一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法

摘要

本发明公开了一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法，属于湿法冶金技术领域，解决了现有工艺除铁流程长、工艺复杂、伴生铟和锗回收率低等问题。高铁闪锌矿精矿经焙烧、中性溶液调浆、磁选分离铁酸锌，非磁性矿浆经低酸进一步浸出回收锌；铁酸锌经还原焙烧分解为四氧化三铁和氧化锌，再次中性溶液调浆、磁选分离四氧化三铁。新工艺采用选矿‑湿法冶金相结合的方式，采用弱酸性或中性溶液对高铁锌焙砂进行调浆后磁选分离铁酸锌，有效提高铁酸锌磁选去除率、降低浸出液中铁离子含量。此技术能够高效的得到高品质锌浸出液，且有价金属几乎没有损失，利于资源的综合利用。

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法。

背景技术

我国是世界第一锌冶炼大国，锌冶炼主要采用湿法炼锌工艺，具体包括硫化锌精矿焙烧、浸出、净化、电解等过程。硫化锌精矿中常含有5～15％的铁，在沸腾焙烧过程中极易与氧化锌生成铁酸锌。在常规中浸和低酸浸出过程中，由于铁酸锌难溶于稀酸，导致20％左右的锌及90％以上的铁以铁酸锌形式损失。采用高温高酸进一步浸出，虽能显著提高铁酸锌浸出率，但也将导致浸出液中含铁高达30g/L以上，需要进一步除铁。此外，铁酸锌中富集的铟、锗等有价战略金属元素在高酸浸出及除铁过程中将进一步分散而导致回收率低。若采用回转窑挥发法处理低酸浸出渣，虽能有效实现渣中铁酸锌的分解及锌的回收，但处理渣量大，且产生的铁渣中铁主要以金属铁形式存在，难以进一步回收利用。

专利CN201110332253.5公开了一种选冶联合炼锌的方法，在沸腾氧化焙烧后，利用沸腾焙烧余热，采用弱还原气氛将锌焙砂中的铁酸锌分解为氧化锌和磁性氧化铁，继而通过磁选实现铁的源头分离。但该方法需要严格控制还原焙烧过程中CO含量，且在还原过程中不可避免的生成FeO，导致磁选效果差等问题。专利CN201110096566.5公开了一种传统湿法冶炼过程中铁锌分离的方法，将锌焙砂在低还原气氛条件下还原焙烧，经弱酸浸出溶出锌，实现铁、锌分离，对浸出渣细磨后弱磁选回收铁精矿，该方法同样存在还原焙烧气氛的精准控制问题。专利CN201310475358.5公开了一种锌冶炼的工艺，在现有湿法炼锌工艺基础上，对低酸浸出渣进行磁选分离铁酸锌，铁酸锌经还原焙烧分解，进而回收有价组分。该方法虽具有较好的锌铁分离效果，但在低酸浸出时部分铁将进入浸出液，仍然需要对浸出液进行除铁操作。

发明内容

鉴于目前湿法炼锌过程锌焙砂浸出过程铁酸锌处理现状，本发明提供一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺，锌精矿经氧化焙烧后，采用中性溶液或低酸溶液进行调浆，将浆料导入磁选设备中进行磁选分离，实现铁酸锌与非磁性物质的分离，能有效提高高铁闪锌矿焙砂的浸出率、获得低铁高品质浸出液，且有利于铁酸锌中锌、锗、铟等有价组分的综合回收。

鉴于上述分析，本发明提供了一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法，主要包括以下内容：

步骤1：硫化锌精矿的氧化焙烧

将硫化锌精矿进行氧化焙烧，焙烧温度控制在900～1050℃，空气过剩系数为1.05～1.15；

步骤2：锌焙砂调浆磁选

将锌焙砂中加入硫酸溶液进行搅拌混合，获得矿浆，将矿浆进行磁选分离，得到磁选产物和非磁性矿浆；

步骤3：非磁性矿浆低酸浸出

将步骤2获得的非磁性矿浆低酸浸出，低酸浸出工艺参数为矿浆液固比为5～7:1，获得的终酸浓度为20～30g/L，反应温度为65～75℃，反应时间1.5～2h；

步骤4：磁选产物弱还原-磁选除铁

将步骤2获得的磁选产物铁酸锌和碳粉按比例混合均匀后焙烧，加入硫酸溶液进行搅拌混合，获得矿浆，将矿浆进行磁选分离，获得磁性产品为铁精矿。

进一步地，所述步骤2中，矿浆浓度为10～40％，搅拌采用但不仅限于搅拌槽，搅拌转速为400～1000rpm，时间为5～15min。

进一步地，所述步骤2中，磁选设备包括但不仅限于高梯度磁选机，磁场强度范围为0.5～1.5T，磁选设备磁介质为耐酸钢网，磁选过程中进料速度为10～20mm/s，获得的磁选产物经烘干后铁品位大于20％。

