孫成余， 張候文

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濕法煉鋅E.Z.針鐵礦法除鐵工藝研究

孫成余1， 張候文2

論述了E.Z.針鐵礦除鐵的方法，對鋅焙燒礦中性浸出-熱酸浸出-預(yù)中和-E.Z.針鐵礦除鐵工藝進(jìn)行研究。試驗表明，E.Z.針鐵礦除鐵工藝較傳統(tǒng)兩段浸出工藝具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

鋅冶煉； 熱酸浸出； 針鐵礦法； 除鐵

某廠鋅焙燒礦采用兩段常規(guī)浸出工藝處理，酸浸渣的渣率(相對于鋅焙燒礦)高達(dá)40%～45%，酸浸渣煙化爐處理時粉煤率高達(dá)60%，而鉛、鋅、銀回收率分別僅為90%、85%、83%，存在能耗高和鉛、鋅、銀回收率低的缺點。為了減少煙化爐處理的酸浸渣量，降低能耗，提高金屬回收率，該廠開展了酸浸渣減量化研究，進(jìn)行了鋅焙燒礦中性浸出- 熱酸浸出- 預(yù)中和- E.Z.針鐵礦除鐵工藝的試驗研究。

1 試驗部分

1.1 試驗試劑及設(shè)備

試驗原料鋅焙燒礦的化學(xué)成分見表1，粒度分布見表2。試驗試劑有：硫酸鋅，99.5%；硫酸，98%；浸出原液，H2SO4165 g/L、Zn 50 g/L，用硫酸鋅、硫酸加自來水配制；稀釋液——硫酸鋅溶液，Zn 130 g/L，用硫酸鋅加自來水配制。

表1 鋅焙燒礦化學(xué)成分 %

表2 鋅焙燒礦粒度分布

試驗設(shè)備： 5 L燒杯， KMDZKW- 42A型電熱恒溫水浴鍋，JJ- 1精密增力電動攪拌器,101型電熱鼓風(fēng)干燥箱，LT1002電子天平，量筒、pH試紙等。

1.2 試驗原理與方法

熱酸浸出- 除鐵工藝有3種，即黃鉀鐵礬法、針鐵礦法、赤鐵礦法[1-3]。黃鉀鐵礬法沉淀的pH值在1～2，銦、鍺稀散金屬不能較好地集中在除鐵后液或鐵渣中，不利于稀散金屬集中回收。赤鐵礦法設(shè)備投資高，能耗高。針鐵礦法對于稀散金屬集中回收有明顯的優(yōu)勢，而且渣量比黃鉀鐵礬法少。

針鐵礦法又分為V.M.針鐵礦法和E.Z.針鐵礦法，其沉鐵原理是一樣的，都是形成FeOOH，要求[Fe3+]<1 g/L，但采用的方法不同。V.M.針鐵礦法需要先將熱酸浸出液中的三價鐵還原成二價鐵，然后再緩慢氧化為三價鐵，使[Fe3+]低于1 g/L而生成FeOOH ，該法可以在還原后液中回收稀散金屬。E.Z.針鐵礦法利用稀釋原理，將含F(xiàn)e3+高的溶液加入到不含F(xiàn)e3+的溶液中，實現(xiàn)[Fe3+]小于1 g/L而生成FeOOH[1]，該法可使稀散金屬全部富集在鐵渣中得到回收。E.Z.針鐵礦法省略了還原和氧化過程，因此較V.M.針鐵礦法流程短，能耗、投資和生產(chǎn)成本低。

該公司原料鋅焙燒礦中除了含有鋅，還含有鉛、銀、鍺等有價金屬。在實際生產(chǎn)過程中，鉛、銀在鉛冶煉過程中的回收率分別可達(dá)到99%和98%，較采用煙化爐處理的回收率高，因此將酸浸渣中的鉛銀開路到鉛銀渣中返鉛冶煉回收，可以提高鉛銀回收率。相關(guān)技術(shù)資料表明[4]，熱酸浸出鍺的浸出率不高，不利于鍺的集中回收，但該廠煙化爐鍺回收率可以達(dá)到90%，將鍺集中到渣中用煙化爐回收是可行的。

