氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝探討

胡 立

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關(guān) 512300）

隨著人們對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的重視及環(huán)保意識(shí)的提高，綠色、環(huán)保的生產(chǎn)理念越來(lái)越深入人心，人們對(duì)于化工生產(chǎn)工藝的應(yīng)用提出了較高要求，在生產(chǎn)實(shí)踐中選擇效率高、效益優(yōu)及環(huán)境友好的化工工藝成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)主要要求之一，而隨著科技的進(jìn)步及材料的配套研發(fā)，也為新工藝的應(yīng)用提供很好的硬件支撐。就鋅氧壓浸出工藝而言，其屬于全濕法煉鋅工藝流程，在鋅冶煉過(guò)程中通過(guò)采用密閉的加壓釜，直接在釜內(nèi)加入稀硫酸、氧氣及鋅精礦，在合適的溫度、氧壓和反應(yīng)時(shí)間等條件下，該工藝會(huì)直接產(chǎn)生硫酸鋅溶液，此時(shí)礦物中的硫、鉛等物質(zhì)會(huì)繼續(xù)殘留在殘?jiān)?。硫酸鋅溶液通過(guò)凈化后送電解工序進(jìn)行鋅電積及熔鑄得到產(chǎn)品鋅錠，浸出渣進(jìn)行冷卻、浮選、過(guò)濾、熔硫熱濾進(jìn)行硫元素的回收；由于此工藝不經(jīng)過(guò)焙燒產(chǎn)出二氧化硫，不僅減少二氧化硫的污染和制酸工藝的繁瑣，而且產(chǎn)出的產(chǎn)品為片狀固體單質(zhì)硫磺，利于儲(chǔ)存及銷(xiāo)售，大幅度提升了生產(chǎn)效率及工藝的安全、環(huán)保性。

1 氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝概況

氧壓浸出工藝過(guò)程主要是備料、浸出、閃蒸、調(diào)質(zhì)冷卻及硫回收等工序，在經(jīng)過(guò)鋅氧壓浸出后，浸出渣中會(huì)聚集較多的硫磺單質(zhì)。在硫回收浮選工藝中，這些浸出渣主要充當(dāng)工藝原料，通過(guò)風(fēng)冷設(shè)施對(duì)浸出渣進(jìn)行冷卻后，在浸出渣泵的作用下，浸出渣會(huì)被輸送到浮選槽中。氧浸渣首先進(jìn)入粗浮選槽，從粗浮選槽出來(lái)的粗硫精礦溢流入精浮選槽；粗浮選尾礦流回尾選槽即掃選槽。精浮選槽浮選出來(lái)的精硫精礦流入硫精礦貯槽，再由泵送至硫精礦帶式過(guò)濾機(jī)或真空帶式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾；精浮選槽浮選出來(lái)的尾礦流至粗浮選槽。針對(duì)精選槽、掃選槽流程的產(chǎn)物，進(jìn)行精選底流、掃選泡沫層操作，隨后，剩余物質(zhì)再次進(jìn)入粗選系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)[1]。尾選槽浮選出來(lái)的氧化尾渣即鉛銀渣自流至浮選尾礦貯槽再泵入浮選尾礦濃密機(jī)進(jìn)行液固分離；尾選槽浮選出來(lái)的粗硫精礦溢流至粗浮選槽。浮選尾礦濃密池溢流出來(lái)的上清液返回系統(tǒng)使用，濃密底流泵入廂式壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)慮、洗滌后得鉛銀渣進(jìn)行外售。

從浮選結(jié)果來(lái)看，氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝下的產(chǎn)品包含兩種形態(tài)，即硫精礦和尾礦渣。就硫精礦而言，可采用帶式過(guò)濾機(jī)對(duì)其進(jìn)行除水處理，隨后在干燥機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)二次脫水。當(dāng)硫精礦處于干燥狀態(tài)時(shí)，通過(guò)皮帶傳輸機(jī)將其輸送到旋流器中，隨機(jī)進(jìn)行加熱融化處理。將融化后的硫精礦儲(chǔ)存在粗硫池，同時(shí)在硫精礦泵的作用下，將已經(jīng)熔融的硫精礦輸送到熱過(guò)濾機(jī)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)過(guò)濾處理。采用精硫池存儲(chǔ)完成過(guò)濾的硫磺，并通過(guò)硫磺造粒機(jī)完成精硫磺制粒處理，最終將成品硫磺打包，然后存儲(chǔ)于硫磺倉(cāng)庫(kù)。氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝流程如圖1所示。

