氧化鋅浸出銦富集工藝優(yōu)化研究與實踐

翟愛萍， 尹榮花

(河南豫光鋅業(yè)有限公司, 河南 濟(jì)源 459000)

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稀貴金屬

氧化鋅浸出銦富集工藝優(yōu)化研究與實踐

翟愛萍， 尹榮花

(河南豫光鋅業(yè)有限公司, 河南 濟(jì)源 459000)

根據(jù)氧化鋅生產(chǎn)實際，通過平衡計算找出氧化鋅浸出至產(chǎn)出銦富集渣過程中銦的損失，分析了造成損失的原因。通過采取穩(wěn)定氧化鋅含鐵，優(yōu)化富銦渣回收工藝控制條件等措施，無名損失、渣中損失減少，銦的直收率明顯提高，鉛泥質(zhì)量也有所提升。

氧化鋅； 銦富集渣； 工藝優(yōu)化； 直收率

0 前言

常規(guī)濕法煉鋅過程中，浸出渣經(jīng)過揮發(fā)窯處理，其中的鉛鋅以及稀散金屬銦鍺等揮發(fā)進(jìn)入氧化鋅煙塵，濕法煉鋅廠的銦主要從氧化鋅煙塵中回收。本公司銦回收采用中性浸出―低酸浸出―高酸浸出―中和沉銦工藝流程，在回收鋅過程中得到的附加產(chǎn)物為鉛渣和銦富集渣，銦富集渣經(jīng)浸出、萃取等處理產(chǎn)出成品銦。經(jīng)過幾年的摸索改進(jìn)，銦富集渣到精銦段直收率顯著提高，但從氧化鋅到銦富集渣銦的直收率與同行相比還有一定差距。公司對氧化鋅工段影響銦直收率的因素進(jìn)行分析研究，找出關(guān)鍵的和可控的因素，采取改進(jìn)措施，取得了一定效果。

1 工藝流程及原理

1.1 工藝流程

目前國內(nèi)企業(yè)氧化鋅處理回收銦的工藝流程有一些差別，但多采用三段浸出的方式。國內(nèi)某冶煉廠采用低酸還原后液直接萃取，然后置換、電解、熔鑄產(chǎn)出成品銦錠。該工藝省去了銦富集渣產(chǎn)出再浸出的過程，減少了渣類周轉(zhuǎn)，提高了銦直收率，但大量萃取后液的進(jìn)入影響了主系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性。

受所處理鋅精礦性質(zhì)的影響，本公司揮發(fā)窯產(chǎn)出的氧化鋅鐵高銦低，為穩(wěn)定后續(xù)工序的生產(chǎn)，在氧化鋅工藝段首先富集銦流程。氧化鋅至銦富集渣的主流程為連續(xù)中浸、低酸浸出、高酸浸出等產(chǎn)出鉛泥，低酸濾液中和銦富集渣。經(jīng)過多膛爐脫除氟氯后的氧化鋅焙砂，用鋅電積廢液進(jìn)行連續(xù)中性浸出。中浸礦漿通過濃密機后溢流產(chǎn)出上清液，上清液部分用于沖礦，其余溶液進(jìn)入焙砂浸出系統(tǒng)。濃密機底流進(jìn)行低酸浸出，低酸浸出礦漿進(jìn)行壓濾，濾液用精礦還原，其還原渣用作鋅沸騰焙燒的原料。還原后的濾液再用高品質(zhì)氧化鋅調(diào)整pH值，水解沉淀產(chǎn)出銦富集渣。高酸浸出礦漿壓濾，濾液返至低酸浸出，濾渣即為鉛泥，水洗送至鉛冶煉系統(tǒng)回收鉛。工藝流程見圖1。

圖1 氧化鋅浸出銦富集工藝流程圖

1.2 原理

連續(xù)中浸：中浸初始酸度較高，可浸出大量的鋅，并有少量的銦鎵鍺浸出。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，pH值逐漸升高，終點pH值控制在4.5～5.0，銦、鍺、鎵水解重新進(jìn)入渣中，達(dá)到浸出鋅但銦不損失的目的?；瘜W(xué)反應(yīng)為：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

