一种高硅氧化锌矿加压浸出方法

专利名称：一种高硅氧化锌矿加压浸出方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌矿的湿法冶金技术，特别是高硅氧化锌矿的浸出方法。 技术背景传统釆用湿法冶金从含锌矿物提取锌时， 一般都釆用硫化锌矿为原料，因 为其锌品位较高，浸提相对容易。随着锌用途范围的扩大，世界各国锌产品消 耗逐年增加，硫化锌矿日渐供应不足，氧化锌矿的开釆利用逐渐引起人们的重 视。氧化锌矿通常含锌率较低，且成分复杂，主要是含有硅酸锌矿Zll2Si04，异极矿Zn4(Si207)(OH)2.H20和菱锌矿ZnC03的含锌矿物。矿石含可溶硅、铁、钙、 镁较高，酸性浸出氧化锌矿，矿石中的可溶性硅大量溶出，生成胶态硅，影响 矿浆的液固分离，其它杂质如铁、钙、镁、铝等的浸出也加大了浸出液净化难 度。几十年来人们围绕着如何获得易于过滤的矿浆，做了大量的工作，经过长 期的研究，主要产生了两类湿法处理氧化锌矿的技术 一类是碱性浸出，另一 类是酸性浸出。张保平等人在《中南工业大学学报(自然科学版)》2003年第6期上发表了 氨法处理氧化锌矿制取电锌的文章，釆用氯化铵-氨水溶液作浸出剂，氧化锌矿 中的锌以锌氨配合物形式进入浸出液，在浸出锌的同时将杂质砷、锑、铁等除 去。研究结果表明氨溶锌浸出率>93%;浸液中的As和Sb的质量浓度都低 于0.25mg/L， Fe的质量浓度低于0.15mg/L,其他杂质质量浓度低；浸出液经锌 粉1次净化除杂后进行电积制取电锌。用氨浸出法提取金属锌或锌化合物，所用氨性铵盐水溶液浸出剂除上述的 氨水-氯化铵外，还包括氨水-碳酸铵和氨水-硫酸铵。碳酸铵法只适于提取锌化 合物，比如氧化锌，但质量不易提高。硫酸铵法可以制备氧化锌和锌粉，但制 取锌片困难。氯化铵法可制取高纯锌片，但适合处理品锌位较高的氧化锌矿， 随着锌矿石资源的不断杂化、贫化，其开发利用将受到限制。由马启坤等人申请的名称为《一种处理低品位氧化锌矿石的方法》，申请号 为02133784.5的专利中公开了一种用NaOH水溶液作为浸矿剂，使矿石中的 锌以锌酸钠进入溶液，以Na2S的水溶液作为沉淀铅、铜、镉等杂质的沉淀剂， 使铅、铜、镉、锰、铁、钙及大部分硅等杂质元素残留在渣中，实现锌与杂质 分离。浸出液经电解沉积产出金属锌粉，或经水解沉淀产出氧化锌粉。此工艺 流程具有能耗低、简化了净液作业、流程缩短的优点。但浸出液含锌最高为22.93g/L,由于锌离子太低无法满足电解需要。酸法直接浸出高硅氧化锌矿时，可溶性硅被大量溶出，影响矿浆的过滤性 能。长期以来，人们围绕着为如何获得易于过滤的矿浆，做了大量的工作，经 过长期的研究、不懈的努力，在这方面己经取得了突破。利用硅酸的特性，设 法使其在胶凝之前形成易于过滤的形态，而不聚合成凝胶，给矿浆液固分离创 造有利条件。人们釆用不同的方法将矿浆中胶质Si02在胶凝前以不同方式除去， 达到矿浆易于液固分离的目的。目前工业上应用的方法都属于这一类，主要有 比利时老山公司发明的Vieille-Montagne法、我国昆明冶金研究院研制的中和凝 聚法和巴西工商公司开发的Radina法等。由舒毓璋、宝国峰、张琦等人申请的名称为《氧化锌矿的浸出工艺》，申请 号为02133663.6的专利中提供了一种氧化锌矿的浸出工艺，其实现方法是(1 ) 中性浸出，将氧化锌矿物在硫酸水溶液中浸出，控制浸出液初始pH值为3.0-3.5，最终pH值为5 5.2，所得中性浸出液供净液作电解用；(2)低酸浸出，在 浸出渣中加入硫酸液并撹拌，控制pH值逐渐下降，由开始的pH值5 5.2降 到pH值为1.5~3.0; (3)循环废液，对二次浸出物进行固液分离，含有硫酸的 废液重新返回氧化锌矿的中性浸出阶段。该发明降低了硫酸耗量，不需要中和 剂，节约了生产成本，但过程不易控制，锌浸出率低。