圖1 氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝流程

2 硫回收浮選工藝過(guò)程分析

2.1 硫回收浮選工藝原理分析

浮選過(guò)程礦物的浮沉是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，必須對(duì)空氣（氣相）、水或水溶液（液相）、礦物（固相）的組成及它們之間的各種關(guān)系進(jìn)行深入的研究。在這里，我們把氣泡和水的交界面叫氣——液界面，氣泡和礦物的交界面叫氣——固界面，礦物和水的交界面叫固—液界面。浮選中的氣相（空氣）含有78%的氮?dú)狻?1%的氧氣等，氧氣對(duì)礦物和藥劑是氧化劑，因?yàn)樾迈r的硫化礦表面其實(shí)是親水的，吸附氧氣初步氧化后，疏水性增大，但是如果長(zhǎng)期與氧氣接觸，其表面硫化物氧化成硫酸鹽或氧化物，則親水性增大，可浮性下降。浮選中的液相指水溶液，包括水、少量的礦物鹽類(lèi)和浮選藥劑，水分子有極性，水中礦物鹽類(lèi)含量視不同水質(zhì)而變化。

硫浮選是利用硫精礦中元素硫的疏水性及鉛、銀、鐵和汞等混合物的親水性進(jìn)行分離，在壓縮空氣的鼓入過(guò)程中，因硫具有疏水性，其可浮性較好；而鉛銀混合物具有親水性，因此其可浮性差，最終實(shí)現(xiàn)硫與其他雜質(zhì)的分離目的?，F(xiàn)代鋅氧壓浸出工業(yè)生產(chǎn)中，為了減少硫包裹鋅精礦，需加入一定的分散劑來(lái)提高鋅浸出率，這樣能減少硫磺單質(zhì)對(duì)未反應(yīng)完全的硫化物包裹，提升后期硫單質(zhì)回收的效率與質(zhì)量[2]。

2.2 浸出渣物料的成分分析

浸出渣物料成分分析包含了浸出渣物料物象分析和物料成分化驗(yàn)兩個(gè)層面[3]。

就對(duì)浸出渣物料進(jìn)行物相分析而言，在氧壓浸工藝后，浸出渣物料固相包含金屬礦物質(zhì)、非金屬礦物質(zhì)和硫磺單質(zhì)三種固相形式。其中，金屬礦物質(zhì)包含鈉黃鐵礬、鉛鐵礬、菱鉛礬、硫酸鉛等物質(zhì)，而在非金屬礦物質(zhì)中，其不僅包含云母、石英、高嶺土等物質(zhì)，而且涉及重晶石、方解石兩種成分。此外，浸出渣物料包含了水和硫酸鹽溶液兩種液相。

對(duì)浸出渣物料成分進(jìn)行化驗(yàn)，所得結(jié)果如表2所示。

強(qiáng)化原料物料的成分管理，能進(jìn)一步提升化工工藝應(yīng)用精度。結(jié)合本研究物料成分化驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在浸出渣物料成中，含量最多的物質(zhì)為硫單質(zhì)，在金屬礦物質(zhì)中，成分含量從高到低依次為Fe、Zn、Pb，而就非金屬物質(zhì)而言，SiO2的含量最高，約為7.42%。

3 氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝的主要影響因素

3.1 物料粒度因素

物料粒度是影響浮選生產(chǎn)最直接的因素。當(dāng)粒度過(guò)小時(shí)，物料的比表面積會(huì)相對(duì)增大，此時(shí)在不同礦物質(zhì)凝聚過(guò)程中，粒度較細(xì)的物質(zhì)容易附著在粗粒物質(zhì)的表面，制約了浮選工藝I的正常進(jìn)行。而當(dāng)粒度過(guò)大時(shí)，物料在伴隨氣泡上浮過(guò)程中，極易發(fā)生破碎現(xiàn)象，破碎后的物質(zhì)會(huì)再次在物料中沉積，影響了浮選的效率。