(1)

低酸浸出：使中性浸出渣中的鋅更完全地溶解，稀散金屬銦、鍺、鎵等也盡可能浸出，同時避免大量雜質(zhì)溶解。通?？刂平K點酸度在20～40 g/L。化學(xué)反應(yīng)如下：

In2O3+3H2SO4=In2(SO4)3+3H2O

(2)

GeO2+2H2SO4=Ge(SO4)2+2H2O

(3)

GeO+H2SO4=GeSO4+H2O

(4)

高酸浸出：從氧化鋅、中浸渣、酸浸渣中鋅、銦的物相看，ZnFe2O4和少量的ZnS以及In2S3等在中性浸出和低酸浸出的條件下難以溶解，高酸浸出的主要目的是將難溶的有價金屬浸出，以提高有價金屬的浸出率，高酸浸出要求酸度、溫度均較高。主要化學(xué)反應(yīng)為：

ZnO·Fe2O3+4H2SO4=ZnSO4+ Fe2(SO4)3+4H2O

(5)

Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O

(6)

ZnS+Fe2(SO4)3=ZnSO4+2FeSO4+S

(7)

還原過程：主要是使用鋅精礦中的ZnS將溶液中的三價鐵離子還原成二價鐵離子，化學(xué)反應(yīng)如下：

ZnS + 2Fe3+=Zn2++ 2Fe2++ S0

(8)

水解沉銦：一般金屬的氫氧化物都難溶于水，因此調(diào)整溶液的pH值，則發(fā)生水解反應(yīng)。銦在pH值2.9時開始沉淀，pH值大于4時沉淀完全。采用高品位氧化鋅分次加入沉銦槽，逐步調(diào)整pH值至4.0，使銦富集在渣中。主要化學(xué)反應(yīng)為：

In2(SO4)3+6H2O=2In(OH)3↓+3H2SO4

(9)

Fe2(SO4)3+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2SO4

(10)

2 氧化鋅到銦富集渣銦的平衡計算與分析

為找出影響銦直收率的關(guān)鍵點，從銦金屬平衡入手結(jié)合工藝流程進(jìn)行分析。從氧化鋅到銦富集渣投入的含銦物料為氧化鋅，產(chǎn)出的有：氧化鋅中上清、水解沉淀銦后液以及還原渣、鉛泥等。對2014年8月氧化鋅工序投入產(chǎn)出的銦進(jìn)行平衡計算，結(jié)果見表1。

表12014年8月氧化鋅工序投入產(chǎn)出的銦平衡計算

物料名稱物料量含量金屬量/kg比例/%投入氧化鋅3552t0.0512%1818.6100銦富集渣172.58t0.732%1263.28669.46鉛泥 1005.5t0.0195%196.07310.78還原渣258t0.095%183.82510.11產(chǎn)出中上清17944m30.0043g/L77.1594.24沉銦后液3940m30.0057g/L22.4581.23其它散失75.7994.17合計1818.6100

從表1可以看出，銦約70%進(jìn)入銦富集渣中，鉛泥和還原渣中的損失在20%以上，且無名損失也較高。為進(jìn)一步準(zhǔn)確掌握各部分的損失，對3～7月間氧化鋅含鐵以及銦的平衡情況進(jìn)行統(tǒng)計，見表2。

由表2可以看出：

(1)銦直收率受氧化鋅含鐵影響較為明顯，3月、6月氧化鋅含鐵較其他月份明顯升高，銦直收率較低。生產(chǎn)中，氧化鋅含鐵較高時，為穩(wěn)定氧化鋅生產(chǎn)過程及銦富集渣的品位，往往將少量含鐵高的高酸浸出濾液直接排至焙砂酸浸系統(tǒng)，銦也隨之進(jìn)入浸出渣中。

