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威尼斯注册送28处理锌湿法冶金工艺

编辑:管理员    发布时间:2016/5/19 10:56:37

锌湿法冶金工艺概述

    锌主要以硫化物形态存在于自然界,氧化物形态为其次。在硫化矿中,锌的主要矿物是闪锌矿和高铁闪锌矿,它们经选矿后得到硫化锌精矿;而氧化矿主要以菱锌矿和异极锌矿为主,其它还有少量的红锌矿等。通过这些炼锌矿物生产出锌锭的工艺被分为两个大类:火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。而目前世界上主要炼锌方法是湿法炼锌,有80%以上的原生锌锭是通过湿法炼锌的工艺方法生产出来的。

    传统的湿法炼锌主要由焙烧、烟气制酸、浸出、净液、电积、熔铸等工序组成。针对浸出渣火法处理能耗高、过程复杂、劳动条件差、耐火材料消耗高等弊病,冶金工编辑相继研究成功了热酸浸出黄钾铁钒法、热酸浸出针铁矿法、热酸浸出赤铁矿法处理新工艺,解决了湿法炼锌长期以来的关键问题既强化了浸出过程,又简化了渣处理过程,使锌回收率大幅度提高,促进了湿法炼锌的高速发展。进入90年代后,研究成功了硫化锌精矿和高硅氧化锌矿石直接酸浸出法。同时为了降低锌精矿氧压酸对浸出温度、压力的要求,进行了催化试验,取得了可喜的成果。为了使湿法炼锌的工艺过程进一步简化,又进行了硫化矿直接电积的试验研究,此试验的成功将从根本上改变目前的湿法炼锌工艺,使其有更广阔的发展前景。2锌湿法冶金工艺

锌精矿湿法冶炼过程中将锌从固态物料转换为可溶态主要有两种方法:一种是先将锌精矿焙烧,然后浸出焙砂,另一种是直接浸出锌精矿。锌精矿焙烧过程中产生的二氧化硫,必须经过处理转化为硫酸。而直接浸出锌精矿过程中通常硫是以元素硫的形式收集。故形成湿法炼锌的三大主要工艺是:硫化锌精矿焙烧一浸出;硫化锌精矿直接浸出工艺;氧化锌矿和氧化锌烟尘直接酸浸出。(威尼斯注册送28处理锌湿法冶金工艺)

2. 1硫化锌精矿焙烧一浸出工艺

2.1.1常规浸出

硫化锌精矿经焙烧使硫化物转变为成易溶于稀硫酸Zn0,然后经中性和酸性两段浸出,由于浸出条件不足以使焙砂中的呈铁酸锌形态的锌溶解,常规浸出产出的浸出渣含锌20%左右,一般采用回转窑烟化法回收其中的锌。这种火法处理锌浸出渣传统法所产生出的窑渣,在自然环境中处于较稳定状态,可溶性的盐类和其他化合物少,便于堆存,从环保的角度来看有其优点,且In, Ge等稀散金属富集在烟尘中,有利于综合回收。但由于是高温处理,存在燃料、还原剂和耐火材料消耗大等的缺点。

2.1.2热酸浸出一黄钾铁矾法

    根据统计国内外目前有20多家工厂采用此法生产。从1973年以来,国内冶金研究所及研究院等单位对其进行了研究,并获得了良好的试验结果。1983某有色金属冶炼厂率先进行了黄钾铁矾法的工业试验,并于1985年应用于工业生产,获得了良好的工业试验结果和较好的生产技术指标。80年代以来,我国采用黄钾铁矾法投产的还有近十多厂家。

    该法的主要优点为:流程简单、投资省、见效快、锌浸出率较常规法有明显提高,可达9597%,Pb,Ag及稀散金属进入矾渣中,不利于综合回收,矾渣中含有少量Cd,AS,Cu等,易造成环境污染。为了改进常规黄钾铁矾法工艺,降低铁矾渣中的Zn, Pb, Ag, Au, CdCu的损失。20世纪90年代澳大利亚电锌有限企业首先研究成功了低污染黄钾铁矾法,该法其基本原理是在铁矾沉淀前调整溶液的成分,使沉矾过程中不需加中和剂就能达到满意的除铁效果。以减少有价金属在矾渣中的损失并改善矾渣对环境的污染故称为低污染黄钾铁矾。

    在20世纪80年代开展了低污染铁矾法炼锌工艺的研究,可使高酸浸液的铁含量由27g/L左右降到1 g/L以下,并得到了几乎不被浸出残渣污染的纯铁矾渣,实现了无中和剂沉矾过程。此法已在赤峰冶炼厂成功地用于工业生产。

