常規法鋅冶煉浸出流程優化

張恩明

（江西銅業集團公司 鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

常規法鋅冶煉浸出流程優化

張恩明

（江西銅業集團公司 鉛鋅金屬有限公司，江西 九江 332500）

在鋅冶煉常規浸出流程設備基礎上，通過對現有設備進行合理配置，充分發揮現有設備潛能，同時優化工藝控制參數，在酸浸反應槽中實現了部分浸出鐵酸鋅的目的，達到了降低浸出渣含鋅、提高鋅直收率、降低生產成本的目的。

鋅冶煉；常規法；浸出渣；降低；渣含鋅；成本

1 引言

江銅鉛鋅金屬有限公司一期工程設計產能為100kt/a鉛錠和100kt/a鋅錠，2009年開始建設。國內大型鉛鋅冶煉企業都有鉛、鋅冶煉生產線，但都處于獨立運行的狀態，鋅系統除次氧化鋅浸出后的鉛銀渣返鉛冶煉外，低富含的焙燒礦浸出渣有的采用揮發窯處理，有的采用高溫高酸浸出，存在工藝流程長、濕法渣堆存困難等問題［1-2］。

綜合比較后，江銅鉛鋅冶煉項目采用Kivcet法煉鉛和常規浸出、大極板自動剝鋅煉鋅工藝，鋅常規浸出渣送鉛系統處理，回收渣中鋅、銀、銅、鉛等有價金屬，鉛系統煙化爐產出的次氧化鋅經堿洗脫氟氯后送鋅系統，提高了資源綜合利用水平，鉛、鋅兩個冶煉系統僅產出煙化爐水淬渣一種固態棄渣，有利于環保。自2012年3月份鉛、鋅兩個系統投產以來，經過不斷的磨合，2013年10月份開始，鋅冶煉產出的浸出渣全部進鉛系統Kivcet爐處理，鉛系統煙化爐產出的次氧化鋅也全部進入鋅冶煉系統，兩個系統達到了均衡生產，實現真正意義的鉛鋅聯合生產。

鋅冶煉常規浸出通常要經中性和酸性兩段浸出過程，因采用的浸出條件（溫度和浸出終點酸度）不足以使鋅焙燒中鐵酸鋅、硅酸鋅等以鋅難溶鹽形態存在的鋅溶解，產出的鋅浸出渣含鋅在20%左右（鋅精礦中鐵含量越高則浸出渣含鋅越高）［3-4］。實際生產中，焙砂含鋅58%、含鐵12%、酸浸終點含酸1～5g/L、溫度80℃條件下，浸出渣含鋅如圖1。

圖1 浸出渣含鋅

2 降低浸出渣含鋅對鉛鋅聯合生產的意義

如果鋅浸出渣含鋅能從20%降低到18%，則鋅冶煉直收率將提高1%。按鋅錠生產規模100kt/a計算，產出的鋅浸出渣將減少2500t/a，Kivcet爐可少處理2500t鋅浸出渣，多處理鉛精礦。煙化爐產出的高含氟、氯、砷、銻等雜質的次氧化鋅也將減少600余t。降低浸出渣含鋅，對鉛鋅緊密聯合生產的企業顯得尤為重要［5］。

表1 江銅鉛煙化爐次氧化鋅化學成分 %

3 浸出渣含鋅高的原因

鋅焙砂經過常規法工藝的中性和酸性浸出后，得到的浸出渣含鋅一般為20%～22%。其中鐵酸鋅中的鋅量占渣中總鋅量的60%以上，在常規濕法煉鋅浸出條件下，鐵酸鋅將不溶解而進入渣中［4］。

根據鐵酸鋅—水（ZnO·Fe2O3-H2O）系電勢-pH圖可知，ZnO·Fe2O3屬于難以分解的鐵氧體，對于難溶ZnO·Fe2O3的溶出，要求溫度（95～100℃）和高酸（終酸40～60g/L）的浸出條件以及較長的浸出時間（3～4h），鐵酸鋅才能溶解［3］。

圖2 ZnO·Fe2O3-H2O系電勢-pH圖

4 現有流程及改進

改造前設備連接及工藝控制指標見圖3。

圖3 改造前設備連接及工藝控制指標

江銅現有焙燒礦浸出流程采用一段中性浸出、一段酸性浸出，浸出渣經過濾、干燥送鉛冶煉系統處理。中性浸出控制終點pH值為4.8～5.4，焙燒礦中ZnO只有一部分溶解，鋅的浸出率只有60%左右，此時還有大量過剩的鋅焙砂存在，以保證迅速達到中性浸出終點。

中性浸出的濃縮底流再進酸性浸出，盡量保證焙砂中的鋅更完全地溶解，同時也要避免大量雜質溶解，終點酸度控制在1～5g/L。

由于鋅焙砂中有部分以鐵酸鋅（ZnO·Fe2O3）和少量的ZnS的形態存在，這些形態的鋅在上述兩次浸出條件下不溶解，導致所得的浸出渣含鋅仍有20%左右［4］。要想降低鋅浸出渣含鋅，必須改變工藝技術條件，使之達到溶解鐵酸鋅的條件。

如果將二段酸浸改為高溫高酸浸出，達到鐵酸鋅浸出的條件，浸出渣含鋅將低于10%。但高溫高酸浸出液返回中性浸出，因溶液含鐵高達30g/L，將產生大量的Fe(OH)3膠狀沉淀物，使中性浸出礦漿難以沉降。要解決這一問題，高含鐵的高溫高酸浸出后液需單獨沉鐵，目前工業上應用的沉鐵方法有黃鉀鐵礬法、轉化法、針鐵礦法、赤鐵礦法［6］。如采用這一方案，則需增加沉鐵流程和設備，不僅增加投資，也需要一定的建設時間。

立足現有流程，在確保中性浸出正常生產的前提下，提高酸性浸出的浸出強度，部分浸出鐵酸鋅，降低鋅浸渣含鋅、提高鋅浸出率是首選方案：考慮利用前兩個槽進行高溫高酸浸出，后2個槽進行中和沉鐵，達到降低浸出渣含鋅的目的。

圍繞這一思路進行了大量的實驗研究，之后對原有設備工藝流程及控制指標進行了調整：1將1#焙砂酸浸槽反應溫度由原來的80℃提高至90～95℃，并提高含酸到40g/L，形成類似高溫高酸環境，使鐵酸鋅部分溶解；在1#、2#、3#、4#焙砂酸浸槽出口導流筒增設壓縮風管，將高溫高酸條件下反應生成的Fe2+氧化成Fe3+；從氧化鋅中浸濃密機底流管增設支管至酸浸3#槽入口，用氧化鋅中和到pH值2.5左右，使Fe3+水解沉淀，達到除Fe的目的。見圖4。

Leaching Process Optimization of Zinc Conventional Smelting Method

ZHANG En-ming
（JCC Lead and Zinc Company Limited, Jiujiang 332500, Jiangxi, China）

basing on conventional leaching process equipment of zinc smelting, with the rational allocation of existing equipment, potential ability of existing equipment was fully released, while optimizing the process control parameters, zinc ferrite waas leached in acid leaching reaction tank, to reduced zinc containing in the leaching slag, recovery rate of zinc was improved, and reduce the production cost.

zinc smelt；conventional method；Leaching slag；reduce；zinc in slag；cost

TF813

A

1009-3842（2015）01-0007-02

2014-11-26

張恩明（1977-），男，江西玉山人，工程師，主要從事有色冶金技術及生產管理工作。E-mail: znmdj@aliyun.com