(2)鉛泥中銦損失比例較高，跟蹤觀察鉛泥顏色，對比鉛泥含銦的變化，鉛泥為灰白色、亮白色時，含銦、含鐵低，鉛品位高；鉛泥為黃色、土灰色時，含

表23～7月氧化鋅含鐵以及銦的平衡統(tǒng)計

3月4月5月6月7月重量/t3634.313304.323971.753389.83563.32投入氧化鋅含鐵/%5.224.213.635.994.86銦金屬量/kg19711893232217191583銦富集渣銦金屬量/kg12611279171010531117重量/t1090.4942.91150.31098.41059.7鉛泥含銦/%0.02180.02330.01780.02790.0135銦金屬量/kg238220205307143產(chǎn)出還原渣銦金屬量/kg262278265170149沉銦后液銦金屬量/kg21.3519.3423.5920.4720.13中上清銦金屬量/kg75.3271.2179.2369.7373.79其它損失銦金屬量/kg113.3225.4639.2498.8380.09合計/kg1970.991893.012322.061719.031583.01銦直收率/%63.9867.5673.6461.2670.56

備注：銦直收率=富集渣中的銦金屬量/氧化鋅中的銦金屬量×100

銦、含鐵高。鉛泥含銦與鉛泥含鐵趨勢一致。

(3)鋅精礦使用量大，還原渣量偏大，水分含量高。

(4)其他損失一般為取樣化驗的誤差，或氧化鋅含鐵高時高酸濾液排出氧化鋅系統(tǒng)。

(5)從銦沉淀的pH值可知， pH值大于4.5時，銦沉淀較為完全。觀察中上清以及沉銦后液含銦，沉銦后液含銦偶有波動，通過控制中性浸出末槽pH值和沉銦終點pH值，沉銦后液和中上清含銦穩(wěn)定。

3 改進(jìn)措施及效果

3.1 改進(jìn)措施

3.1.1 穩(wěn)定并降低氧化鋅含鐵

通過搭配使用鉛系統(tǒng)含鐵低的氧化鋅，降低進(jìn)入浸出工序氧化鋅的鐵含量。降低揮發(fā)窯工序自產(chǎn)氧化鋅含鐵:通過改造加大沉降室面積，改變氣流方向降低氣流速度，使煙氣中大顆粒煙塵及時在沉降室沉降，減少高鐵煙塵進(jìn)入收塵系統(tǒng)，進(jìn)而降低氧化鋅含鐵。通過細(xì)化操作控制，穩(wěn)定揮發(fā)窯爐況，并將鍋爐前段含鐵高的氧化鋅分流另行處理等，使氧化鋅含鐵穩(wěn)定在一個較合理的范圍，避免高酸濾液中的銦損失。

3.1.2 增加中性底流壓濾，降低高酸浸出用酸量

中性浸出底流比重1.6 g/L左右，其中的液體中含有大量的鋅，影響低酸、高酸浸出的液固比以及有價金屬的浸出率，且補酸量增加。對此，使現(xiàn)有的中性浸出濃密機底流壓濾后進(jìn)入低酸浸出，減少鋅在其中的循環(huán)。改造后，低酸浸出濾液以及高酸濾液含鋅明顯降低，高酸濾液量減少并與低酸浸出匹配，實現(xiàn)了逆流浸出最佳控制，避免了高酸濾液進(jìn)入主系統(tǒng)時造成銦的損失。

3.1.3 降低鉛泥含銦

(1)鉛泥含鐵高時銦含量也較高，主要是形成鐵礬等聚合物造成銦夾帶沉淀。為此降低低酸浸出溫度，避免產(chǎn)生鉛鐵礬及水合鐵礬夾帶銦沉淀，提高銦的回收率。

(2)提高高酸浸出的始酸濃度和溫度，使硫化鋅、硫化銦和鐵酸鋅等難溶物浸出，從而提高鋅、銦、鐵的浸出率；采用循環(huán)的方式對鉛泥水洗，水洗后鉛泥含鋅降低0.5%～1%，含銦降低10～30 g/t。鉛泥含銦穩(wěn)定在150 g/t以下，含鐵在1%左右，達(dá)到提高鉛泥品位降低鉛泥含銦的目的。

