常規(guī)法鋅冶煉浸出流程優(yōu)化

張恩明

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

常規(guī)法鋅冶煉浸出流程優(yōu)化

張恩明

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

在鋅冶煉常規(guī)浸出流程設(shè)備基礎(chǔ)上，通過對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行合理配置，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備潛能，同時(shí)優(yōu)化工藝控制參數(shù)，在酸浸反應(yīng)槽中實(shí)現(xiàn)了部分浸出鐵酸鋅的目的，達(dá)到了降低浸出渣含鋅、提高鋅直收率、降低生產(chǎn)成本的目的。

鋅冶煉；常規(guī)法；浸出渣；降低；渣含鋅；成本

1 引言

江銅鉛鋅金屬有限公司一期工程設(shè)計(jì)產(chǎn)能為100kt/a鉛錠和100kt/a鋅錠，2009年開始建設(shè)。國內(nèi)大型鉛鋅冶煉企業(yè)都有鉛、鋅冶煉生產(chǎn)線，但都處于獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)，鋅系統(tǒng)除次氧化鋅浸出后的鉛銀渣返鉛冶煉外，低富含的焙燒礦浸出渣有的采用揮發(fā)窯處理，有的采用高溫高酸浸出，存在工藝流程長、濕法渣堆存困難等問題［1-2］。

綜合比較后，江銅鉛鋅冶煉項(xiàng)目采用Kivcet法煉鉛和常規(guī)浸出、大極板自動(dòng)剝鋅煉鋅工藝，鋅常規(guī)浸出渣送鉛系統(tǒng)處理，回收渣中鋅、銀、銅、鉛等有價(jià)金屬，鉛系統(tǒng)煙化爐產(chǎn)出的次氧化鋅經(jīng)堿洗脫氟氯后送鋅系統(tǒng)，提高了資源綜合利用水平，鉛、鋅兩個(gè)冶煉系統(tǒng)僅產(chǎn)出煙化爐水淬渣一種固態(tài)棄渣，有利于環(huán)保。自2012年3月份鉛、鋅兩個(gè)系統(tǒng)投產(chǎn)以來，經(jīng)過不斷的磨合，2013年10月份開始，鋅冶煉產(chǎn)出的浸出渣全部進(jìn)鉛系統(tǒng)Kivcet爐處理，鉛系統(tǒng)煙化爐產(chǎn)出的次氧化鋅也全部進(jìn)入鋅冶煉系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了均衡生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)真正意義的鉛鋅聯(lián)合生產(chǎn)。

鋅冶煉常規(guī)浸出通常要經(jīng)中性和酸性兩段浸出過程，因采用的浸出條件（溫度和浸出終點(diǎn)酸度）不足以使鋅焙燒中鐵酸鋅、硅酸鋅等以鋅難溶鹽形態(tài)存在的鋅溶解，產(chǎn)出的鋅浸出渣含鋅在20%左右（鋅精礦中鐵含量越高則浸出渣含鋅越高）［3-4］。實(shí)際生產(chǎn)中，焙砂含鋅58%、含鐵12%、酸浸終點(diǎn)含酸1～5g/L、溫度80℃條件下，浸出渣含鋅如圖1。

圖1 浸出渣含鋅

2 降低浸出渣含鋅對(duì)鉛鋅聯(lián)合生產(chǎn)的意義

如果鋅浸出渣含鋅能從20%降低到18%，則鋅冶煉直收率將提高1%。按鋅錠生產(chǎn)規(guī)模100kt/a計(jì)算，產(chǎn)出的鋅浸出渣將減少2500t/a，Kivcet爐可少處理2500t鋅浸出渣，多處理鉛精礦。煙化爐產(chǎn)出的高含氟、氯、砷、銻等雜質(zhì)的次氧化鋅也將減少600余t。降低浸出渣含鋅，對(duì)鉛鋅緊密聯(lián)合生產(chǎn)的企業(yè)顯得尤為重要［5］。

表1 江銅鉛煙化爐次氧化鋅化學(xué)成分 %

3 浸出渣含鋅高的原因

鋅焙砂經(jīng)過常規(guī)法工藝的中性和酸性浸出后，得到的浸出渣含鋅一般為20%～22%。其中鐵酸鋅中的鋅量占渣中總鋅量的60%以上，在常規(guī)濕法煉鋅浸出條件下，鐵酸鋅將不溶解而進(jìn)入渣中［4］。

