降低濕法煉鋅中性浸出液中鍺濃度的試驗(yàn)研究

陳科彤，湯順賢，劉 賢

（1．昆明冶金研究院，云南 昆明 650031；2．云南馳宏鋅鍺股份有限公司，云南 曲靖 655000）

目前，世界上主要的煉鋅方法是濕法。礦石中，鋅主要以硫化物形式存在，其次為氧化物形式。在硫化礦中，閃鋅礦和高鐵閃鋅礦是其主要礦物形式［1］。

ZnS精礦經(jīng)沸騰焙燒后得到的焙砂除含鋅和鍺的氧化物外，也含有其他金屬化合物，如CaO、MgO、Fe3O4及ZnFe2O4等，其中鍺對(duì)鋅的生產(chǎn)危害最大，鍺質(zhì)量濃度過(guò)高，會(huì)引起燒板、返溶等，嚴(yán)重影響生產(chǎn)［2］。鋅的中性浸出過(guò)程中，通過(guò)控制浸出條件，可以有效降低中性浸出液中鍺質(zhì)量濃度［3-4］。實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)鍺質(zhì)量濃度控制在0．3～0．6mg／L時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)凈化過(guò)程的平穩(wěn)控制，減輕凈化壓力。

1 試驗(yàn)原料

1．1 礦石成分

試驗(yàn)所用鉛鋅礦石中，鋅平均品位為17．67%，鉛平均品位為8．35%，鍺平均品位為33．55g／t。原礦選礦后，Zn、Ge大都富集到鋅精礦中，精礦成分見表1，焙砂成分見表2。

表1 鋅精礦化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 焙砂化學(xué)成分分析結(jié)果%

1．2 礦石粒度

試驗(yàn)所用物料的粒度介于0．15～0．2mm之間，先進(jìn)行漿化，然后再進(jìn)行球磨與分級(jí)。

1．3 浸出劑成分

中性浸出時(shí)所用浸出劑的主要組成為：ρ（Zn2＋）＝160g／L，ρ（Sb2＋）＝5～10mg／L，ρ（Cd2＋）＜ 1．5mg／L，ρ （Co2＋）＜ 5mg／L，ρ（H2SO4）＝100～110g／L，ρ（Mn2＋）＝2～3g／L，ρ（ΣFe）＝1．0～2．5g／L，ρ（Cu2＋）＜0．6g／L。

2 鍺的脫除機(jī)制

用稀硫酸浸出鋅焙砂，氧化鋅、氧化鍺和其他金屬氧化物易溶解，而鐵酸鋅難溶［5］，因此，為了提高鋅浸出率，鋅焙砂的浸出分3個(gè)階段進(jìn)行：中性浸出，酸性浸出，浸出殘?jiān)鼡]發(fā)鋅［6］。

中性浸出所用浸出劑為酸性浸出液和ZnSO4溶液的部分電解廢液。中性浸出能分離鋅與其他大部分雜質(zhì)。浸出過(guò)程中，鍺的脫除主要基于水解產(chǎn)生的氫氧化鐵膠體或鐵礬吸附鍺或與鍺形成共沉淀，以及鍺在溶液中水解成氫氧化物沉淀［7］。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

浸出過(guò)程中，降低溶液中鍺的濃度主要依賴氫氧化鐵的吸附和鍺自身的水解，因此，浸出過(guò)程中需控制鐵質(zhì)量濃度、pH、浸出時(shí)間、生產(chǎn)流量和溫度，促進(jìn)氫氧化鐵的沉降和鍺的水解。

3．1 鐵對(duì)中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

焙砂中的鐵主要為鐵酸鋅，在中性浸出過(guò)程中浸出率很低，若有還原物質(zhì)存在，則會(huì)促進(jìn)其浸出。向體系中加入少量FeS，控制溶液中鐵的質(zhì)量濃度，所得上清液中鍺質(zhì)量濃度如圖1所示。

