改善工藝提高鋅氧壓浸出鎵鍺回收率

劉振有

摘要：鋅氧壓浸出工藝是我國(guó)鉛鋅礦鎵鍺回收的主要用工藝之一，針對(duì)鋅氧壓浸出工藝在鎵鍺浸出方面回收率較低的情況，對(duì)鋅氧壓浸出工藝進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)非常必要。因此，本文以鋅氧壓浸出工藝原理出發(fā)，以提高鎵鍺回收率為目的，以凡口鉛鋅礦為例，闡述了鋅氧壓浸出工藝改進(jìn)過(guò)程，以期為鋅氧壓浸出工藝的有效實(shí)施提供良好的借鑒。

關(guān)鍵詞：鋅氧壓浸出工藝;鎵;鍺;回收率

前言：

相較于傳統(tǒng)煉鋅工藝而言，鋅氧壓浸出工藝突出的環(huán)保、流程短、綜合回收效益高、可靠穩(wěn)定等特點(diǎn)。但是隨著鋅氧壓浸出工藝在我國(guó)硫化鋅礦中的廣泛應(yīng)用，鋅氧壓浸出工藝在鎵鍺浸出方面回收率較低。據(jù)此，為保證鋅氧壓浸出工藝的有效實(shí)施，對(duì)鋅氧壓浸出工藝進(jìn)行優(yōu)化分析非常必要。

一、鋅氧壓浸出工藝概述

鋅氧壓浸出工藝主要是由一個(gè)簡(jiǎn)單的基本電化學(xué)反應(yīng)完成的。即在一定溫度及氧壓下，鉛鋅礦與加入溶液中廢棄電解液發(fā)生反應(yīng)，鋅轉(zhuǎn)化到溶液中成為可溶性硫酸鹽。在具有充足加速氧傳遞介質(zhì)（鐵離子）的情況下，反應(yīng)速度較快。在浸出時(shí)鉛鋅礦中鎵鍺元素與多種微量元素浸出在溶液中^[1]。此時(shí)鉛鋅礦中鐵會(huì)與硫酸、氧氣反應(yīng)，生成硫化物及硫酸。在較高酸度氧氣及溫度的情況下，鐵礦可被氧化為元素鉛。而在低酸環(huán)境中三價(jià)鐵可被水解為不溶于水的硫酸鉛及水合氫氧化物沉淀。

二、鋅氧壓浸出工藝改善措施

1、凡口鉛鋅礦概述

凡口鉛鋅礦主要化學(xué)元素成分如表1所示：

2、凡口鉛鋅礦氧壓浸出工藝改進(jìn)流程

由于凡口鉛鋅礦為多種金屬硫化礦，因此在氧壓浸出工藝改進(jìn)過(guò)程中，凡口鉛鋅礦可依據(jù)磨礦——一段氧壓浸出——一段浸出液——中和置換——除鐵——凈化除雜——鋅電積——電鋅成品。同時(shí)對(duì)于一段氧壓浸出后產(chǎn)生的一段浸出渣可經(jīng)二段氧壓浸出生成富含鉛及銀的二段浸出渣（鉛銀渣）及二段浸出液進(jìn)行循環(huán)浸出處理。

3、凡口鉛鋅礦鋅氧壓浸出工藝改進(jìn)措施

由表1可知，凡口鉛鋅礦鎵鍺浸出率較低，針對(duì)這一問(wèn)題，我廠浸出車間和質(zhì)控車間聯(lián)合攻關(guān)：首先，從一段礦漿入手，根據(jù)合理礦漿濃度與礦漿在氧壓釜中反應(yīng)速度的關(guān)系，控制一段礦漿濃度在68-70%之間，以保證后期生產(chǎn)階段對(duì)反應(yīng)釜溫度、反應(yīng)釜壓力的有效控制。同時(shí)由于礦粒表面需要進(jìn)行多項(xiàng)浸出反應(yīng)，為保證浸出反應(yīng)結(jié)果，根據(jù)一段礦漿粒度與總浸出率之間的聯(lián)系。可在保證浸出率的情況下，最大程度控制礦粒細(xì)度。并選擇較低的反應(yīng)釜壓力、溫度。在這個(gè)基礎(chǔ)上，采用性能較穩(wěn)定且效率較高的砂磨機(jī)器。在砂磨機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，利用輸送泵，將礦漿從筒體底部泵入筒體內(nèi)。此時(shí)在一定壓力環(huán)境下，礦漿會(huì)產(chǎn)生上下對(duì)流。隨后在加壓及鋯珠高速旋轉(zhuǎn)交錯(cuò)影響下，礦漿會(huì)發(fā)生乳化、揉搓、分散變化，繼而得到44μm的礦漿^[2]。需要注意的是，磨礦階段鋯珠、磨盤(pán)損耗程度與礦漿粒徑呈正相關(guān)，根據(jù)所需礦漿細(xì)度，每間隔90天左右進(jìn)行一次磨盤(pán)的更換，并定期添加鋯珠。

