CN1584072A - 高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法 - Google Patents

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王吉坤
周廷熙
戴德文
杨洪枝
吴锦梅
嵇晓沧
张安福
冯桂林
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Abstract

本发明涉及一种高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法。该方法通过将高铁硫化锌精矿、锌电积废液、纯度90％以上的氧气加入卧式加压釜中，并控制浸出温度、压力，直接浸出高铁硫化锌精矿。浸出后期，部分铅矿物浸出形成的硫酸铅和补加的沉淀剂与硫酸铁生成铁渣，实现锌的选择性浸出。本方法在保证锌充分浸出的前提下，有效实现锌、铁分离。铁浸出产生的硫酸铁，间接浸出锌，加速了锌的浸出。硫以元素硫形态进入渣中，通过成熟工艺回收，彻底消除烟气污染，炼锌主体工艺不受硫酸市场制约。

Description

高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法
技术领域
本发明属于锌精矿的冶炼方法，更具体的说，涉及一种高铁硫化锌精矿的浸出方法
背景技术
铁闪锌矿是闪锌矿在成矿过程中，铁以类质同相取代闪锌矿晶格上的锌而形成的含锌、铁、硫的矿物，在选矿过程中无法将铁脱除，使产出的锌精矿含锌低(锌低于48％)，含铁高(铁10％以上)，因此，将此类锌精矿称为高铁硫化锌精矿。
高铁硫化锌精矿采用“沸腾焙烧——焙砂中性浸出”的传统湿法炼锌工艺处理时，由于焙烧过程中形成铁酸锌包裹体，中性浸出时，锌浸出率低于80％。浸出渣采用高温、高酸浸出时，可以使锌浸出率提高到95％以上，但80％以上的铁也同时浸出，无法实现锌的选择性浸出，以及锌、铁分离，需要经过除铁净化，由于铁浸出率高，除铁工序需要设备多，渣量大，净化成本高，使浸出的锌损失到铁渣中。因而，处理工艺复杂，锌回收率低，铁的存在干扰了锌的有效回收。
高铁硫化锌精矿在焙烧过程中产生的二氧化硫烟气经过制酸回收，但在硫酸供应过剩地区，主体炼锌工艺受到硫酸市场的制约，特别是无耗酸工业的地区，“焙烧——浸出”炼锌工艺存在很大的局限性。
上述工艺的不足是锌浸出率低；无法实现锌的选择性浸出；铁的存在干扰了锌的有效回收，并且在硫酸过剩地区和无耗酸工业的地区，主体炼锌工艺受到硫酸市场的制约。
发明内容
本发明克服了现有方法的不足，提供了一种锌浸出率高、实现锌的选择性浸出、炼锌主体工艺不受硫酸市场制约的高铁硫化锌精矿冶炼方法。
实现本发明的步骤是：
(1)、将高铁硫化锌精矿、含硫酸120g/l～140g/l锌电积废液、纯度90％以上的氧气加入卧式加压釜中，控制浸出温度100℃～140℃，压力1.0MPa～1.4MPa条件下，直接浸出高铁硫化锌精矿。
(2)、高铁硫化锌精矿部分铅矿物浸出形成的硫酸铅在浸出后期与硫酸铁反应生成铅铁沉淀，将铁固定在渣中。
(3)、浸出后期，补加沉淀剂与硫酸铁生成铁渣，将铁沉淀在渣中，实现锌的选择性浸出；
高铁硫化锌精矿[αZn·βFe]S中硫、锌、铁的浸出反应式为：
锌自催化的反应式为：
硫化铅与硫酸铁反应形成铅铁沉淀的反应式为：
其中：高铁硫化锌精矿是含锌矿物为铁闪锌矿，铁闪锌矿的含量在精矿中占70％以上、含铁10％～20％、含锌40％～50％；采用的加压釜为内衬耐酸砖或钛的卧式加压釜，该釜分为四个隔室或五个隔室，容积为10m3～200m3；生成铅铁沉淀的硫酸铅是精矿中铅矿物加压浸出产生的。浸出后期补加的沉淀剂的化学成分是硫酸钾或硫酸钠。
有益效果
加压自催化选择性浸出是在加压状态下，将浸出温度提高到100℃～140℃，用锌电积废液中的硫酸直接浸出高铁硫化锌精矿中的锌，将焙烧——浸出工艺中的焙烧、收尘、浸出、净化集中在加压浸出过程中完成，使工艺简化，过程强化，实现硫化锌精矿的高效直接浸出。
在加压浸出过程中，由于高铁硫化锌精矿中([αZn·βFe]S)的硫按(1)式转化为元素硫，经浮选、热熔过滤等成熟工艺处理后，便于储存和运输，彻底消除烟气污染，因此，高铁硫化锌精矿加压浸出是一种清洁生产工艺，主体工艺不受硫酸市场的制约。
     (1)
在加压浸出过程中，高铁硫化锌精矿中的锌按(1)式直接被硫酸浸出，直接浸出也使高铁硫化锌精矿中的铁浸出，并形成硫酸亚铁。硫酸亚铁[FeSO4]按(2)式进一步氧化为硫酸铁[Fe2(SO4)3]，硫酸铁与高铁硫化锌精矿矿中的硫化锌成分按(3)式反应，实现锌的间接浸出。并将硫酸铁还原为硫酸亚铁，硫酸亚铁再按(2)式反应再生，因此，高铁硫化锌精矿中的铁浸出后，作为传递氧的载体，加速了高铁硫化锌精矿中铁的自催化浸出锌。
                 (2)
                    (3)
在加压浸出过程中，精矿中的硫化铅矿物按(4)式发生反应，待锌浸出结束后，浸出矿浆的酸度降低，(4)式产生的硫酸铅与按反应(2)产生的硫酸铁产生化学反应，形成铅铁矾，使铁沉淀在渣中，铅铁矾的反应方程式为(5)式。在浸出后期，加入适量的硫酸钠或硫酸钾，将硫酸铁进一步形成黄钠铁矾或黄钾铁矾沉淀到渣中，使浸出液中的铁降到3克/升以下的浓度。含铁量和中浸液成分相近，可直接采用与中性浸出液相同的后续工序处理。实现锌的选择性浸出，达到锌铁分离的目的。
          (4)
   (5)
具体实施例
实施例1、高铁硫化锌精矿的含铁量10％，废电解液含硫酸120g/l
含铁10％高铁硫化锌精矿与含硫酸120g/l废电解液混合后，用加压泵连续加入压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在100℃～140℃，连续通入氧气，维持釜内压力1.2MPa，进行高铁硫化锌精矿的加压浸出，浸出时间90分钟。在加压釜最后一室加入硫酸钠，进一步沉淀硫酸铁。
锌浸出率96.8％、铁浸出率25.4％、硫转化率77.3％，浸出液含锌137g/l。
实施例2、高铁硫化锌精矿的含铁量20％，废电解液含硫酸120g/l
含铁20％高铁硫化锌精矿与含硫酸120g/l废电解液混合后，用加压泵连续加入压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在100℃～140℃，连续通入氧气，维持釜内压力1.2MPa，进行高铁硫化锌精矿的加压浸出，浸出时间90分钟。在加压釜最后一室加入硫酸钠，进一步沉淀硫酸铁。
锌浸出率95.7％、铁浸出率27.3％、硫转化率75.3％，浸出液含锌130g/l。
实施例3、高铁硫化锌精矿的含铁量10％，废电解液含硫酸140g/l
含铁10％高铁硫化锌精矿与含硫酸140g/l废电解液混合后，用加压泵连续加入压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在100℃～140℃，连续通入氧气，维持釜内压力1.2MPa，进行高铁硫化锌精矿的加压浸出，浸出时间90分钟。在加压釜最后一室加入硫酸钠，进一步沉淀硫酸铁。
锌浸出率96.9％、铁浸出率23.8％、硫转化率78.1％，浸出液含锌141g/l。
实施例4、高铁硫化锌精矿的含铁量20％，废电解液含硫酸140g/l
含铁20％高铁硫化锌精矿与含硫酸140g/l废电解液混合后，用加压泵连续加入压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在100℃～140℃，连续通入氧气，维持釜内压力1.2MPa，进行高铁硫化锌精矿的加压浸出，浸出时间90分钟。在加压釜最后一室加入硫酸钠，进一步沉淀硫酸铁。
锌浸出率95.2％、铁浸出率26.9％、硫转化率79.4％，浸出液含锌135g/l。
实施例5、高铁硫化锌精矿的含铁量15％，废电解液含硫酸130g/l
含铁15％高铁硫化锌精矿与含硫酸130g/l废电解液混合后，用加压泵连续加入压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内温度在100℃～140℃，连续通入氧气，维持釜内压力1.2MPa，进行高铁硫化锌精矿的加压浸出，浸出时间90分钟。在加压釜最后一室加入硫酸钠，进一步沉淀硫酸铁。
锌浸出率97.0％、铁浸出率25.89％、硫转化率76.4％，浸出液含锌145g/l。

