瞿運(yùn)彪 彭 偉 王振杰 劉安榮 劉洪波 鐘 波

（1.黔東南苗族侗族自治州科學(xué)技術(shù)局；2.貴州省冶金化工研究所；3.貴州省輕工業(yè)科學(xué)研究所；4.六盤水中聯(lián)工貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司）

貴州省的鉛鋅礦資源較豐富，該地區(qū)分布有大中小型鉛鋅冶煉廠數(shù)百個(gè)，其中以六盤水市最為集中［1-2］。鉛鋅礦的冶煉方法主要為火法、濕法，其中濕法冶煉會(huì)產(chǎn)生大量的鉛鋅浸出渣，此類浸出渣往往富含有價(jià)金屬，若不對(duì)該二次資源進(jìn)行合理的綜合利用，不僅會(huì)造成資源的浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境［3-5］。

目前，浸鋅渣通常采用煙化揮發(fā)—硫酸浸出聯(lián)合法來(lái)處理，但此方法存在諸多問題：首先，有價(jià)金屬在煙化揮發(fā)過程中容易與雜質(zhì)形成硅酸鹽化合物，影響有價(jià)金屬的有效富集；其次，在分步浸出過程中會(huì)有硫酸鉛渣生成，影響浸出反應(yīng)的順利進(jìn)行，致使此類浸鋅渣綜合回收率較低。為了減少浸鋅渣堆放造成的環(huán)境污染，提高浸鋅渣綜合回收率，筆者以貴州某濕法煉鋅廠的浸鋅渣為原料，采用氧壓酸浸的方法回收其中的有價(jià)金屬鋅、鐵，利用高壓釜高壓高溫環(huán)境進(jìn)行酸浸，進(jìn)而促進(jìn)有價(jià)金屬的浸出。該工藝具有對(duì)礦物的適應(yīng)性強(qiáng)，浸出處理時(shí)間短，浸出率高，工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)［6-11］。

1 試驗(yàn)原料與試劑

（1）試驗(yàn)原料取自貴州省六盤水市某濕法煉鋅廠，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

注：Ag的含量單位為g/t。

由表1可知，浸鋅渣中主要有價(jià)金屬元素為鋅、鐵、鉛，其次是銅、銀，其中鋅、鐵、鉛含量分別為15.41%、9.68%、2.33%，銅、銀含量分別為0.29%、8.00 g/t；主要非金屬元素S、Si含量分別為11.64%、13.67%。

進(jìn)一步的研究表明，該浸鋅渣中的鋅主要為ZnS，鐵酸鋅和硅酸鋅少量，鐵主要以FeS形式存在。

（2）試驗(yàn)試劑硫酸、木質(zhì)素磺酸鈣均為分析純?cè)噭?gòu)自六盤水中聯(lián)工貿(mào)有限公司。

2 試驗(yàn)方法與原理

2.1 試驗(yàn)方法

取100 g磨礦細(xì)度合適的浸鋅渣放入規(guī)格為2 L的高壓釜中，調(diào)節(jié)礦漿的液固比，往高壓釜中加入一定用量的硫酸、木質(zhì)素磺酸鈣，然后加蓋密封高壓釜，攪拌、給反應(yīng)釜加壓并加熱反應(yīng)釜，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)壓強(qiáng)和溫度達(dá)到試驗(yàn)要求后記錄試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)完成后通入適量的水使高壓釜迅速降溫，取出礦漿，過濾、烘干后對(duì)渣進(jìn)行分析，并計(jì)算浸出率。

2.2 試驗(yàn)原理

將合適粒度的浸鋅渣放入高壓釜中，浸鋅渣中硫化鋅在高溫、加壓條件下氧化成穩(wěn)定的硫酸鋅，并被溶解進(jìn)入溶液中，部分鐵酸鋅、硅酸鋅也與硫酸反應(yīng)后進(jìn)入溶液中，浸鋅渣中以FeS形式存在的Fe2+在高溫、高壓條件下被氧化成Fe3+，經(jīng)過水解形成不溶解的化合物留在渣中，達(dá)到各元素的有效分離。其反應(yīng)式為

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

磨礦細(xì)度對(duì)浸鋅渣浸出指標(biāo)有著決定性的意義，粒度太粗，浸鋅渣未能達(dá)到有效的單體解離，有價(jià)金屬礦物被包裹，不能與浸出藥劑反應(yīng)，導(dǎo)致浸出效果較差；粒度太細(xì)，雖實(shí)現(xiàn)了有價(jià)金屬的單體解離，但泥化現(xiàn)象嚴(yán)重也影響浸出效果，因此，適宜的磨礦粒度是高效浸出的必要條件。

磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)礦漿液固比4∶1，浸出溫度160℃，高壓釜中的氧分壓0.8 MPa，浸出時(shí)間90 min，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，硫酸濃度140 g/L，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，隨著浸鋅渣磨礦細(xì)度的提高，鋅、鐵浸出率呈先上升后微幅下降趨勢(shì)。當(dāng)-0.074 mm占93.67%時(shí)，鋅、鐵浸出率均達(dá)到最大值，此時(shí)鋅浸出率為96.14%、鐵浸出率為59.65%。繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，鋅、鐵浸出率下降可能是因?yàn)榱６冗^細(xì)使得礦漿出現(xiàn)泥化現(xiàn)象。綜合考慮，確定浸鋅渣磨礦細(xì)度-0.074 mm占93.67%。

3.2 氧分壓對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

高壓釜中的氧分壓條件試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm占93.67%，礦漿液固比4∶1，浸出溫度160℃，浸出時(shí)間90 min，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，硫酸濃度140 g/L，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，氧分壓在一定范圍內(nèi)增大有利于反應(yīng)的進(jìn)行；當(dāng)氧分壓達(dá)到一定值后繼續(xù)增大氧分壓，鋅浸出率保持平衡，但鐵浸出率有所降低。綜合考慮，確定氧分壓0.8 MPa。

3.3 硫酸濃度對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

硫酸濃度條件試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm占93.67%，氧分壓0.8 MPa，礦漿液固比4∶1，浸出溫度160℃，浸出時(shí)間90 min，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，隨著礦漿硫酸濃度的提高，鋅、鐵浸出率上升；當(dāng)硫酸濃度達(dá)到140 g/L時(shí)，鋅、鐵浸出率基本達(dá)到平衡，因此，確定硫酸濃度140 g/L，此時(shí)的鋅浸出率96.76%、鐵浸出率60.57%。

3.4 液固比對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

礦漿液固比條件試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm占93.67%，氧分壓0.8 MPa，硫酸濃度140 g/L，浸出溫度160℃，浸出時(shí)間90 min，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可以看出，隨著礦漿液固比提高，鋅、鐵浸出率先上升后維持在高位；液固比對(duì)鋅浸出率的影響小于對(duì)鐵浸出率的影響。綜合考慮，確定液固比4∶1，此時(shí)的鋅浸出率96.52%、鐵浸出率60.49%。

3.5 浸出溫度對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

浸出溫度條件試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm占93.67%，氧分壓0.8 MPa，硫酸濃度140 g/L，液固比4∶1，浸出時(shí)間90 min，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

由圖5可以看出，隨著浸出溫度的提高，鋅浸出率先顯著升高后達(dá)到平衡，鐵浸出率先快速升高后緩慢降低。浸出溫度過高，溶液中的鐵會(huì)以針鐵礦的形式沉淀，從而降低鐵的浸出率。因此，確定浸出溫度160℃，此時(shí)的鋅浸出率96.79%、鐵浸出率60.28%。

3.6 浸出時(shí)間對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

浸出時(shí)間條件試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm占93.67%，氧分壓0.8 MPa，硫酸濃度140 g/L，液固比4∶1，浸出溫度160℃，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

由圖6可以看出，隨著浸出時(shí)間的增加，鋅、鐵浸出率均先提高后趨于穩(wěn)定，鋅、鐵浸出趨于穩(wěn)定的時(shí)間90 min，因此，確定浸出時(shí)間90 min，此時(shí)鋅浸出率96.73%、鐵浸出率60.55%。

3.7 木質(zhì)素磺酸鈣用量對(duì)浸鋅渣浸出率的影響

木質(zhì)素磺酸鈣用量條件試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm占93.67%，氧分壓0.8 MPa，硫酸濃度140 g/L，液固比4∶1，浸出溫度160℃，浸出時(shí)間90 min，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min，試驗(yàn)結(jié)果見圖7。

由圖7可以看出，隨著木質(zhì)素磺酸鈣用量的增加，鋅、鐵浸出率先提高后趨于穩(wěn)定。當(dāng)木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣質(zhì)量比0.3%時(shí)，鋅、鐵浸出率趨于穩(wěn)定，綜合考慮，確定木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣的質(zhì)量比0.3%，此時(shí)，鋅浸出率96.58%、鐵浸出率60.47%。

4 結(jié)論

（1）貴州省六盤水市某濕法煉鋅廠浸鋅渣中主要有價(jià)金屬元素為鋅、鐵、鉛，含量分別為15.41%、9.68%、2.33%，主要非金屬元素S、Si含量分別為11.64%、13.67%；鋅主要為ZnS，鐵酸鋅和硅酸鋅少量，鐵主要以FeS形式存在。

（2）采用氧壓酸浸法從該浸鋅渣中提取有價(jià)金屬鋅、鐵，在磨礦細(xì)度-0.074 mm占93.67%，氧分壓0.8 MPa，硫酸濃度140 g/L，液固比4∶1，浸出溫度160℃，浸出時(shí)間90 min，木質(zhì)素磺酸鈣與浸鋅渣的質(zhì)量比0.3%，攪拌轉(zhuǎn)速800 r/min情況下，鋅浸出率96.58%、鐵浸出率60.47%，該方法可為浸鋅渣的綜合回收利用提供有效依據(jù)。