硫化鋅精礦氧壓酸浸試驗研究

胡運梅

(長春師范大學，吉林長春 130032)

濕法煉鋅是當前的主導煉鋅方法，包括常規濕法煉鋅和全濕法煉鋅。全濕法煉鋅是在硫化鋅精礦直接加壓浸出技術的基礎上形成的，省去了常規濕法煉鋅工藝中的焙燒和制酸工序[1-2]。因此，全濕法氧壓浸出工藝更具優勢。氧壓浸出工藝在經濟效益、環境保護、操作方法等方面都要優于傳統工藝，對高鐵閃鋅礦和含鉛的鋅精礦適應性強，與常規濕法煉鋅工藝相比，無需建設配套的焙燒車間和制酸車間，環境效益好，該工藝具有操作流程簡單，原料消耗小，浸出率高等[3-4]。

1 基本原理

氧壓酸性浸出的工藝中，硫化鋅精礦在高溫情況下通過加壓，氧化成穩定的硫酸鋅液相[5]。硫化鋅精礦和一定濃度的硫酸在固定的條件下產生反應，精礦中的硫被直接氧化以單質的形式進入渣中，鋅從精礦中浸出成為可溶于水的鹽。

2 實驗結果與討論

2.1 浸出時間對浸出率的影響

試驗條件：浸出溫度150 ℃、氧氣分壓500 kPa、液固比=3∶1、C(H2SO4)=200 g/L、轉速700 r/min、木質素磺酸鈣0.5%。浸出率隨浸出時間結果如圖1所示。

圖1 浸出時間對浸出率的影響

在圖1中可以發現，浸出時間在20～60 min時，隨著時間增長，鋅的浸出率迅速提高至約90%，當浸出時間在60～90 min時，鋅浸出率仍有所增長，但是增長速度明顯變慢。所以考慮浸出效率，鋅的最適宜浸出時間為60 min。

2.2 溫度對浸出率的影響

試驗條件：在氧氣分壓500 kpa、液固比=3∶1、C(H2SO4)=200 g/L、轉速700 r/min、木質素磺酸鈣0.5%的條件下，浸出時間60 min，在不同溫度條件下的鋅浸出結果如圖2所示。

圖2 溫度對浸出率的影響

由圖2可以看出，開始浸出反應時，鋅的浸出率隨著溫度升高而增大，在150 ℃時浸出率達到88%以上。當溫度在超過150 ℃之后，鋅的浸出率增長緩慢，這是因為硫化鋅的浸出反應是放熱反應，溫度過高不利于反應的進行。綜合考慮，本實驗適宜溫度取150 ℃。

2.3 硫酸起始濃度的影響

試驗條件：浸出溫度150 ℃、浸出時間60 min、氧氣分壓500 kPa、液固比=3∶1、轉速700 r/min、木質素磺酸鈣0.5%。實驗結果如圖3所示。

圖3 硫酸起始濃度對鋅浸出率的影響

由圖3可以看出，硫酸起始濃度在低于160 g/L時，對于鋅的浸出率增長比較明顯，起始硫酸濃度在160 g/L以上時，鋅的浸出率變化很小。綜合考慮浸出成本與浸出效率，選取硫酸起始濃度為160 g/L。

2.4 氧分壓的影響

實驗條件：浸出溫度150 ℃、浸出時間60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、轉速700 r/min、木質素磺酸鈣0.5%，在不同氧分壓條件下實驗結果如圖4所示。

圖4 浸出率隨氧分壓變化圖

由圖4可以看出，氧分壓與浸出速度成正比。氧分壓的增加使氧溶解于液相的濃度增加，使礦石與氧氣反應更完全。

2.5 精礦粒度的影響

實驗條件：實驗溫度150 ℃、實驗時間60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、轉速700 r/min。木質素磺酸鈣0.5%，不同篩分粒度對鋅浸出率的影響如表1所示。

表1 不同篩分粒度對鋅浸出率的影響

從實驗結果可以得出，硫化鋅精礦的粒度對氧壓浸出的浸出率影響很大，精礦的粒度越小，其比表面積越大，越有利于氣固反應的進行。

2.6 添加添加劑的影響

實驗條件：實驗溫度150 ℃、實驗時間60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、轉速700 r/min。不同木質素磺酸鈣添加量對浸出率的影響結果如圖5所示。

圖5 木素磺酸鈣占礦量百分含量對浸出率的影響

由圖5可以看出，在沒有添加劑情況下，鋅的浸出率只有50%左右，產生該現象的原因是出現了明顯硫包裹現象，當加入0.2%的木素磺酸鈣后，鋅浸出率明顯提高，增長很快，說明添加劑大大解決了硫覆蓋在礦石表面阻止反應的情況。當木素磺酸鈣含量在0.2%～0.5%時，浸出率上下浮動不大。

3 結論

通過實驗研究表明，對于硫化鋅精礦氧壓酸浸的工藝的適宜條件：浸出溫度150 ℃，浸出時間60 min，硫酸起始濃度160 g/L，氧分壓700 kPa，添加劑木素磺酸鈣占礦量的0.2%，精礦粒度400目，鋅的浸出率可以達到90%以上。

[1]李有剛,李波.鋅氧壓浸出工藝現狀及技術進展[J].中國有色冶金金,2010(3):306-308.

[2]董英.高鐵硫化鋅精礦冶煉工藝探討[J].云南冶金,2000(4):26-29.

[3]徐志峰,邱定蕃,盧惠民,等.鋅精礦氧壓酸浸過程的研究進展[J].有色金屬工程,2005(2):101-105.

[4]夏光祥,方兆珩.高鐵硫化鋅精礦直接浸出新工藝研究[J].有色金屬(冶煉部分),2001(3):8-10.

[5]王吉坤,李存兄,李勇,等.高鐵閃鋅礦高壓酸浸過程中ZnS-FeS-H2O系的電位-pH圖[J].有色金屬(冶煉部分),2006(2):2-5.