进一步地，所述步骤2和步骤4中，硫酸溶液的pH为3.0～5.5，磁选分离后的矿浆溶液pH不高于5.5，矿浆温度保持在45～70℃范围内。

进一步地，所述步骤4中，焙烧过程为：焙烧炉中气氛P(CO)/P(CO+CO

进一步地，所述步骤4中，磁选产物铁酸锌和碳粉的粒径小于0.074mm，且磁选产物铁酸锌的颗粒占比为85％以上。

进一步地，所述步骤4中，混合后矿浆浓度为20～35％，进料速度为10～25mm/s，磁场强度范围为0.1～0.5T，获得的磁选产物经烘干后铁品位大于50％。

进一步地，所述步骤4中将矿浆进行磁选分离后获得的非磁性矿浆进行过滤，滤液返回湿法炼锌中浸系统，滤渣可作为进一步回收铟、锗的原料。

采用上述技术方案的湿法炼锌过程锌铁分离方法，采用湿法冶金、选矿、火法冶金相结合的方式，将中浸嵌入磁选过程，锌焙砂中大部分氧化锌大部分溶解的同时，通过磁选选择性分离矿浆中的难溶铁酸锌，非磁性矿浆经进一步低酸浸出提高锌浸出率，磁性产物铁酸锌经还原焙烧分解为四氧化三铁和氧化锌，再经过中浸-磁选过程，进一步高效提取四氧化三铁；新工艺一方面有效提高锌的浸出率，及中浸-磁选渣也有利于铟、锗等有价组分的回收；另一方面铁酸锌的高效磁选分离及焙烧还原产物磁选回收，有效的降低了湿法炼锌除铁工艺成本，且所得铁渣纯净、含铁高，有利于铁渣的综合利用。此技术能够高效得到高品质锌浸出液，而且大大提高了湿法炼锌工艺效率，铟、锗有价组分相对富集、几乎没有损失，有利于资源的综合利用。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

1、本发明提供的一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法，采用低酸溶液对锌焙砂调浆后磁选，中性浸出与磁选相结合的方式，能够显著提高锌中性浸出率及铁酸锌磁选分离效果，工艺简单、清洁、成本较低，适用范围广。

2、本发明提供的一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法，在锌焙砂进入低酸浸出工序前，将锌焙砂中铁酸锌磁选分离，能够有效降低锌浸出液中铁离子含量，降低浸出液除铁难度及成本，获得的锌浸出液具有较高品质；而且锌焙砂中铟、锗等战略金属元素大多赋存于铁酸锌中，通过锌焙砂中铁酸锌的直接磁选分离，也能够避免铟、锗进入浸出液而分散，有利于铟、锗的回收。

3、本发明提供的一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺方法，获得铁酸锌产物经还原焙烧分解成四氧化三铁和氧化锌，再次通过中浸-磁选联合处理方法，能够进一步提高锌回收率，获得的铁产品品位更高，有利于资源的综合回收。

综上所述，本发明工艺方法简单、操作方便，可以快速、高效分离湿法炼锌过程中的锌铁组分，提高了湿法炼锌浸出率、铁/铟/锗等组分回收率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例和附图进一步描述本发明的具体技术实施方案。

以下实施例提供了一种传统湿法炼锌过程中锌铁分离的工艺，工艺流程如图1所示。

以下实施例中采用广西某湿法炼锌企业硫化锌精矿。

实施例1

步骤1：硫化锌精矿的氧化焙烧

将硫化锌精矿进行氧化焙烧，促使硫化锌转化为氧化锌，焙烧温度控制在900℃，空气过剩系数为1.05；

步骤2：锌焙砂调浆磁选

将锌焙砂置于搅拌槽中加入pH为3.0的硫酸溶液，并进行搅拌混合，矿浆浓度为10％，搅拌速度400rpm，时间5min，矿浆温度为45℃；将矿浆按10mm/s的进料速度导入高梯度磁选机中进行磁选，磁场强度为0.5T；获得的磁性产物铁含量为34wt.％；

