湿法炼锌技术培训.doc

1 湿法炼锌中、高级工技术培训 3湿法炼锌的浸出过程 3. 1锌焙烧矿的浸出目的与浸出工艺流程 3. 1. 1锌焙烧矿浸出的目的湿法炼锌浸出过程,是以稀硫酸溶液(主要是锌电解过程产生的废电解液)作溶剂, 将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程。其原料中除锌外,一般还含有铁、铜、镉、钴、镍、砷、锑及稀有金属等元素。在浸出过程中,除锌进入溶液外,金属杂质也不同程度地溶解而随锌一起进入溶液。这些杂质会对锌电积过程产生不良影响,因此在送电积以前必须把有害杂质尽可能除去。在浸出过程中应尽量利用水解沉淀方法将部分杂质(如铁、砷、锑等)除去,以减轻溶液净化的负担。浸出过程的目的是将原料中的锌尽可能完全溶解进入溶液中,并在浸出终了阶段采取措施,除去部分铁、硅、砷、锑、锗等有害杂质, 同时得到沉降速度快、过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。浸出使用的锌原料主要有硫化锌精矿(如在氧压浸出时)或硫化锌精矿经过焙烧产出的焙烧矿、氧化锌粉与含锌烟尘以及氧化锌矿等。其中焙烧矿是湿法炼锌浸出过程的主要原料,它是由 ZnO 和其他金属氧化物、脉石等组成的细颗粒物料。焙烧矿的化学成分和物相组成对浸出过程所产生溶液的质量及金属回收率均有很大影响。 3. 1. 2焙烧矿浸出的工艺流程浸出过程在整个湿法炼锌的生产过程中起着重要的作用。生产实践表明,湿法炼锌的各项技术经济指标,在很大程度上决定于浸出所选择的工艺流程和操作过程中所控制的技术条件。因此,对浸出工艺流程的选择非常重要。为了达到上述目的,大多数湿法炼锌厂都采用连续多段浸出流程,即第一段为中性浸出,第二段为酸性或热酸浸出。通常将锌焙烧矿采用第一段中性浸出、第二段酸性浸出、酸浸渣用火法处理的工艺流程称为常规浸出流程,其典型工艺原则流程见图 3- 1。图 3- 1湿法炼锌常规浸出流程常规浸出流程是将锌焙烧矿与废电解液混合经湿法球磨之后,加入中性浸出槽中, 控制浸出过程终点溶液的 PH 值为 5. 0~ 5. 2 。在此阶段,焙烧矿中的 ZnO 只有一部分溶解,甚至有的工厂中性浸出阶段锌的浸出率只有 20% 左右。此时有大量过剩的锌焙砂存在,以保证浸出过程迅速达到终点。这样,即使那些在酸性浸出过程中溶解了的杂 2 质(主要是 Fe、 AS 、 Sb )也将发生中和沉淀反应,不至于进入溶液中。因此中性浸出的目的,除了使部分锌溶解外,另一个重要目的是保证锌与其他杂质很好地分离。由于在中性浸出过程中加入了大量过剩的焙砂矿,许多锌没有溶解而进入渣中,故中性浸出的浓缩底流还必须再进行酸性浸出。酸性浸出的目的是尽量保证焙砂中的锌更完全地溶解,同时也要避免大量杂质溶解。所以终点酸度一般控制在 1~ 5g/ L 。虽然经过了上述两次浸出过程,所得的浸出渣含锌仍有 20% 左右。这是由于锌焙砂中有部分锌以铁酸锌( ZnFe 2O 4)的形态存在, 且即使焙砂中残硫小于或等于 1% ,也还有少量的锌以 ZnS 形态存在。这些形态的锌在上述两次浸出条件下是不溶解的,与其他不溶解的杂质一道进入渣中。这种含锌高的浸出渣不能废弃,一般用火法冶金将锌还原挥发出来与其他组分分离,然后将收集到的粗 ZnO 粉进一步用湿法处理。由于常规浸出流程复杂,且生产率低,回收率低,生产成本高,随着 20世纪 60年代后期各种除铁方法的研制成功,锌焙烧矿热酸浸出法在 20世纪 70年代后得到广泛应用。现代广泛采用的热酸浸出流程见图 3- 2。图 3- 2现代广泛采用的热酸浸出流程热酸浸出工艺流程是在常规浸出的基础上,用高温(> 90℃)高酸(浸出终点残酸一般大于 30g / L )浸出代替了其中的酸性浸出,以湿法沉铁过程代替浸出渣的火法烟化处理。热酸 3湿法炼锌的浸出过程 35浸出的高温高酸条件,可将常规浸出流程中未被溶解进入浸出渣中的铁酸锌和 ZnS 等溶解,从而提高了锌的浸出率,浸出渣量也大大减少,使焙烧矿中的铅和贵金属在渣中的富集程度得到了提高,有利于这些金属下一步的回收。 3. 2影响浸出反应速度的因素锌焙烧矿用稀硫酸溶液浸出,是一个多相反应(液-固)过程。一般认为物质的扩散速度是液-固多相反应速度的决定因素;而扩散速度又与扩散系数、扩散层厚度等一系列因素有关。( 1)浸出温度对浸出速度的影响浸出温度对浸出速度的影响是多方面的。因为扩散系数与浸出温度成正比,提高浸出温度就能增大扩散系数,从而加快浸出速度;随着浸出温度的升高,固体颗粒中可溶物质在溶液中的溶解度增大,也可使浸出速度加快;此外提高浸出温度可以降低浸出液的粘度,利于物质的扩散而提高浸出速度。一些试验说明,锌焙烧矿浸出温度由 40℃升高到 80℃,溶解的锌量可增多 7. 5% 。常规湿法炼锌的浸出温度为 60~ 80℃。( 2)矿浆的搅拌强度对浸出速度的影响扩散速度与扩散层的厚度成反比,即扩散层厚