综上所述，在以上低品位氧化锌矿的酸法和碱法浸出中，若釆用酸法，二 氧化硅在矿石浸出时溶出，矿浆过滤困难，需添加大量的硫酸销等絮凝剂来凝 聚硅酸，致使工艺流程冗长，设备复杂，成本高；若釆用碱性浸出时，浸出率 偏低，浸出液中锌离子浓度达不到工业生产要求。由冯志雄申请的名称为《高硅高铁低品位氧化锌矿锌的酸氨浸出法》，申请 号为200410077241.2的专利中公开了 一种高硅高铁低品位氧化锌矿锌的酸氨浸 出法，实现该方法主要步骤为磨矿—常温加酸搅拌转化lh以上—加碱或石 灰中和并通入压缩空气搅拌lh以上，放置6h以上—加氨浸提—液固分离— 上清液转入另一个氨浸槽加氨浸提-循环多次，经多段浸提得含Zn2+100~ 150g/L操作液—操作液常规净化后送电解成锌锭或制取氧化锌。该发明将酸浸 和碱浸相结合避免了硅胶的生成，获得了较高锌离子浓度的浸出液，但存在工 艺流程冗长，生产效率低，难以满足锌工业生产需要等问题。以上所述的从高硅氧化锌矿中浸取锌的方法，若釆用碱性浸出，工艺对物 料的适应性差，难以获得高浓度的锌电解液；若釆用酸直接浸出，则浸出过程 中产生可溶性硅大量溶出，形成硅胶，影响矿浆的过滤性能。在工业上通过缓 慢加酸浸出或在矿浆中加入某种絮凝剂，致使生产流程冗长，效率低，成本高。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种高硅氧化锌矿加压浸出方法，矿石 中的硅几乎全部留在渣中，浸出矿浆中含硅极低，特别适宜处理含SiO2>30% 的高硅氧化锌矿石，工艺具有锌浸出率高，矿浆过滤性能好，净液作业得以简 化、工艺流程简单、成熟的优点。解决本发明的技术问题所釆用的方案是将高硅氧化锌矿与含有Zr^+和游 离硫酸的工业锌电解废液调浆后加入到加压釜中进行加压浸出反应，再将反应 后矿浆液固分离，得到含锌浸出溶液，经常规成熟工艺处理后就产出电锌。本发明的具体工艺条件为(1) 高硅氧化锌矿中含Si02量达25 % 70%;(2) 工业锌电解废液的成分为含Zn2+45 g/L 55g/L，游离硫酸120 170g/L;(3) 高硅氧化锌矿与锌电解废液调浆时，液固比为3:1 5:1 (即体积质量比 L/kg);(4) 通入工业氧气或富氧空气以维持釜内压力为0.8 MPa 1.5MPa;(5) 加压浸出时，控制搅拌速度500 r/min 750r/min、转化温度为100°C 180°C，反应时间30min 150min。在上述的高硅氧化锌矿中，通常含Zn20。/。 40。/。，含Fe2.8。/。 10。/t)。 在上述条件下液计锌浸出率达96%以上，硅的浸出率低于0.8%,矿浆过 滤速度大于800L/m2'h，渣过滤速度达230kg/ m2'h以上。在高硅氧化锌矿在氧压酸浸反应过程中，有硫酸和氧气参与，因硫酸具有 一定的腐蚀性，故釆用耐酸加压釜为内衬钛质或不锈钢质的加压釜，加压釜中 可分为有隔室或无隔室容器。 本发明的有益效果是1) 利用先进的加压浸出技术，将浸出温度提高到100 180。C,用锌电解废 液中的硫酸直接溶解高硅氧化锌矿石中的锌，使锌浸出过程强化，实现了高硅氧 化锌矿中锌的高效浸出；2) 浸出液硅含量低于0.8%,矿浆过滤性能好；3) 所得含锌浸出液可直接经常规工艺流程处理后便可产出电锌。
具体实施方式
实施例一高硅氧化锌矿成分Zn: 32.96%, Fe:2.8%， SK)2:63.71%;将高硅氧化锌矿和含Zi^+50g/L，游离酸为148g/L的工业锌电解废液按液固 比4: l(即体积质量比，每4L电解废液比lkg高硅氧化锌矿)调浆，用加压泵连 续泵入不锈钢质材料的压力釜中，用蒸汽或自来水控制釜内转化温度18(TC,搅 拌速度650r/min，通入富氧空气维持釜内压力1.5MPa,浸出120分钟。浸出结束 后，对浸出矿浆进性液固分离，得到浸出液经常规成熟工艺处理后产出电锌。各项主要指标如下
