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        濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討

        2017-05-11 12:35:42馬菲菲
        中國有色冶金 2017年2期
        關(guān)鍵詞:含鋅酸洗常規(guī)

        馬菲菲

        (白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠, 甘肅 白銀 730900)

        濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討

        馬菲菲

        (白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠, 甘肅 白銀 730900)

        比較了常規(guī)黃鉀鐵礬法與低污染黃鉀鐵礬法沉鐵的優(yōu)缺點(diǎn),針對常規(guī)黃鉀鐵礬法鐵礬渣含鋅高以及低污染黃鉀鐵礬法無法處理高鐵原料的問題,提出常規(guī)黃鉀鐵礬法與低污染黃鉀鐵礬法聯(lián)合沉鐵新工藝。

        濕法煉鋅; 浸出; 常規(guī)黃鉀鐵礬法; 低污染黃鉀鐵礬法; 聯(lián)合沉鐵

        1 黃鉀鐵礬法的原理和特點(diǎn)

        國內(nèi)濕法煉鋅大部分浸出采用黃鉀鐵礬工藝,主要有中性浸出、高溫高酸浸出、預(yù)中和、沉礬、酸洗等工序。采取高溫高酸在提高鋅浸出率的同時(shí),也使大量鐵進(jìn)入溶液。沉礬的主要目的是除去溶液中三價(jià)鐵離子,條件為溫度大于90 ℃, pH 1.5~1.7,同時(shí)溶液中必須具有一定濃度的K+、Na+、NH4+(工業(yè)生產(chǎn)一般使用硫酸鈉、硫酸氫鈉或碳銨較多),在反應(yīng)6~8h后,形成鐵礬,達(dá)到沉鐵的目的。反應(yīng)方程式如下:

        Me2SO4+3Fe2(SO4)3+12H2O→

        2MeFe3(SO4)2(OH)6+6H2SO4

        (1)

        由反應(yīng)式(1)可知,該沉鐵過程屬于放酸反應(yīng),即隨著反應(yīng)的進(jìn)行,礦漿酸度隨時(shí)都在發(fā)生變化。因此,黃鉀鐵礬法有兩種:常規(guī)黃鉀鐵礬法和低污染黃鉀鐵礬法。常規(guī)黃鉀鐵礬法是指沉礬工序加入鋅焙砂,中和沉鐵過程中不斷放出的酸,來滿足沉鐵工藝pH值1.5的條件。低污染黃鉀鐵礬工藝主要是通過調(diào)整預(yù)中和焙砂的加入量,控制預(yù)中和的終酸,以滿足沉鐵工藝pH值1.5的條件,從而實(shí)現(xiàn)沉礬不加料,杜絕因沉礬加入焙砂造成鐵礬渣污染嚴(yán)重、不溶鋅高的問題。低污染黃鉀鐵礬工藝是在常規(guī)黃鉀鐵礬工藝基礎(chǔ)上取消了沉礬加入含鋅物料,即通過對沉礬劑的改型,使沉礬劑在起沉礬作用的同時(shí),將沉礬過程中產(chǎn)生的部分酸中和,從而保證沉礬過程中酸的平衡。

        常規(guī)黃鉀鐵礬工藝用鋅焙砂中和沉鐵過程中不斷釋放出的酸,可處理高鐵原料,但不可避免地使鋅焙砂中未溶解的鋅殘留在鐵礬渣中,造成鋅金屬的損失。低污染鉀鐵礬工藝由于沒有加入鋅焙砂,鐵礬渣含鋅較低,但沉鐵過程中不斷釋放出的酸使其無法處理高鐵原料。因此,研究低污染黃鉀鐵礬與常規(guī)黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝具有現(xiàn)實(shí)意義。

        2 生產(chǎn)實(shí)踐

        西北鉛鋅冶煉廠年產(chǎn)10萬t電鋅,采用黃鉀鐵礬法的濕法煉鋅工藝。近幾年的生產(chǎn)經(jīng)歷了由低污染黃鉀鐵礬工藝改為常規(guī)黃鉀鐵礬工藝,再由常規(guī)黃鉀鐵礬工藝改為低污染黃鉀鐵礬法與常規(guī)黃鉀鐵礬法聯(lián)合沉鐵的過程。

        2.1 低污染黃鉀鐵礬工藝

        2.1.1 存在問題

        西北鉛鋅冶煉廠是國內(nèi)第一家采用黃鉀鐵礬法工藝的鋅冶煉廠,受當(dāng)時(shí)工藝認(rèn)識及設(shè)備選型的局限,浸出系統(tǒng)設(shè)備能力比較小。采用低污染黃鉀鐵礬工藝,鐵礬渣含鋅較低,但沉礬時(shí)間不足,系統(tǒng)沉鐵能力不足,僅為10 g/L,沉礬上清鐵升高,導(dǎo)致中浸上清率較低,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。為了保證沉礬后液鐵含量達(dá)標(biāo),只好使預(yù)中和過程中礬渣大量早熟。大量鐵礬渣進(jìn)入預(yù)中和底流,并隨其返回酸浸,與酸浸工序鉛銀渣混合,兩渣互混,導(dǎo)致鐵礬渣量變小,鉛銀渣量變大,有價(jià)金屬無法得到有效回收。表1為系統(tǒng)沉鐵能力,表2為浸出兩渣成分。