3.2 礦漿濃度因素

作為可控性加強(qiáng)的一個(gè)影響因素，礦漿濃度也會(huì)對(duì)氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝造成一定影響。從浮選過(guò)程來(lái)看，硫磺單質(zhì)在物料中的分散度具有差異性，受其影響，其在氣泡上的附著率也有一定差異。當(dāng)濃度過(guò)大時(shí)，攜帶硫磺單之上浮的氣泡會(huì)發(fā)生破滅；而當(dāng)濃度過(guò)小時(shí)，硫磺單質(zhì)的整體附著效率會(huì)有所降低，同時(shí)流動(dòng)性會(huì)有所增大，此時(shí)浮選的時(shí)間會(huì)有所延長(zhǎng)。研究表明：在氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選過(guò)程中，浮選含硫量會(huì)隨著濃度的增加而出現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖3）。

由圖3可知，當(dāng)?shù)V漿濃度低于1.4kg/L時(shí)，浮選含硫量會(huì)持續(xù)上升，而當(dāng)?shù)V漿濃度超過(guò)1.4kg/L時(shí)，其浮選含硫量會(huì)逐漸下降?；诖?，在氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝應(yīng)用中，應(yīng)盡可能地將礦漿濃度調(diào)整在1.4kg/L左右。需注意的是，針對(duì)礦漿濃度的調(diào)整，還應(yīng)注重物料成分、浮選攪拌、浮選槽配置等要素的系統(tǒng)把控。

3.3 鼓風(fēng)量和攪拌強(qiáng)度因素

鼓風(fēng)量和攪拌強(qiáng)度對(duì)于浮選工藝的應(yīng)用具有較大影響。從作用過(guò)程來(lái)看，這兩個(gè)因素主要影響著氣泡的形成速率及泡沫的上升速率。在這兩個(gè)因素控制中，應(yīng)注重礦粒強(qiáng)度、礦漿密度、假定罩蓋系數(shù)、礦粒密度等要素的系統(tǒng)把控。然后在考慮最小氣泡大小的基礎(chǔ)上，對(duì)攪拌強(qiáng)度 和鼓風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3.4 浮選溫度和PH因素

要進(jìn)一步提升氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝應(yīng)用效率，在實(shí)際浮選中，還應(yīng)注重浮選溫度和PH兩個(gè)因子的系統(tǒng)管控。在氧壓浸出工藝中，浸出渣的溫度相對(duì)較高，對(duì)此應(yīng)在冷卻器的支撐下，對(duì)其進(jìn)行降溫處理。要求降溫后浸出渣溫度、進(jìn)入浮選槽后溫度應(yīng)分別保持在65℃和60℃左右。在實(shí)際浮選過(guò)程中，由于未曾使用捕收劑、起泡劑、抑制劑等添加劑，故而不考慮溫度與添加劑的關(guān)系。需注意的是，在不同溫度下，礦物質(zhì)的表面能會(huì)發(fā)生變化，如對(duì)于氧化礦而言，溫度的變化可提供水解成難溶性物質(zhì)的條件，基于這一特征，有必要在浮選過(guò)程中進(jìn)行溫度控制。就pH值影響效果來(lái)看，不論溶液是酸性還是堿性，氧化礦的分解過(guò)程都會(huì)受到影響，這是因?yàn)镻H會(huì)對(duì)礦物質(zhì)電位產(chǎn)生作用，因此還應(yīng)在礦物質(zhì)成分分析的同時(shí)，進(jìn)行pH值的有效調(diào)整。

4 結(jié)論

氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝受多種因素影響，生產(chǎn)實(shí)踐中，工作人員只有結(jié)合回收浮選工藝的基本原理，進(jìn)行各個(gè)影響因素的有效分析，這樣才能有效地提升硫回收利用水平，實(shí)現(xiàn)氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的統(tǒng)籌。