锌浸出率为98.53%,硅浸出率0.55%，渣过滤速度650kg/n^h。
实施例二
高硅氧化锌矿成分Zn: 20.81%， Fe: 10%, Si02: 49.33%;
将高硅氧化锌矿和含Zr^+55g/L,游离酸为120g/L的工业锌电解废液按液固 比(体积质量比)3: l调浆，用加压泵连续泵入内衬钛质材料的压力釜中，用蒸 汽或自来水控制釜内转化温度15(TC,搅拌速度750r/min，通入工业氧气维持釜 内压力0.8MPa，浸出90分钟。浸出结東后，对浸出矿浆进性液固分离，得到浸 出液经常规成熟工艺处理后产出电锌。各项主要指标如下
锌浸出率为97.3%,硅浸出率0.72%，矿浆过滤速度1620L/m^h。
实施例三
高硅氧化锌矿成分Zn:40%, Fe: 1.74%, Si02:37.93%;
将高硅氧化锌矿和含Zi^+45g/L，游离酸为170g/L的工业锌电解废液按液固 比(体积质量比)5:1调浆，用加压泵连续泵入内衬不锈钢的压力釜中，用蒸汽 或自来水控制釜内转化温度120'C,搅拌速度500r/min，通入工业氧气维持釜内 压力L2MPa,浸出150分钟。浸出结東后，对浸出矿浆进性液固分离，得到浸出 液经常规成熟工艺处理后产出电锌。各项主要指标如下
锌浸出率为98.87%,硅浸出率0.23%，矿浆过滤速度1800L/m^h。
实施例四
高硅氧化锌矿成分Zn: 23.89%， Fe: 1.74%, SiO2:70%;
将高硅氧化锌矿和含Zr^+55g/L，游离酸为140g/L的工业锌电解废液按液固 比(体积质量比)4:1调浆，用加压泵连续泵入内衬钛质材料的压力釜中，用蒸 汽或自来水控制釜内转化温度100'C,搅拌速度750r/min，通入工业氧气维持釜 内压力1.4MPa,浸出30分钟。浸出结東后，对浸出矿浆进性液固分离，得到浸 出液经常规成熟工艺处理后产出电锌。各项主要指标如下
锌浸出率为96.25%,硅浸出率0.79%,渣过滤速度235kg/m21。
权利要求
1. 一种高硅氧化锌矿加压浸出方法，其特征在于将高硅氧化锌矿与含有Zn2+和游离硫酸的工业锌电解废液调浆后加入到加压釜中进行加压浸出反应，再将反应后矿浆液固分离，得到含锌浸出溶液。
2、 根据权利要求l所述的高硅氧化锌矿加压浸出方法，其特征在于(1) 高硅氧化锌矿中含Si02量达25 % 70%;(2) 工业锌电解废液的成分为含Zn"45g/L 55g/L，游离硫酸120 170g/L;(3) 高硅氧化锌矿与锌电解废液调浆时，L/kg液固比为3:1 5:1;(4) 通入工业氧气或富氧空气以维持釜内压力为0.8MPa 1.5MPa;(5) 加压浸出时，控制搅拌速度500 r/min 750r/min、转化温度为100°C 180°C,反应时间30min 150min。
3、 根据权利要求2所述的高硅氧化锌矿加压浸出方法，其特征在于高硅 氧化锌矿中含Zn20% 40°/。，含Fe 2.8% 10 %。
4、 根据权利要求3所述的高硅氧化锌矿加压浸出方法，其特征在于加压 釜为内衬钛质或不锈钢材料的压力反应釜。
全文摘要
本发明涉及一种氧化锌矿的湿法冶金技术，特别是高硅氧化锌矿的浸出方法。本发明的方法是将高硅氧化锌矿与含有Zn²⁺和游离硫酸的工业锌电解废液调浆后加入到加压釜中进行加压浸出反应，再将反应后矿浆液固分离，得到含锌浸出溶液，经常规成熟工艺处理后就产出电锌。本方法使氧化锌矿石中锌的浸出过程强化，实现了高硅氧化锌矿中锌的高效浸出；在加压浸出过程中矿石中的硅几乎留在渣中，浸出液硅含量低于0.8％，获得了易于过滤的浸出矿浆；含锌浸出液直接经常规工艺流程处理后便可产出电锌。
文档编号C22B3/08GK101285117SQ20081005840
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者李存兄, 刚 樊, 昶 魏 申请人:昆明理工大学