        表1 系統(tǒng)沉鐵能力

        表2 低浸染黃鉀鐵礬工藝浸出兩渣成分

        2.1.2 問題分析

        2.1.3 解決方案

        (2)沉礬系統(tǒng)適量增加焙砂,調(diào)節(jié)pH值至沉鐵酸度控制范圍,即采用常規(guī)黃鉀鐵礬工藝。

        (3)若系統(tǒng)陽離子濃度降下來,將預(yù)中和底流由一段酸浸改為進(jìn)入沉礬工序,杜絕早熟的鐵礬進(jìn)入酸浸工序與鉛銀渣互混。

        2.2 常規(guī)黃鉀鐵礬工藝

        2.2.1 存在問題

        采用常規(guī)黃鉀鐵礬工藝,浸出兩渣得到徹底分離,鉛銀渣中的Pb由原來的2%富集到8%~12%左右,F(xiàn)e由原來的22%下降到了10%以下,Ag的富集比達(dá)到了3~5倍。但鐵礬渣含鋅有較大幅度上升,達(dá)到了5%~6%。浸出兩渣成分見表3。

        表3 常規(guī)黃鉀鐵礬工藝浸出兩渣成分

        2.2.2 問題分析

        常規(guī)黃鉀鐵礬工藝通過加入鋅焙砂中和沉鐵過程中不斷放出的酸,以達(dá)到沉礬沉鐵的條件,渣中鋅的浸出主要依靠于鐵礬渣酸洗工序,酸洗工序始酸一般控制在80~90 g/L。隨著優(yōu)質(zhì)礦源的減少,鋅精礦含鐵不斷上升,達(dá)到了11%左右,鐵礬渣的渣量大幅上升,酸洗設(shè)備能力不足問題更加凸顯,渣含鋅大幅上升。

        2.3 低污染黃鉀鐵礬與常規(guī)黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵

        2.3.1 改進(jìn)方案

        為了降低浸出兩渣含鋅,同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩渣分離,克服兩種黃鉀鐵礬沉鐵法的缺點(diǎn),采用低污染黃鉀鐵礬與常規(guī)黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝,即:在高鐵礦情況下,分兩段沉鐵,第一段采用常規(guī)黃鉀鐵礬法沉鐵,第二段采用低污染黃鉀鐵礬法沉鐵。具體方案如下:

        (1)第一段采用常規(guī)黃鉀鐵礬法沉鐵,加入焙砂及碳銨,確保一段沉鐵后液Fe<10 g/L,濃密底流進(jìn)入礬渣酸洗工序;第二段采用低污染黃鉀鐵礬法沉鐵,加入碳銨與中和劑碳酸鈣,確保二段沉鐵后液Fe<2 g/L,所得鐵礬渣為純凈鐵礬渣,底流不需要酸洗,與酸洗濃密底流混合后壓濾。

        (2)酸洗工序僅處理常規(guī)黃鉀鐵礬產(chǎn)生的鐵礬渣,渣量減少,同時(shí)延長常規(guī)黃鉀鐵礬沉鐵時(shí)間,確保預(yù)中和上清鐵控制在10 g/L以下。因此,原預(yù)中和槽(120 m3,2臺)改為常規(guī)黃鉀鐵礬產(chǎn)生礬渣的酸洗槽,原酸洗槽(120 m3,3臺)改為一段沉礬槽。

        (3)碳銨的漿化液選用Ⅰ段上清,以減少系統(tǒng)循環(huán)流量,沉礬晶種由沉礬系統(tǒng)提供。

        改進(jìn)后的工藝流程見圖1。

        圖1 常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝流程圖

        2.3.2 運(yùn)行效果

        采用常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝,系統(tǒng)沉鐵能力有了一定程度提高,基本實(shí)現(xiàn)了浸出兩渣的完全分離,且鐵礬渣含鋅有很大程度降低。系統(tǒng)沉鐵效果與浸出兩渣指標(biāo)分別見表4、表5。

        表4 浸出系統(tǒng)工藝控制參數(shù)與沉礬沉鐵效果 g/L

        分析表4中Fe濃度數(shù)據(jù)可知,Ⅰ段酸浸工序基本沒有鐵礬早熟,并完全滿足系統(tǒng)沉鐵要求。

        從表中看出,通過常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯(lián)合沉鐵,浸出兩渣已實(shí)現(xiàn)完全分離,鉛銀渣中鉛富集至9%,鐵降至10%以內(nèi),鉛銀渣中鐵主要以未裂解的鐵酸鋅存在,銀的富集比增長3~4倍。同時(shí),鐵礬渣含鋅有了較大幅度下降,達(dá)到4%左右。

        3 結(jié)論

        目前,國內(nèi)濕法煉鋅行業(yè)沉礬工序或者采用單一的低污染黃鉀鐵礬沉鐵工藝,或者采用常規(guī)黃鉀鐵礬沉鐵工藝。常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯(lián)合沉鐵工藝在國內(nèi)具有創(chuàng)新性和先進(jìn)性,不僅解決了鐵礬渣含鋅高的問題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了浸出兩渣完全分離。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證,該工藝是成功的。

        表5 常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯(lián)合工藝鉛銀渣、鐵礬渣主要金屬含量

        注:由于鋅精礦Ag品位較低,故鉛銀渣含Ag較低。

        常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯(lián)合沉鐵工藝雖然解決了鐵礬渣含鋅高問題,實(shí)現(xiàn)了兩渣分離,但采用碳酸鈣作為低污染黃鉀鐵礬的沉鐵劑,造成系統(tǒng)鈣上升,導(dǎo)致出現(xiàn)鈣鎂結(jié)晶等問題。中和劑的選擇將是下一步的研究方向。

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        MA Fei-fei

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        zinc hydrometallurgy; leaching; conventional jarosite process; low-pollution jarosite process; combined iron precipitation

        馬菲菲(1988—), 女, 陜西南鄭人, 大學(xué)本科學(xué)歷, 助理工程師, 主要從事濕法冶金技術(shù)管理工作。

        2016-- 03-- 01

        TF813

        B

        1672-- 6103(2017)02-- 0019-- 04

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