濕法煉鋅中鐵回收的新工藝研究

曹忠華

摘要：現代濕法煉鋅中所用的原料大部分是含鐵量高的閃鋅礦，現有工藝條件下則會生成鐵酸鋅造成鋅的溶出率降低和鐵的流失。針對這一情況提出的新工藝為在還原焙燒前，先對鋅焙砂進行磁選，后期再進行低酸浸出。最后得出鐵的總回收率達到92%以上，同時回收的鐵品位可以達到52-54%之間。此外還確定了還確定了這套工藝中的各項指標：焙燒溫度800℃、時間60min、磁選的粒度為450目左右，浸出時間60min、溫度35-40℃。

Abstract： Most modern materials used in zinc hydrometallurgy are high iron sphalerite. Existing conditions will reduce the dissolution rate and the iron loss caused by zinc zinc ferrite. In view of this situation， the new technology is that before the reduction roasting， the zinc roasted sand is magnetic separation， and then carries out low acid leaching. The total recovery rate of iron finally reached more than 92%， and the recovery of iron grade can reach 52-54%. In addition， the various indexes of the process are determined， the roasting temperature is 800℃， the time 35-40min， the particle size of the magnetic separation is about 400 mesh， 60 min leaching time， temperature of 35-40℃.

關鍵詞：濕法煉鋅；鐵酸鋅；回收鐵；磁選；新工藝

Key words： zinc hydrometallurgy；zinc ferrite；recovery of iron；magnetic separation；new process

中圖分類號：TF813 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0075-03

0 引言

我國的鋅儲量居世界的第二位占世界總鋅儲量的1/4同時鐵礦石的進口量將近1/2。隨著國民經濟的快速發展對鋅，鐵金屬的需求量的增加以及為了充分利用國內的二次鐵資源減少對國外鐵礦石的依賴性。因此迫切的需要針對國內儲量較高的鐵閃鋅礦研究出一套合理的冶煉工藝。當今濕法煉鋅占鋅冶煉的80%左右為主要的煉鋅手段。這種方法是將原料鋅精礦經過氧化焙燒后得到鋅焙砂然后對得到的鋅焙砂進行浸出等工藝。這過程中由于鋅焙砂中存在著難溶于酸的鐵酸鋅，導致鋅的熔出率低，和鐵資源的流失。二若是用強酸浸出則有增加了后續的沉鐵工藝使流程復雜化。所以在此基礎上利用鋅焙砂為原料提出了充分利用磁選的條件下使鐵盡可能的回收并使其品位盡可能的高。

1 實驗的原料及原理

1.1 實驗原料

本實驗所用的原料鋅焙砂來源于云南某冶煉廠，還原劑也是其公司堆存的褐煤。其中鋅焙砂中主要元素的含量如表1所示，而還原劑褐煤含炭在65%左右。

對鋅焙砂進行XRD衍射分析圖譜如圖1所示。

從圖中1中可以看出鋅焙砂中的主要物相為氧化鋅、四氧化三鐵、鐵酸鋅、二氧化硅、硅酸鋅。

1.2 主要原理

本研究的主要原理依據是利用磁選首先將鋅焙砂中的磁鐵礦磁選出來，然后將非磁部分的鋅焙砂進行還原焙燒（利用的是鐵酸鋅在還原條件下容易選擇性的被還原為磁鐵礦和氧化鋅）。還原后的鋅焙砂在經過二次磁選后利用磁鐵礦不溶低酸的原理對磁選出來的磁部分進行優化處理。本實驗的工藝流程如圖2所示。

2 實驗部分

2.1 設備與藥品

實驗所有的主要設備有上海實焰電爐廠生產的高溫箱式電阻爐（型號SYX-10-16）、北京市永光明醫療儀器廠的電熱鼓風干燥箱（型號101-0AS）、南昌市恒業礦冶機械廠的密封式制樣粉碎機（型號GJ-I）以及唐山宏達礦山機械設備研究院的磁選管（型號XCGS型）等。