E.Z.針鐵礦除鐵工藝試驗技術(shù)路線為：中性浸出—熱酸浸出—預(yù)中和—E.Z.針鐵礦除鐵。產(chǎn)出的鉛銀渣送鉛冶煉回收鉛、銀，鍺和鋅隨鉛冶煉渣進(jìn)煙化爐回收；產(chǎn)出的針鐵礦渣送煙化爐回收鋅、鍺和少部分鉛、銀，該渣量較原兩段浸出的酸浸渣量減少一半以上，在減少渣量的同時降低了能耗；產(chǎn)出的除鐵后液雜質(zhì)含量很少，其中殘余鐵返回中性浸出用于補鐵。試驗用浸出原液代替廢電解液，主要試驗步驟包括中性浸出、熱酸浸出、預(yù)中和、E.Z.針鐵礦法除鐵，試驗流程見圖1。

圖1 試驗流程圖

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 中性浸出

用5 L燒杯裝3.5 L浸出原液浸出鋅焙燒礦，將燒杯放入KMDZKW- 42A型電熱恒溫水浴鍋控制溫度，用JJ- 1精密增力電動攪拌器攪拌。中性浸出試驗條件：溫度70 ℃，時間1 h，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，終點pH值5.2～5.4。中性浸出完成后過濾，中浸液與中浸渣分別混合均勻，中浸渣干燥后待熱酸浸出。共試驗6杯，用浸出原液21 L，處理鋅焙燒礦4 290.8 g，產(chǎn)出中浸液19.6 L，中浸渣1 939.4 g。中浸液和中浸渣的化學(xué)成分見表3和表4。

表3 中浸液化學(xué)成分

表4 中浸渣化學(xué)成分

中性浸出時，焙燒礦中79%的鋅進(jìn)入中浸液，99.9%的鐵、96.7%的鍺和幾乎全部的鉛和銀都留在中浸渣中。

2.2 熱酸浸出

用5 L燒杯裝3.25 L浸出原液浸出中浸渣500 g，將燒杯放入KMDZKW- 42A型電熱恒溫水浴鍋控制溫度，用JJ- 1精密增力電動攪拌器攪拌。熱酸浸出試驗條件：溫度90 ℃，時間4 h，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，終點酸度40～60 g/L，浸出過程不斷補充水保持燒杯內(nèi)液位。熱酸浸出完成后過濾，熱酸浸出液與鉛銀渣分別混合均勻，鉛銀渣干燥后待鉛冶煉處理。共試驗3杯，用浸出原液9.75 L，處理中浸渣1 500 g，產(chǎn)出熱酸浸出液9.53 L，鉛銀渣358 g，渣率(相對于試驗流程焙燒礦總耗量)9.0%。熱酸浸出液和鉛銀渣的化學(xué)成分見表5和表6。

表5 熱酸液化學(xué)成分

表6 鉛銀渣化學(xué)成分

經(jīng)過熱酸浸出，中浸渣中95.9%的鋅、77.0%的鍺、86.3%的鐵進(jìn)入溶液，鉛銀幾乎全部留在鉛銀渣中。

焙燒礦經(jīng)過中性浸出和熱酸浸出后，鋅、鍺和鐵的總浸出率分別達(dá)到99.1%、77.8%和86.3%。

2.3 預(yù)中和

用5 L燒杯裝4 L熱酸浸出液，將燒杯放入KMDZKW- 42A型電熱恒溫水浴鍋控制溫度，用JJ- 1精密增力電動攪拌器攪拌，加鋅焙燒礦預(yù)中和。預(yù)中和試驗條件：溫度70 ℃，時間1 h，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，終點pH值1～2。預(yù)中和結(jié)束后過濾，預(yù)中和液與預(yù)中和渣分別混合均勻，預(yù)中和渣干燥后待熱酸浸出。共試驗2杯，用熱酸浸出液8 L，處理鋅焙燒礦567 g，產(chǎn)預(yù)中和液7.87 L，產(chǎn)預(yù)中和渣198.3 g。預(yù)中和液和預(yù)中和渣化學(xué)成分見表7和表8。

表7 預(yù)中和液化學(xué)成分

表8 預(yù)中和渣化學(xué)成分

熱酸浸出液用鋅焙燒礦預(yù)中和后，僅有9.9%的鍺、2.3%的鐵、1.6%的砷沉淀入渣，說明只有少量的鍺、鐵、砷在熱酸浸出與預(yù)中和之間循環(huán)，達(dá)到了只中和酸度的目的。

