周昱賢
(深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠,廣東 韶關(guān) 512325)
在鋅冶煉處理過程中,常用浸出工藝包括了常規(guī)浸出、高溫高酸浸出、直接浸出,第一種處理工藝相較剩余兩種,擁有投資成本少,處理工藝周期短的工藝優(yōu)勢,但是在使用過程中存在浸出渣中過高的含鋅量,鋅的回收率不高這一問題[1]。根據(jù)以往鋅冶煉的浸出工藝經(jīng)驗(yàn),達(dá)到19%~22%的浸出渣含鋅量,較熱酸浸出渣5%~8%的含鋅量明顯要高[2]。所以對于鋅冶煉企業(yè)來講,想要提升鋅冶煉過程中的鋅回收率,減少浸出渣的渣量,控制鋅冶煉成本投入,就要降低鋅的浸出渣含鋅[3]。本文對降低鋅濕法冶煉過程中浸出渣含鋅量的處理工藝進(jìn)行試驗(yàn)探討并加以總結(jié)。
1.1.1 浸出過程流量大
在浸出處理工藝中達(dá)到600m3/h的流量,為了能夠確保沖礦流量充足,預(yù)防沸騰爐焙砂發(fā)生“沉底”,中性浸出循環(huán)流量基本達(dá)到了400m3/h,另外加入200m3/h廢酸,基本達(dá)到了450m3/h的酸性進(jìn)出流量,分別包括100m3/h、100m3/h、250m3/h的分級底流、廢酸與中性底流。在浸出過程中過大流量不僅壓縮了浸出時(shí)間,過低的溫度和初始酸度,還隨之降低了銅、鋅內(nèi)有價(jià)金屬的浸出率,過大流量加大了濃縮澄清壓力,極易導(dǎo)致濃縮槽的上清液過于渾濁,增高含固量,導(dǎo)致對后續(xù)的凈化生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。酸上清渾濁還會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部的浸出渣惡性循環(huán),對生產(chǎn)渣平衡性有所突破,嚴(yán)重情況下甚至?xí)o法維持浸出過程[4]。
1.1.2 浸出過程溫度低
該廠就降低鋅濕法冶煉過程浸出渣含鋅的合理與科學(xué)性做了大量的試驗(yàn)論證工作,運(yùn)用了熱焙砂沖礦、蒸汽加熱這兩種升溫方法。因?yàn)檩^大的浸出流量所致未能達(dá)到充足的升溫時(shí)間,過低的浸出溫度,在中性浸出時(shí)上清溫度在65℃以內(nèi),酸性進(jìn)出槽的溫度在80℃以內(nèi)。尤其秋冬季節(jié)氣溫驟降,對蒸汽需求量的增加所致降低了蒸汽壓力,進(jìn)一步無法保障浸出過程溫度[5]。過低的浸出過程溫度對銅、鋅內(nèi)有價(jià)金屬浸出率降低,并且中上清過低溫,也會影響后續(xù)的雜質(zhì)去除率。
1.1.3 球磨分級效果差
該廠在浸出處理過程中鋅精礦粒度較穩(wěn)定,并且浸出系統(tǒng)還搭配部分外購沸騰爐焙砂,所致生產(chǎn)中分級機(jī)底流口通常被大塊未浸溶雜物、物料堵塞,對此需要工人經(jīng)常挫底流口,增加了口徑所致底流流量逐漸增加,降低了球磨效果,在球磨后烘焙基本無法達(dá)到超過100μm以上的粒度要求。在進(jìn)入后續(xù)酸性浸出工藝之后,對液固反應(yīng)的表面積有所降低,隨之降低了銅、鋅內(nèi)有價(jià)金屬浸出率,浸出過程中粗粒度焙砂過快沉降,更易所致浸出死槽,對生產(chǎn)造成很大影響。
根據(jù)該廠鋅浸出渣的含鋅統(tǒng)計(jì)情況,在改進(jìn)處理工藝之前基本達(dá)到20%左右的浸出渣含鋅量,其中均達(dá)到較高的5.52%水溶鋅和5.64%酸溶鋅,均擁有較大的下降空間。
本次處理工藝改進(jìn)試驗(yàn)中所用原料,分別包括了該廠浸出車間鋅焙砂高浸礦漿、氧化鋅原礦混合礦漿(見表1)為含鋅情況。
本次改進(jìn)試驗(yàn)的原理作為鋅濕法冶煉浸出工序以及相應(yīng)條件進(jìn)行調(diào)整,對浸出溫度、連續(xù)酸浸時(shí)間和pH值進(jìn)行調(diào)整有利于浸出過程。以某廠的鋅濕法冶煉工藝為例,采用鋅精礦經(jīng)磨礦工序制漿、砂磨,再聯(lián)合中浸、二段酸浸后,浸出液送凈化工序進(jìn)行雜質(zhì)分離的工藝流程。
