中低压富氧直接浸出硫化锌矿中锌及其他有价金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种中低压富氧直接浸出硫化锌矿中锌及其他有价金属的方法，属一种有色金属湿法冶金技术领域。
【背景技术】
[0002]近几十年随着有色冶炼技术的发展，锌湿法冶炼不断涌出新技术、新工艺，先后有常规法、黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法等除铁提锌工艺技术，这些方法工艺成熟，技术稳定，但工艺、生产流程长、能耗高、用人多，过程中废气、废水、废渣产生的节点多，处理的问题多，处理成本费用高。而富氧直接浸出技术则提供了一种新的生产电解锌的途径。由于不产生SO2、工艺连续简洁、设备密闭、机械化程度高、综合回收或富集好、无或少三废，其先进性、成熟度和显著的环保效果得到了世界各国的广泛认可。目前，硫化锌精矿富氧直接浸出工艺技术有富氧常压浸出和富氧加压浸出两种。富氧直接浸出工艺与上述几种传统炼锌方法比，具有工艺流程简洁、硫以元素硫形式产出，不受硫酸市场制约，便于储存及运输，环境影响小；建设总投资、生产运行成本和设备维修费用低，能耗少；流程简单，有价元素综合回收高，省去了沸腾焙烧、烟气制酸和浸出渣的再处理工序。常压富氧浸出(以下简称常压浸出)工艺采用的是芬兰奥托昆普技术，加压富氧浸出(以下简称加压浸出)工艺由加拿大狄纳泰克公司开发，两者在国外都有几十年以上的工业实践先例，技术先进，工艺成熟，环境友好，现国内部分厂家已分别引进此两种技术和设备并投入生产，经过吸收和消化，初步运行效果较好。
[0003]加压浸出在高温(145?150°C )、釜总压L I?L 3MPa、釜内氧分压0.7MPa左右的条件下在密闭高压釜反应器内进行硫化锌矿氧化酸浸，其操作温度和釜压比较高，对设备材料及制作的要求高，对设备仪表控制和生产安全操作等要求严，优点是反应时间仅为
1.5?2h。为了寻求更温和的操作条件，随后芬兰奥托昆普公司展开了常压浸出技术研究。常压浸出技术是加压浸出技术的进一步发展，是以加压浸出技术为基础而发展起来。其反应的核心机理同加压浸出一样，在生产过程以氧气为氧化剂，进行常压氧化酸浸，属加压浸出领域的延伸，只是核心设备，用敞开式立式反应罐取代加压浸出的高压釜反应器，其操作温度和釜压比较低，浸出温度在95?100°C、釜底氧分压在0.1?0.3MPa的范围，达到了降低操作温度和釜压目的。从安全性角度考虑，常压浸出反应器基本无危险性，操作也不难，但从株洲冶炼厂的运用来看，其它的缺陷明显:
(I)氧气消耗高:从釜底通氧自然氧化，氧分压低，氧化速度慢，氧化效率低，造成浸出反应时间长，达22?24 h ;长时间通氧，氧气利用率低，氧耗高。
[0004](2)热耗高:单台反应釜近千立方体积的浆液，维持95°C以上温度，反应20小时以上，本身就需大量的热，并且釜体敞开散热，氧气和水蒸气带走热，不易回收，热损失较大。
[0005](3)动力消耗大:单台反应釜近千立方体积的浆液，相对175 kff /台搅拌设备，20小时以上的不停搅拌驱动，设备作业效率是非常低的。
[0006](4)反应釜罐体高耸、庞大，数量也多，对物料的积压也比较多，稍显笨拙，不尽合理。同等生产规模下，设备台套数多，需氧耗、热耗、动力耗总量就大，相应投资也大。
[0007]由以上比较可看出加压浸出与常压浸出两种工艺流程及设备各有优缺点；加压浸出的缺点主要表现在设备的安全性、材料及制作的高要求上、设备操作细致上；操作条件相对常规工艺较苛刻，具有较高的温度和压力。因此对设备和管道材质及加工制作的要求较高，操作要求更加严格。而常压浸出虽然在安全上得到了保证，但其它缺陷很明显，反应时间长，氧气、供热、动力消耗大，设备作业效率低。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是针对上述加压浸出与常压浸出技术中存在的不足，从可以实际生产的角度出发，提供一种中低压富氧直接浸出硫化锌矿中锌及其他有价金属的方法一即中低压富氧直接浸出技术。该方法把加压富氧浸出和常压富氧浸出的技术优点、设备优点进行融合、改良和创新，避免两者的缺点和局限性，达到优化、简化装置和工艺，大大节省投资、降低生产运行成本，达到安全生产和环境友好的目的。
[0009]1、本发明通过以下可实际生产技术方案达到上述目的，该方法步骤和控制条件如下:
(1)一段高酸中低压富氧浸出
