一种硫化锌精矿短流程直接浸出制备金属锌的方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种硫化锌精矿短流程直接浸出制备金属锌的方法。


背景技术：

2.传统硫化锌精矿生产金属锌工艺主要有两种，一种是硫化锌精矿一次加压浸出、除铁、净化、电积、熔炼等工序得到金属锌锭，另一种是焙烧硫化锌精矿，进行两段浸出、除铁、净化、电积、熔炼等工序得到金属锌锭。
3.第一种硫化锌精矿直接浸出锌的工艺为加压酸浸工艺，浸出温度为140-160摄氏度，压力为1.2-1.8mpa，通过控制温度、压力及酸度，可以使铁选择性进入浸出溶液或浸出渣中，锌的浸出率为95-96%，回收率为94-95%，但硫化锌精矿中有25-30%进入浸出液，传统工艺采用低浸-预中和-沉矾除铁工序去除浸出液中的铁。该工艺可有效降低浸出液中的铁含量使其满足生产要求，但除铁过程需要通氧、加热，除铁完成后还要对其降温，另外，浸出渣中还含有大量锌无法回收，造成资源浪费。因此，传统加压浸出处理硫化锌精矿存在工艺步骤复杂、操作繁琐、处理成本高、资源利用率低等问题。
4.第二种硫化锌精矿处理工艺包括焙烧、常压浸出、净化、电积等工序，焙烧过程中会产生大量的so2气体，虽然可用于生产制备硫酸，但不可避免会出现泄漏现象，造成了极大的环保压力，另外，浸出过程50%以上的铁也会进入浸出液中，与加压浸出工艺类似，除铁工序生产压力大。因此，第二种工艺存在环保压力大、工艺流程长、处理成本高等不足。因此，开发一种能解决上述问题的方法是非常必要的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种硫化锌精矿短流程直接浸出制备金属锌的方法。
6.本发明的目的是这样实现的，所述的硫化锌精矿短流程直接浸出制备金属锌的方法包括前处理、主反应和后处理步骤，具体包括：a、前处理：将硫化精矿经球磨磨至粒径为30~50
µ
m得到细硫化锌精矿a；b、主反应：1）将细硫化锌精矿a中加入高锰酸钾和双氧水制备得到矿浆b；2）将矿浆b置于高压釜内，通o2并控制压强为0.6~1.2mpa、温度135~170℃条件下进行一次加压浸出反应1.5~2h，沉淀分离后得到上清液c和底流d；c、后处理：1）将上清液c经净化、电积得到锌片e和废电解液f，锌片经熔炼铸锭得到锌锭；废电解液f返回至浸出反应步骤；2）将底流d置于高压釜内，加入高锰酸钾和双氧水，通o2并控制压强0.8~1.2mpa、温度145~180℃条件下进行二次加压浸出反应1.0~1.5h，沉淀分离得到上清液g和底流h；上清液g返回至b步骤；
3）底流h经浮选得到硫精矿i和尾矿j。
7.其中，废电解液f返回至浸出反应步骤，是返回b步骤一次加压反应步骤或者返回二次加压反应步骤；返回b步骤一次加压反应步骤时控制废电解液f与细硫化锌精矿a、高锰酸钾、双氧化的质量比为（4~8）：1：（0.05~0.08）：（2~4）；返回二次加压反应步骤时控制废电解液f与底流d、高锰酸钾、双氧化的质量比为（1~2）：1：（0.01~0.02）：（0.5~0.8）。
8.其具体操作如下：（1）采用球磨方式将硫化锌精矿磨细，得到粒径为30-50μm的细硫化锌精矿；（2）将原料细硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解液按照比例为1：（0.05~0.08）：（2~4）：（4~8）加入到高压釜内，搅拌均匀形成矿浆；（3）加热高压釜内矿浆，并通o2，o2纯度大于98%，进行一次浸出反应，反应过程将温度控制在135~170℃、压力控制在0.6~1.2mpa，反应时间控制在1.5~2h，得到第一次浸出液，一次浸出液经沉淀分离后得到上清液和底流；（4）将上清液经净化、电积、熔炼产出锌锭，电积得到的废电解液循环用于一次浸出和二次浸出；（5）底流、高锰酸钾、双氧水、废电解液按照质量比为1：(0.01~0.02)：(0.5~0.8)：(1~2)进行配料、搅拌形成矿浆，在高压釜内通氧进行二次浸出反应，二次浸出反应温度控制在145~180℃、压力控制在0.8~1.2mpa，反应时间控制在1.0~1.5h，得到二次浸出液，二次浸出液经沉淀、过滤得到二次滤液和滤渣；二次滤液返回至步骤（2）中；（6）将滤渣经浮选后回收硫精矿，尾矿堆存。
9.本发明通过采用二次复式浸出方法，并控制硫化锌精矿原料粒度、氧化剂及催化剂高锰酸钾含量、氧气压力、浸出温度、浸出压力、浸出时间及电解废液酸浓度，在浸出锌的同时，铁被氧化并形成fe(oh)3胶体沉入底部沉积在浸出渣中，使得第一次浸出后得到的上清液中含铁量低于1.5g/l，上清液可直接进行净化处理，省去传统流程中的除铁工序，缩短工艺流程及设备，使得工艺简单、操作简便、节能降耗，并提高了锌的浸出率及回收率，提高锌精矿资源利用率，节约资源，降低锌冶炼成本。本发明工艺的锌的浸出率大于97%，锌的回收率可达95.5%以上。
附图说明
10.图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
11.下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
12.本发明所述的硫化锌精矿短流程直接浸出制备金属锌的方法包括前处理、主反应和后处理步骤，具体包括：a、前处理：将硫化精矿经球磨磨至粒径为30~50
µ
m得到细硫化锌精矿a；b、主反应：1）将细硫化锌精矿a中加入高锰酸钾和双氧水制备得到矿浆b；2）将矿浆b置于高压釜内，通o2并控制压强为0.6~1.2mpa、温度135~170℃条件下
进行一次加压浸出反应1.5~2h，沉淀分离后得到上清液c和底流d；c、后处理：1）将上清液c经净化、电积得到锌片e和废电解液f，锌片经熔炼铸锭得到锌锭；废电解液f返回至浸出反应步骤；2）将底流d置于高压釜内，加入高锰酸钾和双氧水，通o2并控制压强0.8~1.2mpa、温度145~180℃条件下进行二次加压浸出反应1.0~1.5h，沉淀分离得到上清液g和底流h；上清液g返回至b步骤；3）底流h经浮选得到硫精矿i和尾矿j。