3.1.4 降低還原渣含銦

選用含鐵低于6%、粒度小的進(jìn)口鋅精礦用于低酸濾液的還原，嚴(yán)格控制還原溫度95℃左右、還原時間3 h。鋅精礦采取少量多次的加入方式，使還原過程更充分，還原渣易于過濾。還原渣含水由原來的35%降至30%左右，渣含銦穩(wěn)定在0.05%以下。

3.1.5 控制生產(chǎn)細(xì)節(jié)，減少其他損失

氧化鋅含鐵高時，利用現(xiàn)有儲槽儲存高酸液體，待氧化鋅含鐵低時再補充至低酸浸出。嚴(yán)格控制水解沉銦終點pH值和中浸末槽pH值，避免pH值過低導(dǎo)致銦隨沉銦后液或上清進(jìn)入主系統(tǒng)。

3.2 實施效果

實施上述一系列措施后，系統(tǒng)試運行3個月，生產(chǎn)中嚴(yán)密監(jiān)控工藝參數(shù)，鉛泥含銦和還原渣含銦降低，其他無名損失降低了1%左右，銦直收率穩(wěn)定在75%以上， 10～12月的銦金屬統(tǒng)計見表3。

表310～12月銦金屬統(tǒng)計(改進(jìn)后)

物料名稱物料量含量金屬量/kg比例/%投入氧化鋅11800t0.052%6136100銦富集渣624.2t0.751%4687.876.4鉛泥2915.8t0.0133%387.86.32還原渣1024.9t0.051%522.78.52產(chǎn)出中上清64575m30.0040g/L258.34.21沉銦后液14470m30.0051g/L73.81.2其它散失205.63.35合計6136100

4 結(jié)語

生產(chǎn)實踐表明，通過控制來料氧化鋅含鐵，對氧化鋅連續(xù)中浸、低酸浸出、高酸浸出以及高酸還原工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以及利用中間儲槽穩(wěn)定系統(tǒng)等措施，不僅提高了氧化鋅工藝段銦金屬直收率，而且產(chǎn)出的鉛渣含鋅銦降低，鉛富集率也大大提升，為后續(xù)鉛渣進(jìn)入鉛冶煉系統(tǒng)處理創(chuàng)造了良好的條件。

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[4] 梅光貴，等.濕法煉鋅學(xué)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2001.

中資172億收購剛果最大銅鈷礦

美國礦業(yè)巨頭Freeport-McMoRan已同意將剛果最大銅鈷礦Tenke Fungurume的控股權(quán)以26.5億美元(約合人民幣172億元)出售給洛陽鉬業(yè)。洛鉬集團(tuán)4月底以15億美元收購英美資源公司在巴西的鈮礦和磷礦資產(chǎn)。這也是自2014年嘉能可以60億美元出售秘魯Las Bambas銅礦以來，全球最大的銅礦交易。此項交易使今年迄今為止中國企業(yè)宣布的海外并購交易總額達(dá)到1 000億美元左右，接近去年全年的1 040億美元。

Process optimization of zinc oxide dust treatment and indium enrichment

ZHAI Ai-ping , YIN Rong-hua

Based on zinc oxide production condition, this paper finds out indium loss during the process of zinc oxide leaching and producing indium enrichement slag through balance calculation, and analyzes the reasons causing loss. By taking measures to stabilize iron content in zinc oxide and optimize process control condition of indium-enriched slag recovery, the unknown loss and slag loss are reduced, direct recovery of indium is obviously enhanced and the lead slime quality is also improved.

zinc oxide; indium enrichment slag; process optimization; direct recovery

翟愛萍(1971—)，女，河南濟(jì)源市人，主要從事鋅濕法冶煉技術(shù)工作。

2015-09-21

2016-04-26

TF813； TF843.1

B

1672-6103(2016)04-0034-04