其次，在一段礦漿及電解廢液在高壓反應(yīng)釜反應(yīng)過(guò)程中，其可生成硫酸鋅、水、單質(zhì)硫。隨后在一段氧壓進(jìn)出反應(yīng)中一段礦漿中鎵鍺與其他微量元素在溶液中參與浸出，可得到三價(jià)鐵離子。依據(jù)以上反應(yīng)過(guò)程，氧壓反應(yīng)釜反應(yīng)階段，通過(guò)調(diào)高反應(yīng)釜內(nèi)溫度、氧氣壓力并降低酸度，可以促使二價(jià)鐵離子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成三價(jià)鐵離子。而三價(jià)鐵離子極易被水解為鐵礬沉降。在鐵礬沉降后鎵鍺可與鐵發(fā)生反應(yīng)，共同沉淀進(jìn)入二段底流，阻礙鎵鍺回收。基于此，技術(shù)人員可以最大程度控制溶液內(nèi)鐵的含量，同時(shí)調(diào)高酸堿度，避免鐵沉降對(duì)鎵鍺回收率的影響。

再次，考慮到鋅粉直接置換溶液中鎵鍺鋅粉損耗量較大且易產(chǎn)生氫氣，因此，攻關(guān)小組通過(guò)將中和后溶液酸度降至4.0g/L左右。同時(shí)為避免溶液中酸濃度過(guò)低導(dǎo)致三價(jià)鐵離子發(fā)生水解反應(yīng)，攻關(guān)小組在保證中和劑粒度足夠細(xì)的情況下，盡量選擇含鐵量少或者沒(méi)有鐵離子的中和劑。必要情況下，可以控制中和后三價(jià)鐵離子在300-350mg/L左右，保證鎵鍺浸出率。

最后，在鎵鍺置換階段，攻關(guān)小組可采用標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低的金屬（如鋅），從溶液中置換標(biāo)準(zhǔn)電極電位較高的鎵鍺金屬。具體反應(yīng)過(guò)程為：在置換攪拌槽內(nèi)添加鋅粉，通過(guò)置換反應(yīng)將中和后溶液中的鎵鍺金屬元素置換出來(lái)。隨后控制置換階段溶液酸堿值在5.0-5.2左右，反應(yīng)槽內(nèi)溫度在85-90℃左右。同時(shí)采用液用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾操作，以避免置換后液鎵鍺含量過(guò)高對(duì)后期工作效益的影響。

4、凡口鉛鋅礦浸出工藝改進(jìn)效果

自丹冶廠啟用中和濃密池之后，有效的控制了中和酸，鎵鍺回收率不斷提升。截止至目前為止凡口鉛鋅礦鎵鍺回收率已分別提升至45%、80%，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。在提高鎵鍺金屬回收率的同時(shí)，改進(jìn)后的氧壓浸出工藝綜合回收效果也有了明顯的上升。且改進(jìn)后氧壓浸出工藝可有效提升鉛、銀、銅、銦等稀有貴金屬浸出率、回收率。同時(shí)由于改進(jìn)后氧壓浸出工藝去除了大量沸騰焙燒、揮發(fā)窖渣等工藝，流程較短且占地面積較小，具有較好的環(huán)保效果。

總結(jié)：

綜上所述，在近幾年的發(fā)展進(jìn)程中，我國(guó)鋅的生產(chǎn)能力快速上升，國(guó)內(nèi)鋅原料市場(chǎng)供應(yīng)也趨于緊張，只有依賴進(jìn)口才可以滿足我國(guó)市場(chǎng)對(duì)鉛鋅精礦的需求。隨之而來(lái)的是鉛鋅礦品位的逐步下降及處理難度的逐步上升。基于此，相關(guān)鉛鋅礦企業(yè)應(yīng)在以往氧壓浸出工藝的基礎(chǔ)上，借鑒以往工作經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)優(yōu)化，促使氧壓浸出工藝可以適應(yīng)銀、銅、銦等各種復(fù)雜成分的原理，提高鎵鍺浸出、回收率，為我國(guó)企業(yè)原料來(lái)源選擇靈活性的提升提供依據(jù)。

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（作者單位：深圳市中金嶺南金屬有限責(zé)任公司丹霞冶煉廠）