Claims (9)

1、一种高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其步骤是：
(1)、将高铁硫化锌精矿、含硫酸120g/l～140g/锌电积废液、纯度90％以上的氧气加入卧式加压釜中，控制浸出温度100℃～140℃，压力1.0MPa～1.4MPa条件下，直接浸出高铁硫化锌精矿；
(2)、高铁硫化锌精矿部分铅矿物浸出形成的硫酸铅在浸出后期与硫酸铁反应生成铅铁沉淀，将铁固定在渣中；
(3)、浸出后期，补加沉淀剂与硫酸铁生成铁渣，将铁沉淀在渣中，实现锌的选择性浸出；
高铁硫化锌精矿[αZn·βFe]S中硫、锌、铁的浸出反应式为：
锌自催化的反应式为：
硫化铅与硫酸铁反应形成铅铁沉淀的反应式为：
2、根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的高铁硫化锌精矿是含锌矿物为铁闪锌矿，铁闪锌矿的含量在精矿中占70％以上；
3、根据权利要求1或2所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的高铁硫化锌精矿含铁10％～20％；
4、根据权利要求1或2所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的高铁硫化锌精矿含锌40％～50％；
5、根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的卧式加压釜为内衬耐酸砖或钛的卧式加压釜。
6、根据权利要求1或5所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的卧式加压釜为四个隔室或五个隔室；
7、根据权利要求1或5或6所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的卧式加压釜的容积为10m3～200m3；
8、根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的生成铅铁沉淀的硫酸铅是精矿中铅矿物加压浸出产生的；
9、根据权利要求1所述的高铁硫化锌精矿的加压自催化选择性浸出方法，其特征是：所述的补加沉淀剂的化学成分是硫酸钾或硫酸钠。
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