濕法煉鋅中鐵回收的新工藝研究

曹忠華

摘要：現(xiàn)代濕法煉鋅中所用的原料大部分是含鐵量高的閃鋅礦，現(xiàn)有工藝條件下則會(huì)生成鐵酸鋅造成鋅的溶出率降低和鐵的流失。針對(duì)這一情況提出的新工藝為在還原焙燒前，先對(duì)鋅焙砂進(jìn)行磁選，后期再進(jìn)行低酸浸出。最后得出鐵的總回收率達(dá)到92%以上，同時(shí)回收的鐵品位可以達(dá)到52-54%之間。此外還確定了還確定了這套工藝中的各項(xiàng)指標(biāo)：焙燒溫度800℃、時(shí)間60min、磁選的粒度為450目左右，浸出時(shí)間60min、溫度35-40℃。

Abstract： Most modern materials used in zinc hydrometallurgy are high iron sphalerite. Existing conditions will reduce the dissolution rate and the iron loss caused by zinc zinc ferrite. In view of this situation， the new technology is that before the reduction roasting， the zinc roasted sand is magnetic separation， and then carries out low acid leaching. The total recovery rate of iron finally reached more than 92%， and the recovery of iron grade can reach 52-54%. In addition， the various indexes of the process are determined， the roasting temperature is 800℃， the time 35-40min， the particle size of the magnetic separation is about 400 mesh， 60 min leaching time， temperature of 35-40℃.

關(guān)鍵詞：濕法煉鋅；鐵酸鋅；回收鐵；磁選；新工藝

Key words： zinc hydrometallurgy；zinc ferrite；recovery of iron；magnetic separation；new process

中圖分類號(hào)：TF813 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）04-0075-03

0 引言

我國(guó)的鋅儲(chǔ)量居世界的第二位占世界總鋅儲(chǔ)量的1/4同時(shí)鐵礦石的進(jìn)口量將近1/2。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)鋅，鐵金屬的需求量的增加以及為了充分利用國(guó)內(nèi)的二次鐵資源減少對(duì)國(guó)外鐵礦石的依賴性。因此迫切的需要針對(duì)國(guó)內(nèi)儲(chǔ)量較高的鐵閃鋅礦研究出一套合理的冶煉工藝。當(dāng)今濕法煉鋅占鋅冶煉的80%左右為主要的煉鋅手段。這種方法是將原料鋅精礦經(jīng)過(guò)氧化焙燒后得到鋅焙砂然后對(duì)得到的鋅焙砂進(jìn)行浸出等工藝。這過(guò)程中由于鋅焙砂中存在著難溶于酸的鐵酸鋅，導(dǎo)致鋅的熔出率低，和鐵資源的流失。二若是用強(qiáng)酸浸出則有增加了后續(xù)的沉鐵工藝使流程復(fù)雜化。所以在此基礎(chǔ)上利用鋅焙砂為原料提出了充分利用磁選的條件下使鐵盡可能的回收并使其品位盡可能的高。

1 實(shí)驗(yàn)的原料及原理

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所用的原料鋅焙砂來(lái)源于云南某冶煉廠，還原劑也是其公司堆存的褐煤。其中鋅焙砂中主要元素的含量如表1所示，而還原劑褐煤含炭在65%左右。

對(duì)鋅焙砂進(jìn)行XRD衍射分析圖譜如圖1所示。

從圖中1中可以看出鋅焙砂中的主要物相為氧化鋅、四氧化三鐵、鐵酸鋅、二氧化硅、硅酸鋅。

1.2 主要原理

本研究的主要原理依據(jù)是利用磁選首先將鋅焙砂中的磁鐵礦磁選出來(lái)，然后將非磁部分的鋅焙砂進(jìn)行還原焙燒（利用的是鐵酸鋅在還原條件下容易選擇性的被還原為磁鐵礦和氧化鋅）。還原后的鋅焙砂在經(jīng)過(guò)二次磁選后利用磁鐵礦不溶低酸的原理對(duì)磁選出來(lái)的磁部分進(jìn)行優(yōu)化處理。本實(shí)驗(yàn)的工藝流程如圖2所示。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 設(shè)備與藥品

實(shí)驗(yàn)所有的主要設(shè)備有上海實(shí)焰電爐廠生產(chǎn)的高溫箱式電阻爐（型號(hào)SYX-10-16）、北京市永光明醫(yī)療儀器廠的電熱鼓風(fēng)干燥箱（型號(hào)101-0AS）、南昌市恒業(yè)礦冶機(jī)械廠的密封式制樣粉碎機(jī)（型號(hào)GJ-I）以及唐山宏達(dá)礦山機(jī)械設(shè)備研究院的磁選管（型號(hào)XCGS型）等。