我国某冶炼厂1996  1998年通过技术改造和生产实践,基本上形成了一套适合系统操作的“低污染”“或半污染”的铁矾工艺,主要是减少沉矾焙砂的加入量,并用碱式硫酸锌、尾矿氧化锌替代部分焙砂,降低了矾渣中不溶锌的含量,并使渣率下降约2%,既改善了环境状况,又增加了经济效益。

2.1.3热酸浸出一针铁矿法

    某企业研究成功针铁矿法,。该法先将硫酸锌溶液中的Fe3+采用 ZnS精矿还原为Fe2+,再用空气缓慢氧化为Fe3+,以针铁矿形式沉淀。针铁矿法1971年投产。随着V.M.针铁矿法的深入研究,相继还采用了ZnSO3、 SO2  PbS等作为还原剂进行了大量的研究工作,并取得了较好的试验结果。20世纪70年代澳大利亚电锌企业(Electrolytic Zinc)研究一种新的针铁矿法,简称E.Z.法。是将高Fe3+溶液均匀缓J漫地加入至不含Fe的溶液中,要求沉Fe溶液含Fe3+浓度<1 g/L,使Fe3+以针铁矿沉淀,又称为稀释法。国内1973年中南矿冶学院、水口矿务局、南宁冶金研究所等单位开始进行针铁矿法试验研究,获得了较好的试验结果。该法于1995年在水口山矿务局第四冶炼厂投入工业生产,生产规模为2 X 104t/a电锌(后改为常规脚。

该法的优点是:渣量较少,约为铁矾渣量的60%,不需要消耗碱试剂,尤其对回收稀散金属有利,如锢回收率可达90%以上,缺点是需增加一道还原工序,工艺流程较复杂,并需用还原剂,蒸汽消耗量较黄钾铁矾法约高40%,因此该法的基建投资和经营费用较黄钾铁矾法要高,阻碍了该法的使用,目前世界上只有4家工厂采用。威尼斯注册送28处理锌湿法冶金工艺

2.1.4热酸浸出一喷淋除铁法

    该法是我国江苏研究所与温州冶炼厂共同开发的新工艺,已于1984年在温州冶炼厂投入工业生产。生产实践表明:该工艺具有流程简单,操作方便,经营费用低,投资省,对原料适应性强,不需要碱试剂,不需要还原、高温、高压过程等优点,使用于精矿来源复杂的中小型冶炼厂。锌回收稍低、渣含锌较高为此法的缺点。

    1992年温州冶炼厂扩建时,对原有的热酸浸出一喷淋除铁法工艺进行了完善,增加了一道中型浸出工序,由于所得铁渣与针铁矿法有许多相似之处,因此可称之为仲一针铁矿法。2.1.5高压浸出一赤铁矿法

      赤铁矿法由某企业发明,1972年在日赤饭岛冶炼厂投入生产。该法基于在高温(200 0C)、高压(18}20kg/cm}条件下,Fe3+以赤铁矿(Fe2O)形式沉淀。80年代建成了世界上第二个赤铁矿法炼锌厂(后已改为氧压浸出法)。该法优点是金属回收高,原料的综合利用好,适于处理含Au, Ag, Cu, In, Ge,Ga高的原料,产出的石膏可作为商品出售,赤铁矿渣含铁高,经焙烧脱硫后可作为炼铁原料,实现“无废渣”冶炼,但因需要昂贵的钦材制造耐高温、高压设备,投资费用高,蒸汽消耗大,工艺也较复杂,因此尚未得到广泛采用。但随着环保要求的日益严格,材料设备的不断改进,该法今后必将获得很好的发展。

2. 2硫化锌精矿直接浸出工艺

2.2.1硫化锌精矿的氧压浸出Sherritt工艺

    Sherritt法是一种锌冶金技术,该技术是用硫化锌精矿直接加压氧化浸出来取代传统的火法焙烧和浸出工序,减少了SO2制酸和环境污染的问题。该技术于1981年在某锌冶炼厂投入工业化,现有4家工厂采用该技术,其中加拿大的电锌厂完全用该工艺取代焙烧炉焙烧。