2.4 E.Z.針鐵礦法除鐵

用5 L燒杯裝2 L稀釋液，將燒杯放入KMDZKW- 42A型電熱恒溫水浴鍋控制溫度，用JJ- 1精密增力電動攪拌器攪拌，預(yù)中和液裝入輸液滴瓶中并通過滴管持續(xù)均勻流入燒杯中，加入鋅焙燒礦中和硫酸。E.Z.針鐵礦除鐵試驗條件：溫度80～85 ℃，過程及終點pH值3.0～3.5，攪拌轉(zhuǎn)速300 r/min，預(yù)中和液滴入速度10～15 mL/min。每杯滴入2 L預(yù)中和液，除鐵結(jié)束過濾，并用70 ℃、pH值1.5的硫酸溶液500 mL洗渣，烘干針鐵礦渣待煙化爐處理。共試驗3杯，用稀釋液6 L、預(yù)中和液6 L，處理鋅焙燒礦463.5 g，產(chǎn)除鐵后液和洗水的混合溶液11.9 L，產(chǎn)針鐵礦渣519.1 g，渣率(相對于試驗流程焙燒礦總耗量)19.2%。除鐵后液和針鐵礦渣化學(xué)成分見表9和表10。

針鐵礦除鐵后，鐵的沉淀率達(dá)到97.5%以上，殘余的鐵返回中浸可作為補鐵劑。鍺、砷的沉淀率分別達(dá)到98.8%、99.8%，達(dá)到了凈化對鍺和砷的要求。

表9 除鐵后液化學(xué)成分

表10 針鐵礦渣化學(xué)成分 %

3 結(jié)論

(1)鋅焙燒礦經(jīng)過中性浸出和熱酸浸出后，99%以上的鋅進(jìn)入溶液，幾乎全部的鉛和銀留在鉛銀渣中，該渣送鉛冶煉回收鉛和銀后，熔渣送煙化爐進(jìn)一步回收鋅和鍺。

(2) 預(yù)中和時僅有少量的鐵、鍺、砷沉淀，不會造成雜質(zhì)循環(huán)富集。

(3) E.Z.針鐵礦法除鐵后，絕大部分鍺及雜質(zhì)砷沉淀進(jìn)入針鐵礦渣，該渣送煙化爐回收鋅、鍺及少量的鉛、銀。

(4) E.Z.針鐵礦法除鐵工藝試驗結(jié)果，鉛銀渣和針鐵礦渣的渣率分別為9.0%和19.2%，鋅的直收率達(dá)到95.5%，高于兩段浸出工藝鋅的直收率。

[1] 梅光貴,王德潤,周敬元,等.濕法煉鋅學(xué)[M].湖南:中南大學(xué)出版社,2001.

[2] 梅熾,等.鉛鋅冶金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[3] 鄧永貴，陳啟元，尹周瀾,等.鋅浸出液針鐵礦法除鐵[J].有色金屬,2010，(3)：80-84.

[4] 馬喜紅,覃文慶,吳雪蘭,等.熱酸浸出鋅浸渣中鎵鍺的研究[J].礦冶工程,2014，(2)：71-79.

(1.云南省鉛鋅資源綜合利用企業(yè)重點實驗室，云南 曲靖 655011;2.云南馳宏鋅鍺股份有限公司礦冶研究院，云南 曲靖 655011)

Research of process of E.Z. goethite removing iron in zinc hydrometallurgy

SUN Cheng-yu, ZHANG Hou-wen

The methods of E.Z. goethite removing iron were discussed, and the process of neutral leaching-hot-acid leaching-pre-neutralizing-E.Z. goethite removing iron was studied in this paper. The test results showed that the process of E.Z. goethite removing iron has obviously technical advantages than traditional two-stage leaching process.

zinc metallurgy; hot-acid leaching; goethite method; removing iron

孫成余(1971—)，云南宣威人，昆明理工大學(xué)博士研究生，高級工程師，主要研究方向鉛鋅冶金新技術(shù)。

2015- 05- 27

TF813

B

1672- 6103(2015)06- 0068- 03