圖1 Fe對(duì)鍺質(zhì)量濃度的影響

由圖1看出：隨體系中鐵質(zhì)量濃度增大，上清液中鍺質(zhì)量濃度降低；但鐵質(zhì)量濃度超過(guò)1．57 g／L后，上清液中鍺質(zhì)量濃度升高。這主要是由于鐵量過(guò)低時(shí)，鍺吸附不完全；而鐵量過(guò)高則氫氧化鐵膠體沉降不完全，對(duì)鍺的吸附也不完全。

3．2 浸出終點(diǎn)pH對(duì)中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

浸出過(guò)程中，控制Fe2＋質(zhì)量濃度為1．57 g／L，上清液中鍺質(zhì)量濃度與浸出終點(diǎn)pH的關(guān)系如圖2所示。

圖2 浸出終點(diǎn)pH對(duì)鍺質(zhì)量濃度的影響

由圖2看出：隨浸出終點(diǎn)pH升高，上清液中鍺質(zhì)量濃度降低；pH超過(guò)5．2后，上清液中鍺質(zhì)量濃度隨pH升高而升高。這是因?yàn)閜H大于5．2后，鋅浸出率降低，Zn2＋易水解；氫氧化鐵膠體帶負(fù)電，影響As、Sb等雜質(zhì)的共沉淀分離；而pH低于5．0時(shí)，F(xiàn)e3＋的水解沉淀不完全，不能完全吸附鍺。所以，pH控制在5．0～5．2之間較為適宜。

3．3 浸出時(shí)間對(duì)中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

控制pH在5．0～5．2，鐵質(zhì)量濃度為1．57 g／L時(shí)，中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度與浸出時(shí)間的關(guān)系如圖3所示。

圖3 浸出時(shí)間對(duì)鍺質(zhì)量濃度的影響

由圖3看出：浸出過(guò)程中，延長(zhǎng)浸出時(shí)間，可以降低上清液中的鍺質(zhì)量濃度；浸出5h后，上清液中鍺質(zhì)量濃度趨于穩(wěn)定，再延長(zhǎng)時(shí)間反而增大電耗。因此，浸出時(shí)間控制在5h以內(nèi)為宜。

3．4 溫度對(duì)中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

生產(chǎn)過(guò)程中，由鐵的浸出和膠體吸附溫度確定中性浸出溫度。由于鐵酸鋅的浸出需要較高溫度，而氫氧化鐵水解時(shí)溫度越高水解pH越低，越有利于鍺的吸附［8］，同時(shí)，吸附過(guò)程又是放熱的，所以理論上，在較低溫度下，可以實(shí)現(xiàn)鍺的吸附脫除，但由于低溫下無(wú)法實(shí)現(xiàn)鐵的平衡，所以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，溫度控制在75～82℃之間，這樣即可實(shí)現(xiàn)鐵的生產(chǎn)平衡，又能保證上清液中鍺質(zhì)量濃度低于0．6mg／L，滿足生產(chǎn)需要。

3．5 生產(chǎn)連續(xù)性對(duì)中性浸出上清液中鍺質(zhì)量濃度的影響

當(dāng)生產(chǎn)停止時(shí)，溶液pH會(huì)逐漸升高，而浸出終點(diǎn)pH升高不利于氫氧化鐵的沉降；同時(shí)，停車時(shí)，溶液進(jìn)入濃縮槽后會(huì)使槽內(nèi)溶液產(chǎn)生一段時(shí)間的“翻騰”現(xiàn)象，使上清液中懸浮物增加，鍺質(zhì)量濃度上升。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，一般不輕易停車，必須確保連續(xù)作業(yè)。

4 結(jié)論

在鋅濕法中性浸出階段，通過(guò)控制浸出液中鐵質(zhì)量濃度、溶液pH、流量及浸出時(shí)間和溫度可以實(shí)現(xiàn)控制鍺質(zhì)量濃度的目的。浸出液中鐵質(zhì)量濃度在1．57g／L左右，控制浸出終點(diǎn)pH在5．0～5．2之間，浸出時(shí)間在3～5h之間、浸出液流量在140～160m3／h，溫度為75～82℃、連續(xù)生產(chǎn)條件下，中性上清液鍺質(zhì)量濃度控制在0．3～0．6mg／L之間，滿足電積鋅的要求。

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