我国目前正采用该工艺进行锌的试生产已取得了成功。Sherritt工艺对原料适应性强,能很好地处理通常对锌冶炼极为不利的含铁、铅、硅高的锌精矿;锌回收率高,可达97%以上,可取代传统的焙烧、制酸系统及渣处理工序,因而基建费用大幅度降低;不产生SO2废气及湿法废渣,可减少了硫及湿法废渣对环境的污染,产出的元素硫便于运输和贮存;pb,Cd及贵金属的综合利用,也较常规方法有利。但因其对浸出设备的要求较高,引进技术的费用较大。故目前没有被广泛采用。随着国内外环保要求的日益严格,设备制造水平的不断提高,新材料研制的不断创新以及自动化程度的日益改进,相信这个先进工艺将在今后锌的生产上越来越多地被采用。威尼斯注册送28处理锌湿法冶金工艺

2.2.2处理高硅硫化锌精矿的新工艺

    我国某研究院针对赤峰冶炼厂处理的硫化锌精矿含SiO2高的特点,提出了浸出新工艺。其工艺流程由选择性浸出、快速脱硅、高酸浸出、预中和、低污染沉矾等工序所组成。1995年建厂投产,原料含Si027^ 8%,设计的锌浸出率%%,脱硅后液SiO2可降至0.151(由于原料成分的改变,现已改为热酸浸出一低污染黄铁矾法)2.2.3奥托昆普湿法炼锌新工艺

1998年,某企业所扩建的厂采用了该企业自行开发的锌精矿直接浸出工艺,此法是利用工厂现有常规湿法工艺生产的副产品—酸性铁矾渣做浸出剂,在常压直接浸出精矿,产出的浸出渣再用硫酸处理,浸出反应在立式反应塔中进行,铁最终形成铁矾沉淀,锌精矿中的硫被氧化成元素硫,然后从铁矾渣中分离,溶液返回中性浸出工序。该工艺适合处理不宜焙烧的细粒精矿。

2.2.4硫化锌精矿催化氧化酸浸工艺

考虑到硫化锌精矿氧压浸出需要在高温高压下进行,设备材质要求钦材等实际困难,国内外对催化氧化酸进行了试验研究。某企业用氧化氮一氧的混合物做了常压直接酸浸出试验,我国也进行了探索性试验。试验在100℃及400 kPa(总压)下进行,溶液含H2SO449g/l, H2NO3做催化剂。试验结果表明,锌浸出率可达97%,元素硫产率达84.3%。在上述试验条件下国产1 Cr18Ni9Ti, OOCr18NiMo2Ti三种不锈钢都属于腐蚀材料,系均匀腐蚀,年腐蚀率小于O.lmm,气相、界面及液相腐蚀速率相近,因此本工艺的设备易于解决。2002某冶金集团等三单位协同进行了工业化试验。只需90min即能达到浸出预期效果,锌浸出率>97% ,渣含锌<3%,使硫化锌精矿的氧压浸出取得了突破性的进展。

2.2.5、高铁硫化锌精矿直接浸出新工艺

    铁闪锌矿为我国主要锌矿资源之一,由这类矿石浮选产出的高铁锌精矿,含锌低(40%左右)、含铁高(13%18% ),其焙砂的锌浸出率低于80%,需经高温酸浸出,才能提高浸出率,工艺流程冗长,烟气需制酸。

    硫化锌精矿的加压氧化酸浸工艺,国外已有20多年的工业实践。该工艺的原料适应性强,浸出率高,可用于处理高铁锌精矿。然而,浸出在150℃下进行,氧化反应热不足以维持该温度,必需加一个热交换系统,增加了技术和设备的难度。编辑认为,根据铁闪锌矿的矿物特性及铁铜离子在氧化酸浸中的催化作用,在低于硫熔点温度下酸浸高铁闪锌矿在技术上是可行的,且在我国当前技术和投资水平上,易于实现工业生产。

    某铅矿高铁锌精矿实验:其工艺操作方法是硫化锌精矿不经过沸腾焙烧,直接在高压釜内充氧高温高压下加人废电解液,使硫化物直接转化成硫酸盐和元素硫,有效扼制有毒气体二氧化硫生成。威尼斯注册送28处理锌湿法冶金工艺

高铁锌精矿加压酸浸过程,浸出液采用针铁矿法及中和法除铁,锌粉置换除铜、锅及镍、钻。酸浸渣含43%元素硫、16%Fe5%Pb125g/t Ag,经浮选得硫精矿,含65%元素硫,回收率达95%99%,熔融过滤后可得硫锭;浮选尾矿含铅、银进铅冶炼系统。