步骤3：非磁性矿浆低酸浸出

将步骤2的非磁性矿浆经浓密机后转入低酸浸出槽进行浸出较难溶氧化锌，低酸浸出工艺参数为液固比5:1，终酸20g/L，反应温度为65℃，反应时间1.5小时；

步骤4：磁选产物弱还原-磁选除铁

将步骤2获得的磁选产物铁酸锌和-0.074mm碳粉按比例混合均匀，调节焙烧炉中气氛P(CO)/P(CO+CO

实施例2

步骤1：硫化锌精矿的氧化焙烧

将硫化锌精矿进行氧化焙烧，促使硫化锌转化为氧化锌，焙烧温度控制在1000℃，空气过剩系数为1.10；

步骤2：锌焙砂调浆磁选

将锌焙砂置于搅拌槽中加入pH为4.0的硫酸溶液，并进行搅拌混合，矿浆浓度为20％，搅拌速度600rpm，时间10min，矿浆温度为55℃；将矿浆按15mm/s的进料速度导入高梯度磁选机中进行磁选，磁场强度为0.8T；获得的磁性产物铁含量为37wt.％；

步骤3：非磁性矿浆低酸浸出

将步骤2的非磁性矿浆经浓密机后转入低酸浸出槽进行浸出较难溶氧化锌，低酸浸出工艺参数为液固比6:1，终酸30g/L，反应温度为70℃，反应时间1.5小时；

步骤4：磁选产物弱还原-磁选除铁

将步骤2获得的磁选产物铁酸锌和-0.074mm碳粉按比例混合均匀，调节焙烧炉中气氛P(CO)/P(CO+CO

实施例3

步骤1：硫化锌精矿的氧化焙烧

将硫化锌精矿进行氧化焙烧，促使硫化锌转化为氧化锌，焙烧温度控制在1050℃，空气过剩系数为1.15；

步骤2：锌焙砂调浆磁选

将锌焙砂置于搅拌槽中加入pH为5.0的硫酸溶液，并进行搅拌混合，矿浆浓度为30％，搅拌速度800rpm，时间15min，矿浆温度为65℃；将矿浆按20mm/s的进料速度导入高梯度磁选机中进行磁选，磁场强度为1.0T；获得的磁性产物铁含量为32wt.％；

步骤3：非磁性矿浆低酸浸出

将步骤2的非磁性矿浆经浓密机后转入低酸浸出槽进行浸出较难溶氧化锌，低酸浸出工艺参数为液固比7:1，终酸25g/L，反应温度为75℃，反应时间2小时；

步骤4：磁选产物弱还原-磁选除铁

将步骤2获得的磁选产物铁酸锌和-0.074mm碳粉按比例混合均匀，调节焙烧炉中气氛P(CO)/P(CO+CO

实施例4

步骤1：硫化锌精矿的氧化焙烧

将硫化锌精矿进行氧化焙烧，促使硫化锌转化为氧化锌，焙烧温度控制在1050℃，空气过剩系数为1.15；

步骤2：锌焙砂调浆磁选

将锌焙砂置于搅拌槽中加入pH为5.5的硫酸溶液，并进行搅拌混合，矿浆浓度为40％，搅拌速度1000rpm，时间15min，矿浆温度为70℃；将矿浆按20mm/s的进料速度导入高梯度磁选机中进行磁选，磁场强度为1.5T；获得的磁性产物铁含量为28wt.％；

步骤3：非磁性矿浆低酸浸出

将步骤2的非磁性矿浆经浓密机后转入低酸浸出槽进行浸出较难溶氧化锌，低酸浸出工艺参数为液固比7:1，终酸30g/L，反应温度为75℃，反应时间2小时；

步骤4：磁选产物弱还原-磁选除铁

将步骤2获得的磁选产物铁酸锌和-0.074mm碳粉按比例混合均匀，调节焙烧炉中气氛P(CO)/P(CO+CO

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。