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        硫化鋅精礦氧壓酸浸試驗研究

        2018-03-05 00:39:16胡運梅
        長春師范大學(xué)學(xué)報 2018年2期
        關(guān)鍵詞:實驗

        胡運梅

        (長春師范大學(xué),吉林長春 130032)

        濕法煉鋅是當前的主導(dǎo)煉鋅方法,包括常規(guī)濕法煉鋅和全濕法煉鋅。全濕法煉鋅是在硫化鋅精礦直接加壓浸出技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的,省去了常規(guī)濕法煉鋅工藝中的焙燒和制酸工序[1-2]。因此,全濕法氧壓浸出工藝更具優(yōu)勢。氧壓浸出工藝在經(jīng)濟效益、環(huán)境保護、操作方法等方面都要優(yōu)于傳統(tǒng)工藝,對高鐵閃鋅礦和含鉛的鋅精礦適應(yīng)性強,與常規(guī)濕法煉鋅工藝相比,無需建設(shè)配套的焙燒車間和制酸車間,環(huán)境效益好,該工藝具有操作流程簡單,原料消耗小,浸出率高等[3-4]。

        1 基本原理

        氧壓酸性浸出的工藝中,硫化鋅精礦在高溫情況下通過加壓,氧化成穩(wěn)定的硫酸鋅液相[5]。硫化鋅精礦和一定濃度的硫酸在固定的條件下產(chǎn)生反應(yīng),精礦中的硫被直接氧化以單質(zhì)的形式進入渣中,鋅從精礦中浸出成為可溶于水的鹽。

        2 實驗結(jié)果與討論

        2.1 浸出時間對浸出率的影響

        試驗條件:浸出溫度150 ℃、氧氣分壓500 kPa、液固比=3∶1、C(H2SO4)=200 g/L、轉(zhuǎn)速700 r/min、木質(zhì)素磺酸鈣0.5%。浸出率隨浸出時間結(jié)果如圖1所示。

        圖1 浸出時間對浸出率的影響

        在圖1中可以發(fā)現(xiàn),浸出時間在20~60 min時,隨著時間增長,鋅的浸出率迅速提高至約90%,當浸出時間在60~90 min時,鋅浸出率仍有所增長,但是增長速度明顯變慢。所以考慮浸出效率,鋅的最適宜浸出時間為60 min。

        2.2 溫度對浸出率的影響

        試驗條件:在氧氣分壓500 kpa、液固比=3∶1、C(H2SO4)=200 g/L、轉(zhuǎn)速700 r/min、木質(zhì)素磺酸鈣0.5%的條件下,浸出時間60 min,在不同溫度條件下的鋅浸出結(jié)果如圖2所示。

        圖2 溫度對浸出率的影響

        由圖2可以看出,開始浸出反應(yīng)時,鋅的浸出率隨著溫度升高而增大,在150 ℃時浸出率達到88%以上。當溫度在超過150 ℃之后,鋅的浸出率增長緩慢,這是因為硫化鋅的浸出反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度過高不利于反應(yīng)的進行。綜合考慮,本實驗適宜溫度取150 ℃。

        2.3 硫酸起始濃度的影響

        試驗條件:浸出溫度150 ℃、浸出時間60 min、氧氣分壓500 kPa、液固比=3∶1、轉(zhuǎn)速700 r/min、木質(zhì)素磺酸鈣0.5%。實驗結(jié)果如圖3所示。

        圖3 硫酸起始濃度對鋅浸出率的影響

        由圖3可以看出,硫酸起始濃度在低于160 g/L時,對于鋅的浸出率增長比較明顯,起始硫酸濃度在160 g/L以上時,鋅的浸出率變化很小。綜合考慮浸出成本與浸出效率,選取硫酸起始濃度為160 g/L。

        2.4 氧分壓的影響

        實驗條件:浸出溫度150 ℃、浸出時間60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、轉(zhuǎn)速700 r/min、木質(zhì)素磺酸鈣0.5%,在不同氧分壓條件下實驗結(jié)果如圖4所示。

        圖4 浸出率隨氧分壓變化圖

        由圖4可以看出,氧分壓與浸出速度成正比。氧分壓的增加使氧溶解于液相的濃度增加,使礦石與氧氣反應(yīng)更完全。

        2.5 精礦粒度的影響

        實驗條件:實驗溫度150 ℃、實驗時間60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、轉(zhuǎn)速700 r/min。木質(zhì)素磺酸鈣0.5%,不同篩分粒度對鋅浸出率的影響如表1所示。

        表1 不同篩分粒度對鋅浸出率的影響

        從實驗結(jié)果可以得出,硫化鋅精礦的粒度對氧壓浸出的浸出率影響很大,精礦的粒度越小,其比表面積越大,越有利于氣固反應(yīng)的進行。

        2.6 添加添加劑的影響

        實驗條件:實驗溫度150 ℃、實驗時間60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、轉(zhuǎn)速700 r/min。不同木質(zhì)素磺酸鈣添加量對浸出率的影響結(jié)果如圖5所示。

        圖5 木素磺酸鈣占礦量百分含量對浸出率的影響

        由圖5可以看出,在沒有添加劑情況下,鋅的浸出率只有50%左右,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是出現(xiàn)了明顯硫包裹現(xiàn)象,當加入0.2%的木素磺酸鈣后,鋅浸出率明顯提高,增長很快,說明添加劑大大解決了硫覆蓋在礦石表面阻止反應(yīng)的情況。當木素磺酸鈣含量在0.2%~0.5%時,浸出率上下浮動不大。

        3 結(jié)論

        通過實驗研究表明,對于硫化鋅精礦氧壓酸浸的工藝的適宜條件:浸出溫度150 ℃,浸出時間60 min,硫酸起始濃度160 g/L,氧分壓700 kPa,添加劑木素磺酸鈣占礦量的0.2%,精礦粒度400目,鋅的浸出率可以達到90%以上。

        [1]李有剛,李波.鋅氧壓浸出工藝現(xiàn)狀及技術(shù)進展[J].中國有色冶金金,2010(3):306-308.

        [2]董英.高鐵硫化鋅精礦冶煉工藝探討[J].云南冶金,2000(4):26-29.

        [3]徐志峰,邱定蕃,盧惠民,等.鋅精礦氧壓酸浸過程的研究進展[J].有色金屬工程,2005(2):101-105.

        [4]夏光祥,方兆珩.高鐵硫化鋅精礦直接浸出新工藝研究[J].有色金屬(冶煉部分),2001(3):8-10.

        [5]王吉坤,李存兄,李勇,等.高鐵閃鋅礦高壓酸浸過程中ZnS-FeS-H2O系的電位-pH圖[J].有色金屬(冶煉部分),2006(2):2-5.

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