2. 3氧化锌矿和氧化锌烟尘一直接酸浸出工艺

2.3.1盐酸氧化酸浸一亚硫酸钠浸出法处理银精矿氧化焙砂的研究

某铅锌矿湿法炼锌过程中产出的铅银渣,采用硫化浮选后的硫化银精矿,在860~890℃条件下氧化焙烧,得到含锌、铁、铅、银等的富银含银达±1.0%氧化锌焙砂,选取了盐酸氧化酸浸一亚硫酸钠碱性络合浸出的工艺,通过条件实验,确定最佳工艺条件。该研究采用盐酸氧化酸浸预处理该富银焙砂以分离锌、铜等,同时使银转化为氯化银,再用亚硫酸钠碱性络合浸出转化渣回收银的工艺。考查了盐酸氧化酸浸过程中银的分散情况,结果表明,该过程中银的浸出率平均为2.7%;采用了单因素条件试验研究方法,在试验的最佳条件下,富银焙砂经盐酸氧化酸浸后亚硫酸钠络合浸银,银的浸出率达90%以上,浸银液未经净化,直接用水合胁还原可得含量为%%以上的银粉。

2.3.2氧化锌矿采用改进的ZINCEX工艺一MZP技术处理

    某企业在1997 ~1998年提出利用MZP技术处理氧化锌精矿。该技术分三个步骤:浸出、溶剂萃取和电积。浸出在常压、温度50℃条件下进行,加入稀硫酸并控制pH值,经过一定时间就会进行较好的浸出反应。利用溶于煤油的有机磷酸溶液(特别推荐双一2一乙基已基磷酸和D2EHPA)作为有机萃取剂,将锌负载电解液送至电积回路中,锌电积在铝阴极板上,采用传统技术可产出超高纯商品锌锭(99.995%)

MZP技术有以下主要特点:(1)不需要将矿石磨得很细,当矿石的粒度为200 ~500μm时就能获得较好的回收率;(2)矿石可以直接处理,不需要进行焙烧;(3)能处理品位很低的锌矿石(Zn5%) 4)工艺流灵活,可以处理不同类型的矿物;(5)浸出母液含Co,Cu,Ni 1~2g/L也不会给电解带来危害。

2. 4其它炼锌工艺

2.4.1细菌冶金

      对于硫化锌矿,特别是低品位硫化锌矿,采用细菌冶金的方法进行氧化浸出,同样可取代现有湿法炼锌的焙烧和浸出工序。细菌氧化浸出起源于19世纪60年代中叶某研究院对细菌的研究。20世纪50年代,某工艺研究所从地下矿洞泵出的废液中分离得到氧化铁硫杆菌后,开始了细菌氧化浸出的研究,后来,英国皇家学院在西澳大利亚分离出中温嗜热细菌作菌种,并成立企业,将该菌种应用到某矿氧化处理上。细菌氧化法现仅被用于硫化铜矿和含金硫化物矿石处理。细菌氧化应用于低品位硫化锌矿是近年来的事,该技术还停留在实验室和扩大试验的研究中。细菌氧化法的优点是直接处理难选的低品位矿石,可使资源得到充分利用。

2. 4.2悬浮电解工艺

    悬浮电解法也称为矿浆电解。1967年,提出一种铜电解精炼的新装置,在电解槽的阴极和阳极之间用一个搅拌装置将加入到阴、阳极间的铜矿搅拌成悬浮状,在阴极析出铜。1969年也提出一种铜电解沉积的新装置,电解槽被一个多孔的隔膜分为阴极区和阳极区,矿石在阳极区中被浸出,Cu在阴极区被还原沉积,这就是悬浮电解的雏形。

    我国在1978年开始进行悬浮电解的研究。1991 ~1995年,某矿冶研究总院建立1 m3的悬浮电解试验研究装置,进行了黄铜矿、方铅矿、氧化锰矿、多金属硫化矿、含金银铜铅矿、硫化秘精矿、秘中矿等的悬浮电解试验研究,于1997年将该技术在某秘冶炼厂投入工业化应用,此后,将该技术推广到云南、广东等地。悬浮电解的电解液体系主要集中在氯化物及盐酸的体系中,使得其应用受到一定的限制。在用悬浮电解处理闪锌矿时采用的氯化物体系,由于氯化物对阴极过程有许多不利的影响而导致该工艺无法正常应用。某冶金研究院将悬浮电解的电解液从氯化物体系扩展到硫酸盐体系,消除了氯化物体系对锌电解过程的不利影响,使悬浮电解工艺能够应用于闪锌矿等矿物的悬浮电解中。威尼斯注册送28处理锌湿法冶金工艺

    悬浮电解充分利用了电解过程中阳极氧化反应来浸出矿石中的有价元素,硫则以元素硫的形态回收,从根本上消除了二氧化硫对环境的污染。与一般湿法冶金相比,悬浮电解具有流程短、能耗低、金属分离效率高、生态环境好的优点。

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