将硫化锌矿经球磨至粒度小于44 μ m的原料> 98%后调浆，浆料采用加压隔膜栗栗入卧式压力釜中用锌电解废液或硫酸溶液进行高酸中低压富氧浸出反应后，利用压力釜内压力，将浆料压至浓密槽进行沉降分离得一段上清液和一段底流；所述一段底流经压滤机液固分离后，滤液并入一段上清液，滤渣经常规浮选回收硫后，送铅冶炼系统配料按常规方法回收铅银；
(2)二段低酸还原浸出
在步骤(I)的一段上清液中加入锌精矿调浆，栗入反应釜中，在85?95°C、无氧条件下于压力釜中进行二段低酸还原浸出，反应后栗入浓密槽进行沉降分离得二段上清液和二段底流，所述二段底流经压滤机液固分离后，滤液并入二段上清液，二段滤渣返步骤(I)进行一段高酸中低压富氧浸出，二段上清液净化后送电积生产电锌。
[0010]所述硫化锌矿为硫化锌精矿、含锌混合矿、锌浸出渣中的一种或者几种的任意比混合物。
[0011]所述步骤(I)中所述锌电解废液或硫酸溶液的酸浓度为120?180 g/L，一段高酸中低压富氧浸出条件为:温度95?115°C，液固质量比4?6:1，氧分压为0.3?0.7MPa，矿浆终酸浓度20?50g/L，反应时间3?6h。
[0012]所述步骤(I)中硫化锌矿中含有可溶铁，调浆后溶液中初始Fe3+浓度为8?1g/L，Fe3+作为加速氧传递的介质，促进锌的氧压浸出，如果浓度不足需要补铁，补铁剂为精矿中铁或硫酸亚铁，所述精矿中铁是指比硫化梓更易溶解的金属硫化物磁黄铁矿(FeS)中的铁；同时硫化锌矿中需要含有在酸性有氧条件下可溶的金属硫化物，以便维持釜内的温度，减低能耗，所述可溶的金属硫化物为硫化锌、铁闪锌矿中的一种或两种。
[0013]所述步骤(2)中所述二段低酸还原浸出条件为:温度85~95°C，终酸浓度10~15g/L，反应时间1~1.5h ;使Fe3+还原为Fe 2+后再进行液固分离。
[0014]步骤(2)中二段上清液先按常规方法中和沉铟、后用针铁矿法或赤铁矿法除铁、再按常规净化方法除铜、镉后送电积生产电锌，电积生产锌过程中产生的废液为锌电解废液；其中中和沉铟试剂为氧化锌粉或锌焙砂中的一种或者两种。
[0015]本发明方法中，各种元素如铅、铁、硫、砷、锑、铜、钴、镍等基本对本发明的浸出过程影响不大，故本方法从技术上可处理各种高低品位的含锌复杂物料。
[0016]与现有两种富氧直接浸出技术相比，本发明突出的优点在于:(1)与常压富氧浸出不同，中低压富氧浸出在密闭反应釜内情况与加压富氧浸出相似，基本所有物料及其反应处于同一氧压力场和温度场内，反应速度快，浸出效率高，仅需要3?6h就能达到95?98%以上的锌浸出率；浸出时间和效果接近加压富氧浸出，浸出时间远低于常压富氧浸出的22?24h ;(2)在缺乏加速氧传递介质(Fe3+)的情况下，浸出反应(ZnS+H2S04+l/202=ZnS04+H20+S)进行得很慢，步骤(I)中浆液中保持一定的Fe3+浓度，反应按(2沾+?62(504)3=211504+2?6504+5)和(2?6504+ H2SO4 + l/202=Fe2(SO4)3+H20)两个步骤进行，加快锌的浸出；(3)工艺流程简洁，实现低温浸出；因浸出温度低于硫的熔点(119°C)，避免了硫在矿物表面的熔融包裹问题，可不加硫分散剂，且矿物中的硫被氧化成为元素硫而不是硫酸；含锌等硫化物氧化过程的放热，基本维持浸出所需低温温度条件，可不外供热。
【附图说明】
[0017]图1为本发明方法的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
[0019]实施例1:本中低压富氧直接浸出硫化锌矿中锌及其他有价金属的方法，具体内容如下:
硫化锌精矿含有:Zn 48.83%、In 0.86%、Cu 0.79%、Cd 0.2%、S 28.08%、Fe 9.62% ;一段高酸中低压富氧浸出步骤为:将硫化锌精矿磨矿至粒度小于44 μ m的原料> 98%后调浆，调浆后溶液中初始Fe3+浓度为8g/L，浆料采用加压隔膜栗栗入卧式压力釜中，同时输入硫酸溶液、氧气进行高酸中低压富氧浸出反应，条件为:酸浓度为180 g/L，浸出温度115°C，液固质量比为6:1，压力釜内氧分压为0.7 MPa，矿浆终酸浓度50g/L，反应时间6h ;反应后，利用压力釜内压力，将浆料压至浓密槽进行沉降分离得一段上清液和一段底流；一段底流经压滤机液固分离后，滤液并入一段上清液，所述一段滤渣经常规浮选回收硫后，送铅冶炼系统配料按常规方法回收铅银；
二段低酸还原浸出:在步骤(I)的一段上清液中加入锌精矿调浆后，栗入反应釜中，在85°C、无氧条件下进行二段低酸还原浸出，浸出条件为终酸浓度15g/L，反应时间1.5h ;使Fe