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1、鋅焙砂中浸渣還原酸浸試驗(yàn)研究陳先友1，2，鄧志敢1*，魏昶1，李存兄1，朱北平2，曹元慶2（1.昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，昆明650093；2.云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，文山663701）摘要：為了綜合回收濕法煉鋅過(guò)程富集于中浸渣中的有價(jià)金屬，以高鐵閃鋅礦為研究對(duì)象，開展了中浸渣和鋅精礦的聯(lián)合還原酸浸試驗(yàn)研究。考察了中浸渣和鋅精礦質(zhì)量比、初始硫酸濃度、浸出時(shí)間、液固比、溫度對(duì)鋅、鐵浸出率的影響，優(yōu)化試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)為：初始硫酸濃度220g/L，中浸渣與鋅精礦質(zhì)量比1:0.25，粒度0.074mm，液固比6:1，溫度90oC，反應(yīng)時(shí)間3h。在此條件下，鋅和鐵的浸出率在96%以上，浸出液中95
2、%以上的鐵為二價(jià)鐵離子，滿足了后續(xù)工藝的要求。關(guān)鍵詞：高鐵閃鋅礦；中浸渣；還原酸浸；浸出率高鐵閃鋅礦是我國(guó)主要鋅礦產(chǎn)資源之一，在常規(guī)濕法煉鋅工藝過(guò)程中，中性浸出后鋅的浸出率僅有65～70%，30%～35%左右的鋅和幾乎所有的鐵都以鐵酸鹽的形式進(jìn)入中浸渣，其他伴生的銅、鉛、銦、鍺、鎵、銀等稀貴金屬也進(jìn)入中浸渣中[1]，故有必要對(duì)其中的有價(jià)金屬進(jìn)行綜合回收。目前，對(duì)中浸渣的處理辦法一般是先浮選回收其中的部分銀[2]后再轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯或煙化爐揮發(fā)處理回收其中的鉛、鋅、銦、鍺等，并產(chǎn)出對(duì)環(huán)境污染性較小的窯渣[3]?？傊@些火法處理中浸渣的工藝對(duì)原料適應(yīng)性較強(qiáng)，稀貴金屬富集程度高，鐵、硅等可經(jīng)火法直接分
3、離除去。但存在金屬損失率大、能耗高、粉塵大、鉛鋅蒸氣和二氧化硫污染以及稀貴金屬回收率低等弱點(diǎn)，與節(jié)能、減排、低碳經(jīng)濟(jì)政策相悖，而且能源價(jià)格日益上漲，成本壓力越來(lái)越大[4]。因此，積極尋找鋅焙砂中浸渣的高效濕法浸出工藝具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。本文針對(duì)的是富含銦、銅的高鐵閃鋅礦，采用的主工藝流程為：高鐵鋅焙砂中性浸出→中浸渣還原酸浸→還原酸浸液置換沉銅→沉銅后液中和沉銦→沉銦后液赤鐵礦除鐵→除鐵后液返回中性浸出。中浸渣中不僅富集了銦、銅，大量的鐵也存在于其中，為了濕法回收中浸渣中銦、銅及有利于后續(xù)赤鐵礦除鐵，必須在中浸渣還原酸浸過(guò)程中將三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，故選擇合適的還原劑是關(guān)鍵，常用的還
4、原劑有SO2、H2S、H2、HCl等，SO2、H2S雖然是活性較強(qiáng)的還原劑，但是會(huì)污染環(huán)境；H2作為還原劑成本較高，不經(jīng)濟(jì)；HCl作為還原劑會(huì)使浸出液中含有大量的氯離子，氯離子的存在不僅對(duì)設(shè)備有腐蝕作用還增加了后續(xù)廢水處理的難度。本文以高鐵鋅焙砂中性浸出渣為原料，硫化鋅精礦為還原劑，開展了中浸渣與鋅精礦的聯(lián)合還原酸浸試驗(yàn)研究。首先從理論上分析了該試驗(yàn)的可行性，并詳細(xì)考察了中浸渣和鋅精礦質(zhì)量比、初始硫酸濃度、浸出時(shí)間、液固比、溫度對(duì)鋅、鐵浸出率的影響。1還原酸浸理論分析還原酸浸的原理實(shí)際上是將中浸渣中鋅、鐵高效浸出的同時(shí)利用鋅精礦中硫化物的還原性，將浸出液中的Fe3+離子還原為Fe2+離子，并
5、使精礦中的有價(jià)金屬轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單離子進(jìn)入浸出液[5-6]。主要化學(xué)反應(yīng)方程式如下：ZnO·Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O(1)MeO+H2SO4=MeSO4+H2O(2)ZnS+2Fe2(SO4)3=FeSO4+ZnSO4+S0(3)根據(jù)有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)[7]計(jì)算ZnO·Fe2O3-H2O系和ZnS-Fe3+系有關(guān)反應(yīng)在298K和373K的平衡條件，繪制了ZnO·Fe2O3-H2O系φ-pH圖[8]以及硫化鋅精礦還原三價(jià)鐵的ZnS-Fe3+系φ-pH圖[9]，見圖1和圖2。ZnS為惰性還原劑，為加速其還原速率，采用接近沸騰的溫度條件（368K～373K）。由于還
6、原溫度高，F(xiàn)e3+的穩(wěn)定性低，為避免Fe3+的水解，還原過(guò)程就必須在高酸溶液中進(jìn)行。由此可知，在高溫高酸條件下中浸渣加入鋅精礦作還原劑進(jìn)行還原酸浸對(duì)有價(jià)金屬的溶出及三價(jià)鐵的還原是可行有利的?；痦?xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51364022）作者簡(jiǎn)介：陳先友（1990.6），男，學(xué)士，冶金工程*通訊作者：E-mail:zhigandengkg@hotmail.com(實(shí)線T=298K，虛線T=373K)（實(shí)線T=298K，虛線T=373K）圖1ZnO·Fe2O3-H2O系φ-pH圖圖2ZnS-Fe3+系φ-pH圖(ThesolidlineT=298K,ThedottedlineT=373K
7、)(ThesolidlineT=298K,ThedottedlineT=373K)Fig.1φ-pHdiagramofZnO·Fe2O3-H2OFig.2φ-pHdiagramofZnS-Fe3+2試驗(yàn)部分2.1試驗(yàn)原料本試驗(yàn)所用原料為高鐵鋅焙砂中浸渣、鋅精礦。中浸渣主要化學(xué)成分見表1，鋅精礦主要化學(xué)成分見表2。中浸渣XRD分析譜圖3表明，中浸渣的主要物相組成為ZnO·Fe2O3、CuSO4·2H2O、In2
