌锭,其净化除Zn、Co、Cu、Fe及有机物与传统工艺流程相同,电积和熔铸工序也同传统工序。
5、浓密底流配入硫酸和洗液,在P气压/P矿浆为3,温度60℃~70℃,时间2h,终点酸浓度20g/L,液固比6:1,机械搅拌转速为200r/min的条件下进行高浸。
6、高浸结束后料浆和气浮泡沫或氧化锌原矿进行联浸,联浸条件为60℃~70℃,浸出时间1h,浸出终点PH值4.5~5.0,浸出液固比6:1,联浸搅拌转速200r/min。
7、联浸结束后压滤,滤液返回到调浆,滤渣进行水洗,逆流洗涤3次,洗涤液固比为3:1,洗液返回高浸,洗渣堆存。
本实施例中锌浸出率为98.92%,浸出矿浆过滤性好,浸出液中Fe2+浓度由2.58g/L降低到1.47g/L,渣锌为0.23%。
实施例2
1、用联浸压滤液和自来水一起对浮选氧化锌精矿进行调浆,调浆后浆料L:S为6:1,调浆后浆料温度50℃。
2、在调浆料中通入压缩空气进行气浮预脱泡,矿浆进入中性浸出,泡沫进入联浸。其中,P气压/P矿浆为20,刮板转速为100r/min。
3、预脱泡沫矿浆在P气压/P矿浆为20,温度40℃~50℃,时间2h,终点PH值4.5~5.5,液固比6:1,机械搅拌转速为200r/min的条件下浸出。
4、中性浸出浓密,底流液固比1.5:1,上清液经净化、电积、熔铸后制备锌锭,其净化除Zn、Co、Cu、Fe及有机物与传统工艺流程相同,电积和熔铸工序也同传统工序。
5、浓密底流配入硫酸和洗液,在P气压/P矿浆为20,温度60℃~70℃,时间3h,终点酸浓度20g/L,液固比7:1,机械搅拌转速为300r/min的条件下进行高浸。
6、高浸结束后料浆和气浮泡沫或氧化锌原矿进行联浸,联浸条件为60℃~70℃,浸出时间2h,浸出终点PH值4.5~5.0,浸出液固比7:1,联浸搅拌转速200r/min。
7、联浸结束后压滤,滤液返回到调浆,滤渣进行水洗,逆流洗涤3次,洗涤液固比为3:1,洗液返回高浸,洗渣堆存。
本实施例中锌浸出率为97.83%,浸出矿浆过滤性好,浸出液中Fe2+浓度由1.85g/L降低到1.31g/L,渣锌为0.38%。
实施例3
1、用联浸压滤液和自来水一起对浮选氧化锌精矿进行调浆,调浆后浆料L:S为2:1,调浆后浆料温度10℃。
2、在调浆料中通入压缩空气进行气浮预脱泡,矿浆进入中性浸出,泡沫进入联浸。其中,P气压/P矿浆为98,刮板转速为500r/min。
3、预脱泡沫矿浆在P气压/P矿浆为95,温度70℃~90℃,时间6h,终点PH值4.5~5.5,液固比10:1,机械搅拌转速为200r/min的条件下浸出。
4、中性浸出浓密,底流液固比3:1,上清液经净化、电积、熔铸后制备锌锭,其净化除Zn、Co、Cu、Fe及有机物与传统工艺流程相同,电积和熔铸工序也同传统工序。
5、浓密底流配入硫酸和洗液,在P气压/P矿浆为20,温度60℃~70℃,时间2h,终点酸浓度18g/L,液固比7:1,机械搅拌转速为180r/min的条件下进行高浸。
6、高浸结束后料浆和气浮泡沫或氧化锌原矿进行联浸,联浸条件为60℃~70℃,浸出时间1h,浸出终点PH值4.5~5.0,浸出液固比3:1,联浸搅拌转速150r/min。
7、联浸结束后压滤,滤液返回到调浆,滤渣进行水洗,逆流洗涤3次,洗涤液固比为3:1,洗液返回高浸,洗渣堆存。
本实施例中锌浸出率为99.13%,浸出矿浆过滤性好,浸出液中Fe2+浓度由2.1g/L降低到1.27g/L,渣锌为0.41%。
实施例4
1、用联浸压滤液和自来水一起对浮选氧化锌精矿进行调浆,调浆后浆料L:S为10:1,调浆后浆料温度90℃。
2、在调浆料中通入压缩空气进行气浮预脱泡,矿浆进入中性浸出,泡沫进入联浸。其中,P气压/P矿浆为60,刮板转速为300r/min。
