李積偉
(青海西豫有色金屬有限公司,青海 格爾木 816000)
目前,有色金屬來源主要有兩個方面,其一是原礦,其二是精礦。雖然火法冶煉比較成熟,且有色金屬回收率比較高,但造成的環(huán)境污染也比較嚴(yán)重,設(shè)備投資成本大。為響應(yīng)國家“低碳、環(huán)保、節(jié)能、綠色”生產(chǎn)的號召,逐步用全濕法冶煉工藝卻帶了火法冶煉,在環(huán)境保護方面取得的效果更加顯著?;诖?,開展有色金屬全濕法冶煉工藝的研究就顯得尤為必要。
(1)原礦。原礦包括:鉛礦、黃鐵礦、菱鐵礦石、綠泥礦石、石英等,原礦中有色金屬組份包括:鉛21.53%,鋅5.74%,銅0.094%,硫酸硅24.14%,三氧化二鋁2.41%,三氧化二鐵19.35%(全鐵),銀793g/t,金0.08g/t[1]。
(2)精礦。精礦主要為方解石,如果直接采用全濕法冶煉工藝,會大幅度提升酸性浸出劑使用量。而通過浮選之后,則可以有效剔除方解石,既能獲得高精度銀精礦和鉛精礦,又能獲得鋅精礦。其中含有鉛、銀精礦的主要礦物包括:方鉛礦、黃鐵礦、閃鋅礦等,其粒度為98%0.075mm。
(1)三價鐵離子的濃度和用量。100g精礦中,含有鉛是44.27%,鋅7.79%,銀1720×10-6g,如果按照20%的礦漿濃度降低煮沸,并充分?jǐn)嚢杞?.0h,就可以獲知三價鐵離只濃度和用量對有色金屬金屬浸出率的的影響,具體情況如下:
浸出劑組成濃度為三價鐵離子50g/L,氯化鈉200g/L,鹽酸為5mL時,鉛的浸出率為86.4%,鋅的浸出率為69.3%,銀的浸出率為74.5%;浸出劑組成濃度為三價鐵離子100g/L,氯化鈉200g/L,鹽酸為5mL時,鉛的浸出率為98.6%,鋅的浸出率為83.2%,銀的浸出率為86.2%;浸出劑組成濃度為三價鐵離子150g/L,氯化鈉200g/L,鹽酸為5mL時,鉛的浸出率為99.9%,鋅的浸出率為87.4%,銀的浸出率為88.9%;浸出劑組成濃度為三價鐵離子200g/L,氯化鈉200g/L,鹽酸為5mL時,鉛的浸出率為99.3%,鋅的浸出率為89.1%,銀的浸出率為88.6%。
從這幾組數(shù)據(jù)中可以看出,理論量的三價鐵離子濃度,難以獲得理想浸出指標(biāo)。但由于二價鐵離子可再生重復(fù)利用,選擇三價鐵離子的濃度150g/L即可滿足實際要求,通過濃度過大,會增加溶液的粘度,增大過濾的難度[2]。
(2)三價鐵離子用量、濃度和浸出時間。三價鐵離子和銀、鉛、鋅硫化礦可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)平衡和三價鐵離子的實際用量及濃度皆有非常密切的關(guān)系。100g精礦中,含有鉛是44.27%,鋅7.79%,銀1720×10-6g,如果按照20%的礦漿濃度,在90℃~100℃狀態(tài)下加熱攪拌。三價鐵離子在150g/L濃度下,30min時,鉛的浸出率為89.8%,鋅的浸出率為87.5%,銀的浸出率為79.8%;45min時,鉛的浸出率為96.7%,鋅的浸出率為92.8%,銀的浸出率為86.2%;60min時,鉛的浸出率為98.8%,鋅的浸出率為94.8%,銀的浸出率為89.2%。從這幾組數(shù)據(jù)中可以,浸出時間在60min時,即可獲得良好浸出率。