實(shí)驗(yàn)用到的主要藥品如表2所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

首先將原料鋅焙砂利用粉碎機(jī)粉碎到200目左右，利用磁棒首次將鋅焙砂中的磁鐵礦選出來(lái)。非磁部分將其與褐煤按一定的比例混合放于高溫箱式電阻爐中焙燒（焙燒溫度800℃、時(shí)間60min左右），焙燒結(jié)束后要立即進(jìn)行水冷處理，然后將其充分粉碎到450目左右進(jìn)行二次磁選，然后將非磁部分用硫酸進(jìn)行低酸浸出處理（浸出溫度35-40℃、時(shí)間60min）。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取樣對(duì)其中的鐵進(jìn)行測(cè)定并主要考查溫度、時(shí)間、還原劑用量劑、粒度大小等對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.3.1 焙燒溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

實(shí)驗(yàn)的固定條件為焙燒時(shí)間為60min，褐煤百分含量11%。每次實(shí)驗(yàn)在不同的溫度下進(jìn)行。每次取10克進(jìn)行磁選，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

經(jīng)過(guò)一次磁選后的磁后鋅焙砂含鐵8.8%而磁部分含鐵32%（磁部分同樣要進(jìn)行再度破碎到450目左右在進(jìn)行磁選），從表3中可以看出溫度在800℃時(shí)鐵的品位最高回收率也最高。之后對(duì)磁性部分進(jìn)行優(yōu)化處理即在粒度達(dá)到450目左右時(shí)鐵的品位可以從18.6%升高到52%左右。

2.3.2 焙燒時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

實(shí)驗(yàn)的固定條件為焙燒溫度800℃、和滅百分含量11%。每次選取不同的焙燒時(shí)間做實(shí)驗(yàn)。焙燒后每次取10進(jìn)行磁選實(shí)驗(yàn)再測(cè)其中的鐵含量。得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

從表4中可以看出焙燒時(shí)間在60min是實(shí)驗(yàn)效果達(dá)到最佳鐵回收達(dá)到90%，超過(guò)60min后回收率這會(huì)降低。之后對(duì)磁性部分進(jìn)行優(yōu)化處理即在粒度達(dá)到450目左右時(shí)鐵的品位可以從18.6%升高到52%左右。

2.3.3 褐煤用量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

實(shí)驗(yàn)的固定條件為焙燒溫度為800℃，焙燒時(shí)間為60min，每次使用不同量的褐煤做實(shí)驗(yàn)。焙燒后每次取10進(jìn)行磁選實(shí)驗(yàn)再測(cè)其中的鐵含量。得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理最后確定鋅焙砂與褐煤的配比為8.1：1。鐵回收率可達(dá)到88%之后進(jìn)行磁選優(yōu)化處理。

2.3.4 粒度對(duì)磁選過(guò)程的影響

這個(gè)過(guò)程選取的原料為焙燒后樣，焙燒的條件為焙燒溫度800℃、焙燒時(shí)間60min、褐煤百分含量11%。粒度分別是150、200、300、450、500目之間得到到數(shù)據(jù)畫圖如圖3所示。

從圖3中可以看出粒度在450目左右時(shí)得到的磁鐵礦的品位最佳而此時(shí)回收率雖然有所降低但是影響并不大。粒度超過(guò)450目是品位有下降的趨勢(shì)。

2.3.5 浸出條件對(duì)工藝的影響

試驗(yàn)后期選取得到優(yōu)化后磁鐵礦進(jìn)行進(jìn)一步的浸出優(yōu)化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了浸出的條件為溫度35-45℃之間，浸出時(shí)間為60min.最后得到的結(jié)果是鐵的品位可以進(jìn)一步提高到52-53%之間，但是貼的回收率會(huì)降低到84-85%之間。

3 結(jié)論

①提出鋅焙砂還原焙燒之前先進(jìn)行一次磁選工藝可以一次得到品位在50-52%之間的鐵磁鐵礦而且這部分的回收率46.4%。將近一次回收了一般的鐵資源。

②還原焙燒過(guò)程的最佳還原條件為溫度800℃、時(shí)間為60min還原劑的百分含量為11%。此時(shí)得到的磁鐵礦品位達(dá)到50%回收率有91%。

③磁選過(guò)程不宜選取過(guò)多的物料，10克左右最佳否者由于水流速和粒度的影響會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏低。而磁選的最佳粒度在450-500之間最佳。

④浸出實(shí)驗(yàn)雖然可以進(jìn)一步提高磁鐵礦的品位但因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的浸出磁鐵礦還是會(huì)有少量的熔解在浸出夜中。導(dǎo)致回收率會(huì)下降到84-85%之間。

⑤這套鋅工藝對(duì)濕法煉鋅回收手鐵資源非常有利用價(jià)值和之前工藝相比沒(méi)有了相應(yīng)的化學(xué)除鐵工藝。對(duì)環(huán)境也起到了一定的積極作用。

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