3、预脱泡沫矿浆在P气压/P矿浆为48,温度30℃~40℃,时间10h,终点PH值4.5~5.5,液固比5:1,机械搅拌转速为60r/min的条件下浸出。
4、中性浸出浓密,底流液固比2.1:1,上清液经净化、电积、熔铸后制备锌锭,其净化除Zn、Co、Cu、Fe及有机物与传统工艺流程相同,电积和熔铸工序也同传统工序。
5、浓密底流配入硫酸和洗液,在P气压/P矿浆为15,温度60℃~70℃,时间2h,终点酸浓度18g/L,液固比5:1,机械搅拌转速为300r/min的条件下进行高浸。
6、高浸结束后料浆和气浮泡沫或氧化锌原矿进行联浸,联浸条件为60℃~70℃,浸出时间1h,浸出终点PH值4.5~5.0,浸出液固比6:1,联浸搅拌转速200r/min。
7、联浸结束后压滤,滤液返回到调浆,滤渣进行水洗,逆流洗涤3次,洗涤液固比为5:1,洗液返回高浸,洗渣堆存。
本实施例中锌浸出率为97.68%,浸出矿浆过滤性好,浸出液中Fe2+浓度由2.35g/L降低到1.37g/L,渣锌为0.41%。
Claims (8)
1.一种提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法包括调浆、预脱泡、中性浸出、浓密和后处理步骤,具体包括:
A、调浆:将待处理浮选氧化锌精矿进行调浆得到调浆液a;
B、预脱泡:将调浆液a采用压缩气和机械搅拌进行预脱泡得到物料b;
C、中性浸出:将物料b进行中性浸出得到矿浆c;
D、浓密:将矿浆c经浓密后得到上清液d和底流e;
E、后处理:
1)将上清液d经净化、电积、熔铸得到锌锭;
2)底流e经高浸、联浸、压滤后得到滤液f和滤渣g;滤液f返回调浆步骤;滤渣g经水洗涤后得到洗渣h和洗液i,洗渣h进行堆存;洗液i返回高浸步骤。
2.根据权利要求1所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于A步骤中所述的调浆液a的浓度为0.1g/L~10g/L,液固比为(2~10):1。
3.根据权利要求1所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于B步骤中所述的压缩气为含氧量>5%的压缩气。
4.根据权利要求1或3所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于所述的压缩气为氧气与二氧化碳、氮气、氦气、氩气中一种或几种组成。
5.根据权利要求1所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于B步骤中P气压/P矿浆=1.1~100。
6.根据权利要求1所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于B步骤中机械搅拌的转速为1~500r/min。
7.根据权利要求1所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于C步骤中所述的中性浸出的压缩气体为N2、空气、CO2之一或者多种组合,其P气压/P矿浆为1.1~100,浸出温度为10~90℃,浸出时间1h~10h,浸出酸浓度大于15~25g/L,浸出终点PH值4.5~6.0,浸出液固比3:1~10:1,机械搅拌转速为20r/min~1000r/min。
8.根据权利要求1所述的提取浮选氧化锌精矿中锌的方法,其特征在于E步骤2)中联浸的温度为10~90℃,浸出时间0.5~5h,浸出终点PH值4.5~6.0,浸出液固比2:1~10:1,联合浸出搅拌转速20r/min~1000r/min。
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