(3)氯化鈉濃度和酸度。在有色金屬全濕法冶煉工藝中,通過氯化鈉可提供充裕的氯根,促使溶出的氯化鉛能夠氯鉛絡(luò)合物的形式存在,以提升氯化鉛的溶解度及鉛的浸出率[3]。氯化鉛在氯化鈉溶液中溶解度如下:氯化鈉濃度為0g/L時,在13℃時,氯化鉛的溶解度為7g/L,在50℃時,溶解度為11g/L,在100℃時,溶解度為21g/L;氯化鈉濃度為40時,在13℃時,氯化鉛的溶解度為1g/L,在50℃時,溶解度為4g/L,在100℃時,溶解度為13g/L;氯化鈉濃度為40g/L時,在13℃時,氯化鉛的溶解度為0g/L,在50℃時,溶解度為4g/L,在100℃時,溶解度為13g/L。
氯化鈉濃度為80g/L時,在13℃時,氯化鉛的溶解度為7g/L,在50℃時,溶解度為11g/L,在100℃時,溶解度為21g/L;氯化鈉濃度為100g/L時,在13℃時,氯化鉛的溶解度為0g/L,在50℃時,溶解度為5g/L,在100℃時,溶解度為15g/L;氯化鈉濃度為140g/L時,在13℃時,氯化鉛的溶解度為1g/L,在50℃時,溶解度為7g/L,在100℃時,溶解度為21g/L。
酸度是高鐵飽和氯化鈉溶液浸鉛過程中,一個非常重要的指標(biāo),需要嚴(yán)格控制,避免三價鐵離子水解沉淀,才能獲得良好的浸出效果。
(4)浸出溫度。在全濕法冶煉工藝中,高鐵飽和氯化鈉溶浸出鉛、鋅、銀硫化物礦時,不但會生成氯絡(luò)合物、氯化鉛、氯銀化合物等。同時也會生成大量硫元素。如果全濕法冶煉時溫度過低,硫元素會附著在硫化物礦粒之上,甚至?xí)纬杀容^牢固阻隔層,降低反應(yīng)速率[4]。溫度對金屬浸出率的影響情況為:在浸出時間恒定為60min條件下,浸出溫度為13℃時,鉛的浸出率為40.1%,鋅的浸出率為32.4%,銀的浸出率為31.6%;浸出溫度為68℃時,鉛的浸出率為79.2%,鋅的浸出率為68.5%,銀的浸出率為69.3%;浸出溫度為90℃時,鉛的浸出率為98.5%,鋅的浸出率為92.7%,銀的浸出率為84.9%;浸出溫度為102℃時,鉛的浸出率為99.7%,鋅的浸出率為95.6%,銀的浸出率為87.6%。從這幾組數(shù)據(jù)中可以看出100g精礦中,加熱溫度需要超過90℃,才能保證浸出效果。
(1)浸出工序控制指標(biāo)??刂埔汗瘫葹?:1,酸性高鐵飽和氯化鈉中含三價鐵離子的濃度為150g/L,浸取溫度要大于90℃,浸出時間不能低于1.5h。在有色金屬中應(yīng)用全濕法冶煉工藝,銀的浸出率為89.6%,鉛的浸出率為99.8%,鋅的浸出率為96.7%。脫硫渣得率為16%,脫硫率超過96.4%[5]。
(2)成本低。高鐵飽和了氯化鈉浸出劑容易獲得,成本比較低,通過電解廢水就可以再生,并且可以重復(fù)使用,大大降低了成本。
綜上所述,本文結(jié)合理論實踐,研究了有色金屬全濕法冶煉工藝,研究結(jié)果表明,在有色金屬冶煉中,應(yīng)用全濕法冶煉工藝比火法冶煉的優(yōu)勢更加明顯,不但環(huán)保安全,而且效率比較高,成本低。需要將液固比嚴(yán)格控制在4:1,酸性高鐵飽和氯化鈉中含三價鐵離子的濃度為150g/L,浸取溫度要大于90℃,浸出時間不能低于1.5h,即可滿足有色金屬冶煉要求。