實驗用到的主要藥品如表2所示。

2.2 實驗方法

首先將原料鋅焙砂利用粉碎機粉碎到200目左右，利用磁棒首次將鋅焙砂中的磁鐵礦選出來。非磁部分將其與褐煤按一定的比例混合放于高溫箱式電阻爐中焙燒（焙燒溫度800℃、時間60min左右），焙燒結束后要立即進行水冷處理，然后將其充分粉碎到450目左右進行二次磁選，然后將非磁部分用硫酸進行低酸浸出處理（浸出溫度35-40℃、時間60min）。實驗結束后取樣對其中的鐵進行測定并主要考查溫度、時間、還原劑用量劑、粒度大小等對實驗的影響。

2.3 實驗結果與討論

2.3.1 焙燒溫度對實驗的影響

實驗的固定條件為焙燒時間為60min，褐煤百分含量11%。每次實驗在不同的溫度下進行。每次取10克進行磁選，實驗數據如表3所示。

經過一次磁選后的磁后鋅焙砂含鐵8.8%而磁部分含鐵32%（磁部分同樣要進行再度破碎到450目左右在進行磁選），從表3中可以看出溫度在800℃時鐵的品位最高回收率也最高。之后對磁性部分進行優化處理即在粒度達到450目左右時鐵的品位可以從18.6%升高到52%左右。

2.3.2 焙燒時間對實驗的影響

實驗的固定條件為焙燒溫度800℃、和滅百分含量11%。每次選取不同的焙燒時間做實驗。焙燒后每次取10進行磁選實驗再測其中的鐵含量。得到的實驗數據如表4所示。

從表4中可以看出焙燒時間在60min是實驗效果達到最佳鐵回收達到90%，超過60min后回收率這會降低。之后對磁性部分進行優化處理即在粒度達到450目左右時鐵的品位可以從18.6%升高到52%左右。

2.3.3 褐煤用量對實驗的影響

實驗的固定條件為焙燒溫度為800℃，焙燒時間為60min，每次使用不同量的褐煤做實驗。焙燒后每次取10進行磁選實驗再測其中的鐵含量。得到的實驗數據如表5所示。

通過實驗數據整理最后確定鋅焙砂與褐煤的配比為8.1：1。鐵回收率可達到88%之后進行磁選優化處理。

2.3.4 粒度對磁選過程的影響

這個過程選取的原料為焙燒后樣，焙燒的條件為焙燒溫度800℃、焙燒時間60min、褐煤百分含量11%。粒度分別是150、200、300、450、500目之間得到到數據畫圖如圖3所示。

從圖3中可以看出粒度在450目左右時得到的磁鐵礦的品位最佳而此時回收率雖然有所降低但是影響并不大。粒度超過450目是品位有下降的趨勢。

2.3.5 浸出條件對工藝的影響

試驗后期選取得到優化后磁鐵礦進行進一步的浸出優化。通過實驗確定了浸出的條件為溫度35-45℃之間，浸出時間為60min.最后得到的結果是鐵的品位可以進一步提高到52-53%之間，但是貼的回收率會降低到84-85%之間。

3 結論

①提出鋅焙砂還原焙燒之前先進行一次磁選工藝可以一次得到品位在50-52%之間的鐵磁鐵礦而且這部分的回收率46.4%。將近一次回收了一般的鐵資源。

②還原焙燒過程的最佳還原條件為溫度800℃、時間為60min還原劑的百分含量為11%。此時得到的磁鐵礦品位達到50%回收率有91%。

③磁選過程不宜選取過多的物料，10克左右最佳否者由于水流速和粒度的影響會使實驗結果偏低。而磁選的最佳粒度在450-500之間最佳。

④浸出實驗雖然可以進一步提高磁鐵礦的品位但因為長時間的浸出磁鐵礦還是會有少量的熔解在浸出夜中。導致回收率會下降到84-85%之間。

⑤這套鋅工藝對濕法煉鋅回收手鐵資源非常有利用價值和之前工藝相比沒有了相應的化學除鐵工藝。對環境也起到了一定的積極作用。

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