一种加压浸出优化湿法炼锌热酸浸出工艺的方法

摘要

本发明公开了一种加压浸出优化湿法炼锌热酸浸出工艺的方法，新技术易与现有流程衔接，在现有热酸浸出流程中引入加压浸出工艺。其特征在于其优化过程用热酸浸出流程中的一段热酸浸出液浸出锌精矿，同时加压浸出过程实现铁物质的氧化与沉淀，加压浸出矿浆液固分离，上清液返中性浸出，滤渣送浮选富集硫精矿和铁渣。本发明提出的联合流程，工艺简短，在一个反应容器中实现浸锌和除铁，浸出效率高，实现锌冶炼行业的清洁生产。

说明书

技术领域

本发明属于锌湿法冶炼技术领域，涉及一种加压浸出优化湿法炼锌热酸浸出工艺的方法。

背景技术

目前我国锌冶炼90％采用传统湿法炼锌工艺，国内只有韶关冶炼厂、葫芦岛锌厂等少数 几家企业仍采用火法炼锌。

湿法炼锌的工艺流程为“焙烧—浸出—净化—电积”。硫化锌精矿沸腾氧化焙烧脱硫，产 生的二氧化硫烟气送制酸，焙砂送浸出经净化得到合格的硫酸锌溶液，再电积生产电锌。根 据锌浸出渣处理方式的不同，湿法炼锌又分为回转窑挥发法和热酸浸出法。回转窑挥发法又 称常规法，中性浸出渣采用回转窑挥发或烟化炉烟化，株洲冶炼厂为典型的常规湿法炼锌法。 热酸浸出将中性浸出渣在高温高酸条件下浸出，然后采用黄钾铁矾法除铁，一段热酸浸出渣 采用二段高温高酸浸出进一步浸出锌，并且得到高浸渣，我国西北铅锌冶炼厂为典型的热酸 浸出-黄钾铁矾法工艺。

由于锌焙烧过程中部分锌与铁结合形成难于溶解的铁酸锌，造成中浸渣中锌含量高达 20％以上，在铁含量较高的情况下，锌的总回收率较低。且由于回转窑挥发法综合能耗高， 每生产1t锌金属量需要消耗至少4t优质焦炭，同时挥发过程产出大量低浓度SO₂需要进行处 理。因此多数企业采用热酸浸出法处理中浸渣中的锌，在高温高酸下对中浸渣进行浸出，浸 出溶液中铁含量较高，常采用铁矾法除去。但热酸浸出-铁矾除铁存在流程长，工序多，金属 回收率低，铁矾渣量大等不足，而且铁矾渣性质不稳定，对环境具有很大的潜在污染。

针对上述湿法炼锌铁矾除铁工艺中存在的问题和不足，本发明提出了具有创新性的加压 浸出技术与除铁工序相结合的集成技术，该技术取消铁矾除铁工序，用一段热酸浸出液浸出 锌精矿，实现在一个反应容器中浸锌和除铁，实现锌冶炼的清洁生产。

发明内容

本发明的目的就是针对现有热酸浸出-铁矾工艺的不足，提供一种结合现有传统湿法炼锌 工艺的改造流程，用热酸浸出液直接加压浸出硫化锌精矿，铁直接以赤铁矿形式沉淀到渣中， 过程不产生铁矾，铁渣量大大减少，同时过程可以提高锌产量30％。整个生产工艺除水和氧 气外不需添加其它化学品，生产过程清洁环保，实现了真正意义上的清洁冶炼。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种加压浸出优化湿法炼锌热酸浸出工艺的方法，用湿法炼锌热酸浸出流程中的一段热 酸浸出液作为浸出剂氧压浸出锌精矿，同时一段热酸浸出液中铁离子实现氧化沉淀，取消铁 矾除铁系统；氧压浸出后矿浆液固分离，上清液返回湿法炼锌中性浸出流程，固体渣浮选富 集硫精矿和铁渣。

进一步地，所述的一段热酸浸出液成分为：锌110～125g/L，硫酸30～50g/L，铁10～15g/L。

进一步地，所述的氧压浸出条件为：浸出温度为110～150℃，液固比为4～15∶1，氧分压 为0.2～0.8MPa，木质磺酸钙加入量占浸出体系总质量的0.1％～0.5％，浸出时间为1～4小时。 浸出温度低，浸出时间短。

进一步地，所述的上清液含锌120～160g/L，铁<3g/L，硫酸5～20g/L。

进一步地，所述的固体渣含铁18％～30％、含硫35％～40％，铁主要以赤铁矿的形式存在， 硫主要以单质硫的形式存在。

本发明所涉及的比例、百分比除另有说明的以外，均为质量比。

浸出过程的主要化学反应如下：

ZnS+H₂SO₄+0.5O₂＝ZnSO₄+S⁰+H₂O

Fe₂(SO₄)₃+ZnS＝2FeSO₄+S⁰+ZnSO₄

2FeSO₄+H₂SO₄+0.5O₂＝Fe₂(SO₄)₃+H₂O

本发明创造性地使用湿法炼锌热酸浸出液氧压浸出锌精矿，锌浸出率可达97％以上，硫 转化率大于90％，金属浸出率高，精矿中负二价的硫转化为单质硫，避免了二氧化硫的产生； 由于锌精矿浸出与热酸浸出液除铁合二为一，取消铁矾除铁系统，废渣减少50％以上。本发 明既增加了传统湿法炼锌工艺中的锌产量，又减少了铁渣量；同时易于与现有流程衔接，可 充分利用现有工厂中的设备，适宜工业化大规模应用，具有巨大的经济效益和环保社会效益。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