在本次實(shí)驗(yàn)中合并現(xiàn)有聯(lián)合中浸、二段酸浸段,對兩段具體的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,提升了浸出過程時(shí)間,對于礦漿溶液內(nèi)的含鋅量有所提升,相應(yīng)的降低了浸出渣內(nèi)的含鋅量。在本次試驗(yàn)工藝調(diào)整后流程(見圖1)。
圖1 處理工藝改進(jìn)前后流程圖
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸出溫度的逐漸提升,兩段合并前及合并后在浸出渣含鋅量均呈下降所趨,主要因?yàn)殇\焙砂酸浸中,所受物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散速率的主要影響。在75℃以內(nèi)浸出溫度試驗(yàn)條件時(shí),隨著溫度的逐漸升高浸出渣的含鋅量逐漸降低,在超過75℃時(shí),浸出渣含鋅量逐漸接近水平,表示75℃浸出溫度比較合適,有助于浸出過程。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著浸出時(shí)間的不斷增加,浸出渣內(nèi)的含鋅量呈現(xiàn)逐漸下降趨勢,表示經(jīng)本次處理改進(jìn)工藝延長了浸出時(shí)間至4h,處于4h這一浸出時(shí)間條件下,浸出渣的含鋅量能夠達(dá)到最低,并且兩段處理工藝合并之后,浸出渣的含鋅量較處理之前明顯降低,表示浸出時(shí)間為4h時(shí)有助于浸出鋅焙砂。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著溶液內(nèi)pH值逐漸增加,浸出渣的含鋅量隨之增高,在本次改進(jìn)處理工藝后兩段合并后,降低了浸出渣的含鋅量。這一現(xiàn)象主要由于降低了溶液酸度,在鋅焙砂內(nèi)含鋅化合物并不能夠完全反應(yīng),或是無法穩(wěn)定存在所致浸出渣的含鋅量增高,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸出溶液1.5~2.0pH值比較合適。
(見表2)作為本次處理工藝改進(jìn)后的浸出渣含鋅量情況,發(fā)現(xiàn)降低了浸出渣含鋅量達(dá)18.69%,降低了水溶鋅和酸溶鋅分別為5.04%、4.67%,證實(shí)了本次改進(jìn)工藝的有效性。經(jīng)過工藝改進(jìn)年度實(shí)現(xiàn)浸出率為95.63%,與去年同期相比,高出1.86個(gè)百分點(diǎn)。
表2 處理工藝改進(jìn)前后含鋅量情況
總之,本文在降低鋅濕法冶煉過程浸出渣含鋅的處理工藝上進(jìn)行積極探索,根據(jù)某廠現(xiàn)有工藝問題提出改進(jìn)思路,在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)通過加強(qiáng)對浸出磨礦粒度、生產(chǎn)工藝、現(xiàn)場操作等方面的檢查和跟進(jìn),從而提高浸出率,達(dá)到提高鋅精礦有效利用的目的。
(1)在75℃、pH為1.5情況下連續(xù)浸出4h,達(dá)到3.12%浸出渣含鋅量,其中包括1.03%可溶含鋅量,與改進(jìn)工藝前相較降低可溶鋅含量達(dá)1.02%,證實(shí)了本次提出改進(jìn)處理工藝的可行性。
(2)實(shí)現(xiàn)合理穩(wěn)定配礦比,保證給料精礦的含鋅及雜質(zhì)元素穩(wěn)定在受控范圍之內(nèi),能確保后續(xù)流程穩(wěn)定。
(3)浸出反應(yīng)是在礦粒表面進(jìn)行的多相反應(yīng),因此礦粒粒度越細(xì),越有利于浸出反應(yīng)的進(jìn)行。按目前砂磨機(jī)的運(yùn)行情況來看,對磨后的礦漿進(jìn)行旋流分級,粗砂返回再進(jìn)行研磨是十分有必要的,粒度降低對于提高浸出率、減少渣量、降低氧氣及蒸汽耗量都是十分有益的。
(4)當(dāng)溫度升高過程中,鋅精礦將會被一層硫膜所包裹,從而阻礙精礦與反應(yīng)介質(zhì)接觸。因此,保持中和劑相對的粒度,加強(qiáng)生產(chǎn)下料過程中的管理,達(dá)到均勻加料,可以提高中和劑的一次浸出率。