13.其中，废电解液f返回至浸出反应步骤，是返回b步骤一次加压反应步骤或者返回二次加压反应步骤；返回b步骤一次加压反应步骤时控制废电解液f与细硫化锌精矿a、高锰酸钾、双氧化的质量比为（4~8）：1：（0.05~0.08）：（2~4）；返回二次加压反应步骤时控制废电解液f与底流d、高锰酸钾、双氧化的质量比为（1~2）：1：（0.01~0.02）：（0.5~0.8）。
14.所述的高锰酸钾的纯度为90%以上。
15.所述的高锰酸钾的粒度小于0.5mm。
16.所述的双氧水的有效成分大于50%。
17.所述o2的含量大于98%。
18.下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：实施例1将硫化锌精矿经磨矿至粒度32μm，硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.06：3.0：5.5混合形成矿浆，将矿浆加入到高压釜内一次浸出，并通入98%的o2，控制温度为150℃，压力为0.8mpa，反应1.5h后，经沉淀后得到一次上清液和底流。经过分析，93.5%以上的锌以zn
2+
进入到上清液中，上清液中铁含量为1.3g/l；99%以上的硫以单质形态进入到底流中。上清液加入锌粉净化、加压过滤后，杂质元素满足锌电积要求，无需单独除铁工序。将一次浸出底流、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.012：0.6：1.2混合形成矿浆，将矿浆加入到高压釜内一次浸出，并通入98%的o2，控制温度为160℃，压力为0.9mpa，反应1.2h后，得到二次浸出液，二次浸出液经沉淀、过滤后得到铝液和滤渣，经分析，底流中70%的锌进入滤液中，滤液中铁含量为1.4g/l，滤液可直接净化、电积生产锌片，滤渣堆存在尾矿。本实施案例中锌的浸出率为98.05%，锌的回收率为95.9%，一次上清液和滤液中铁含量均低于1.4g/l。
19.实施案例2与实施例1不同的是，硫化锌精矿经磨矿至粒度35μm，硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.07：3.0：7.0混合形成矿浆，并通入98%的o2进行一次浸出，控制温度为155℃，压力为0.9mpa，反应1.8h；一次浸出底流、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.015：0.7：1.5混合形成矿浆，并通入98%的o2，控制温度为160℃，压力为0.9mpa，反应时间为1.2h。本实施案例中锌的浸出率为98.25%，锌的回收率为96.2%，一次上清液和滤液中铁含量均低于1.45g/l。
20.实施案例3与实施例1不同的是，硫化锌精矿经磨矿至粒度45μm，硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.09：3.3：7.0混合形成矿浆，并通入98%的o2进行一次浸出，控
制温度为156℃，压力为1.15mpa，反应1.8h；一次浸出底流、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.018：0.8：1.3混合形成矿浆，并通入98%的o2，控制温度为165℃，压力为1.2mpa，反应时间为1.3h。本实施案例中锌的浸出率为98.01%，锌的回收率为95.6%，一次上清液和滤液中铁含量均低于1.48g/l。
21.实施案例4与实施例1不同的是，硫化锌精矿经磨矿至粒度50μm，硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.1：4.0：8.0混合形成矿浆，并通入98%的o2进行一次浸出，控制温度为165℃，压力为1.2mpa，反应1.8h；一次浸出底流、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.017：0.8：1.6混合形成矿浆，并通入98%的o2，控制温度为175℃，压力为0.1.0mpa，反应时间为1.5h。本实施案例中锌的浸出率为98.15%，锌的回收率为96.3%，一次上清液和滤液中铁含量均低于1.50g/l。
22.实施案例5与实施例1不同的是，硫化锌精矿经磨矿至粒度30μm，硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.1：3.8：7.5混合形成矿浆，并通入98%的o2进行一次浸出，控制温度为165℃，压力为1.2mpa，反应1.8h；一次浸出底流、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.019：0.8：1.8混合形成矿浆，并通入98%的o2，控制温度为168℃，压力为1.1mpa，反应时间为1.4h。本实施案例中锌的浸出率为98.85%，锌的回收率为96.66%，一次上清液和滤液中铁含量均低于1.40g/l。
23.实施案例6与实施例1不同的是，硫化锌精矿经磨矿至粒度40μm，硫化锌精矿、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.06：3.5：6.0混合形成矿浆，并通入98%的o2进行一次浸出，控制温度为170℃，压力为0.95mpa，反应2.0h；一次浸出底流、高锰酸钾、双氧水、废电解按照质量比为1：0.012：0.8：1.8混合形成矿浆，并通入98%的o2，控制温度为169℃，压力为1.15mpa，反应时间为1.4h。本实施案例中锌的浸出率为98.09%，锌的回收率为95.8%，一次上清液和滤液中铁含量均低于1.48g/l。