根據(jù)鐵酸鋅—水（ZnO·Fe2O3-H2O）系電勢-pH圖可知，ZnO·Fe2O3屬于難以分解的鐵氧體，對(duì)于難溶ZnO·Fe2O3的溶出，要求溫度（95～100℃）和高酸（終酸40～60g/L）的浸出條件以及較長的浸出時(shí)間（3～4h），鐵酸鋅才能溶解［3］。

圖2 ZnO·Fe2O3-H2O系電勢-pH圖

4 現(xiàn)有流程及改進(jìn)

改造前設(shè)備連接及工藝控制指標(biāo)見圖3。

圖3 改造前設(shè)備連接及工藝控制指標(biāo)

江銅現(xiàn)有焙燒礦浸出流程采用一段中性浸出、一段酸性浸出，浸出渣經(jīng)過濾、干燥送鉛冶煉系統(tǒng)處理。中性浸出控制終點(diǎn)pH值為4.8～5.4，焙燒礦中ZnO只有一部分溶解，鋅的浸出率只有60%左右，此時(shí)還有大量過剩的鋅焙砂存在，以保證迅速達(dá)到中性浸出終點(diǎn)。

中性浸出的濃縮底流再進(jìn)酸性浸出，盡量保證焙砂中的鋅更完全地溶解，同時(shí)也要避免大量雜質(zhì)溶解，終點(diǎn)酸度控制在1～5g/L。

由于鋅焙砂中有部分以鐵酸鋅（ZnO·Fe2O3）和少量的ZnS的形態(tài)存在，這些形態(tài)的鋅在上述兩次浸出條件下不溶解，導(dǎo)致所得的浸出渣含鋅仍有20%左右［4］。要想降低鋅浸出渣含鋅，必須改變工藝技術(shù)條件，使之達(dá)到溶解鐵酸鋅的條件。

如果將二段酸浸改為高溫高酸浸出，達(dá)到鐵酸鋅浸出的條件，浸出渣含鋅將低于10%。但高溫高酸浸出液返回中性浸出，因溶液含鐵高達(dá)30g/L，將產(chǎn)生大量的Fe(OH)3膠狀沉淀物，使中性浸出礦漿難以沉降。要解決這一問題，高含鐵的高溫高酸浸出后液需單獨(dú)沉鐵，目前工業(yè)上應(yīng)用的沉鐵方法有黃鉀鐵礬法、轉(zhuǎn)化法、針鐵礦法、赤鐵礦法［6］。如采用這一方案，則需增加沉鐵流程和設(shè)備，不僅增加投資，也需要一定的建設(shè)時(shí)間。

立足現(xiàn)有流程，在確保中性浸出正常生產(chǎn)的前提下，提高酸性浸出的浸出強(qiáng)度，部分浸出鐵酸鋅，降低鋅浸渣含鋅、提高鋅浸出率是首選方案：考慮利用前兩個(gè)槽進(jìn)行高溫高酸浸出，后2個(gè)槽進(jìn)行中和沉鐵，達(dá)到降低浸出渣含鋅的目的。

圍繞這一思路進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，之后對(duì)原有設(shè)備工藝流程及控制指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整：1將1#焙砂酸浸槽反應(yīng)溫度由原來的80℃提高至90～95℃，并提高含酸到40g/L，形成類似高溫高酸環(huán)境，使鐵酸鋅部分溶解；在1#、2#、3#、4#焙砂酸浸槽出口導(dǎo)流筒增設(shè)壓縮風(fēng)管，將高溫高酸條件下反應(yīng)生成的Fe2+氧化成Fe3+；從氧化鋅中浸濃密機(jī)底流管增設(shè)支管至酸浸3#槽入口，用氧化鋅中和到pH值2.5左右，使Fe3+水解沉淀，達(dá)到除Fe的目的。見圖4。

Leaching Process Optimization of Zinc Conventional Smelting Method

ZHANG En-ming
（JCC Lead and Zinc Company Limited, Jiujiang 332500, Jiangxi, China）

basing on conventional leaching process equipment of zinc smelting, with the rational allocation of existing equipment, potential ability of existing equipment was fully released, while optimizing the process control parameters, zinc ferrite waas leached in acid leaching reaction tank, to reduced zinc containing in the leaching slag, recovery rate of zinc was improved, and reduce the production cost.

zinc smelt；conventional method；Leaching slag；reduce；zinc in slag；cost

TF813

A

1009-3842（2015）01-0007-02

2014-11-26

張恩明（1977-），男，江西玉山人，工程師，主要從事有色冶金技術(shù)及生產(chǎn)管理工作。E-mail: znmdj@aliyun.com