一种加压浸出优化湿法炼锌热酸浸出工艺的方法，用湿法炼锌热酸浸出流程中的一段热 酸浸出液作为浸出剂氧压浸出锌精矿，同时一段热酸浸出液中铁离子实现氧化沉淀，取消铁 矾除铁系统；氧压浸出后矿浆液固分离，上清液返回湿法炼锌中性浸出流程，固体渣浮选富 集硫精矿和铁渣。所述的一段热酸浸出液成分为：锌110～125g/L，硫酸30～50g/L，铁10～15g/L。 所述的氧压浸出条件为：浸出温度为110～150℃，液固比为4～15∶1，氧分压为0.2～0.8MPa， 木质磺酸钙加入量占浸出体系总质量的0.1％～0.5％，浸出时间为1～4小时。浸出温度低，浸 出时间短。所述的上清液含锌120～160g/L，铁<3g/L，硫酸5～20g/L。所述的固体渣含铁 18％～30％、含硫35％～40％，铁主要以赤铁矿的形式存在，硫主要以单质硫的形式存在。

为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的保护范围无任何限制。

实施例1

在GSA型2L立式衬钛加压釜加入50g硫化锌精矿(粒度-50um占96％，含锌：53.04％、 铁5.70％，硫29.27％)和750ml热酸浸出液(Zn116g/L，H₂SO₄40g/L，Fe11.5g/L)，添加木 质磺酸盐0.4％，加热至130℃，通入氧气，氧分压为0.6MPa，控制氧化浸出反应温度 130～140℃，反应3小时，在加压浸出过程中除氧气和添加木质磺酸盐外，不需添加其它添加 剂和催化剂，反应结束后，矿浆经过滤得680ml浸出液(含Zn：149g/l、Fe：2.69g/l、H₂SO₄： 10.2g/L)和37.4g浸出渣(含锌：2.14％，含Fe19.25％，含硫35.7％)。加压氧化浸出过程中 有96.98％的锌被浸出。

实施例2

在GSA型2L立式衬钛加压釜加入50g硫化锌精矿(粒度-50um占96％，含锌：53.04％、 铁5.70％，硫29.27％)和700ml热酸浸出液(Zn116g/L，H₂SO₄40g/L，Fe11.5g/L)，添加木 质磺酸盐0.4％，加热至130℃，通入氧气，氧分压为0.6MPa，控制氧化浸出反应温度 130～140℃，反应3小时，在加压浸出过程中除氧气和添加木质磺酸盐外，不需添加其它添加 剂和催化剂，反应结束后，矿浆经过滤得625ml浸出液(含Zn：154g/l、Fe：1.54g/l、H₂SO₄： 8.9g/L)和36.1g浸出渣(含锌：1.92％，含Fe22.56％，含硫38.4％)。加压氧化浸出过程中有 97.39％的锌被浸出。

实施例3

在GSA型2L立式衬钛加压釜加入50g硫化锌精矿(粒度-50um占96％，含锌：53.04％、 铁5.70％，硫29.27％)和720ml热酸浸出液(Zn116g/L，H₂SO₄40g/L，Fe11.5g/L)，添加木 质磺酸盐0.4％，加热至130℃，通入氧气，氧分压为0.6MPa，控制氧化浸出反应温度 130～140℃，反应3小时，在加压浸出过程中除氧气和添加木质磺酸盐外，不需添加其它添加 剂和催化剂，反应结束后，矿浆经过滤得645ml浸出液(含Zn：152g/l、Fe：2.41g/l、H₂SO₄： 9.6g/L)和36.3g浸出渣(含锌：1.98％，含Fe19.35％，含硫34.9％)。加压氧化浸出过程中有 97.29％的锌被浸出。

实施例4

在GSA型2L立式衬钛加压釜加入50g硫化锌精矿(粒度-50um占96％，含锌：53.04％、 铁5.70％，硫29.27％)和650ml热酸浸出液(Zn116g/L，H₂SO₄40g/L，Fe11.5g/L)，添加木 质磺酸盐0.4％，加热至130℃，通入氧气，氧分压为0.6MPa，控制氧化浸出反应温度 130～140℃，反应3小时，在加压浸出过程中除氧气和添加木质磺酸盐外，不需添加其它添加 剂和催化剂，反应结束后，矿浆经过滤得590ml浸出液(含Zn：154g/l、Fe：1.71g/l、H₂SO₄： 8.7g/L)和36.0g浸出渣(含锌：1.96％，含Fe21.54％，含硫37.6％)。加压氧化浸出过程中有 97.34％的锌被浸出。

本方法提出的优化流程，在现有热酸浸出流程中引入加压浸出工艺，可充分利用现有工 厂中的设备，增加少量投资建设加压浸出系统，可使产量增加30％～40％，加压浸出锌浸出 率可达到97％以上，浸出液含铁低于3g/L，浸出渣含锌小于2.0％。优化流程中锌的全流程收 率达到95.35％，相比传统湿法炼锌工艺92.46％提高2.89％，流程的生产成本比现有流程的生 产成本低2.68％，元素硫得到回收，而且大幅减少了二氧化硫和铁矾渣的排放，热酸浸出液 不直接进行铁矾沉淀，而是送加压浸出作为锌精矿浸出的浸出剂，渣量减少50％以上，真正 实现了锌冶炼行业的清洁生产。