低品位回轉窯揮發(fā)氧化鋅常壓富氧浸出試驗研究

金鑫

（四環(huán)鋅鍺科技股份有限公司，四川 雅安 625400）

四川某廠使用的鋅浸出渣經(jīng)回轉窯揮發(fā)產(chǎn)出氧化鋅，所得的氧化鋅經(jīng)兩段酸性浸出-中和除鐵工藝進行濕法煉鋅。由于鋅浸出渣含硫較高，達到10%～15%，且由于在回轉窯揮發(fā)過程中，由于設計時沒有沉降倉，且表面冷卻器直徑小，在處理量大的情況下，產(chǎn)出的揮發(fā)氧化鋅含鋅低、含硫高，其中的硫化鋅占有的比例較高。在兩段浸出后，浸出率僅有80%，浸出率低。其工藝流程如圖1所示。

針對鋅浸出率低的問題，對雙氧水、二氧化錳、過硫酸銨、硫酸高鐵等幾種常用的氧化劑均進行了氧化浸出鋅效果的考察，但由于濕法煉鋅工藝系統(tǒng)銜接或生產(chǎn)成本的問題均不適合用于濕法煉鋅過程中浸出硫化鋅。本文以高殘硫難浸出氧化鋅為原料，在基本工藝工序不變的情況下，在高酸浸出工序加入富氧空氣，進行氧化浸出，對常壓富氧浸出氧化鋅的相關條件進行了考察，得出了較為適宜的工藝參數(shù)。

圖1 揮發(fā)氧化鋅生產(chǎn)工藝流程

1 試驗原料與研究方法

1.1 試驗原料

試驗的原料為高殘硫氧化鋅，其主要成分分析見表1，電解鋅廢電解液（含酸182.5g/l，含鋅42.8g/l），高酸浸出液（含酸82g/l），試驗藥劑為含氧量90%的富氧空氣。

1.2 試驗方法

取氧化鋅加入到電解廢液中按一定液固比進行兩段酸性浸出，考察鋅的浸出情況：

低酸浸出：將試驗物料加入到高酸浸出液中，在一定的工藝條件下反應，反應結束后，低酸浸出渣進行高酸浸出試驗。

高酸浸出：將低酸浸出渣加入到電解廢液中，并配入一定量的硫酸，按一定的工藝條件進行反應，反應結束后，高酸浸出液返回至低酸浸出。浸出率計算以渣樣為準，

由于在低酸浸出過程中，除了浸出部分鋅，使硫酸鋅溶液含鋅達到后續(xù)工藝要求的濃度，其后液含酸也要滿足后續(xù)工藝的要求，往往含酸量很低，也就導致了低酸浸出過程中，鋅浸出率低，決定鋅浸出率程度的工序主要在高酸浸出，因此，本文主要對高酸浸出進行論述，文中浸出率以不溶鋅計算。

表1 高殘硫氧化鋅成分分析 %

表2 低酸浸出渣成分分析 %

表3 富氧空氣通入量對浸出率的影響 %

表4 溫度對浸出率的影響 %

1.3 試驗原理

在酸性條件下，富氧空氣中的氧可以將硫化鋅氧化為鋅離子，使鋅進入到溶液中，其反應方程式如下：

2 試驗結果及討論

2.1 低酸浸出渣的制備

將氧化鋅原料將如到高酸浸出液中，液固比5∶1，溫度70℃～75℃，反應時間1小時，浸出渣成分分析如表2。

從表2數(shù)據(jù)可知，氧化鋅中的可溶鋅在低酸浸出過程中，幾乎被完全浸出，鉛及其他雜質均有一定程度的富集，其中硫含量增加較多，其原因為原料中的鉛和鈣以硫酸鹽形式存在，一部分液體中的硫進入到渣中。

2.2 富氧空氣通入量對鋅浸出率的影響

以低酸浸出渣為原料，液固比5∶1，溫度90℃～95℃，始酸240g/l，反應時間4.0h，考察富氧空氣通入量對浸出率的影響，試驗結果見表3。

如表3所示，隨著通氧量的增加，鋅的浸出率逐步升高，當富氧空氣量達到理論量的10倍時，浸出渣中含鋅僅有4.3%，不溶鋅僅為1.55%，渣率低于50%，浸出率達到95%以上。達到了理想的浸出效果。同時鉛有了較大的富集達到了37%以上。由于10倍氧氣理論通入量已達到滿意的效果，鋅基本完全浸出，不再對更大的富氧空氣通入量進行考察。因此，富氧空氣通入量以理論量的10倍為宜。

2.3 溫度對鋅浸出率的影響

以低酸浸出渣為原料，液固比5∶1，始酸240g/l，氧氣通入量為理論量的10倍，反應時間4.0h，考察反應溫度對浸出率的影響，試驗結果見表4。

如表4所示，隨著溫度的升高，鋅的浸出率不斷增大，到90℃以上時，浸出率增加緩慢。因此，溫度以90℃～95℃為宜。

2.4 始酸濃度對鋅浸出率的影響

以低酸浸出渣為原料，溫度90℃～95℃，液固比5∶1，氧氣通入量為理論量的10倍，反應時間4.0h，考察始酸濃度對浸出率的影響，試驗結果見表5。

如表5所示，隨著始酸濃度的提高，鋅的浸出率不斷增大，結合生產(chǎn)實際酸度的平衡，始酸濃度以240g/l為宜。

2.5 液固比對鋅浸出率的影響

以低酸浸出渣為原料，溫度90℃～95℃，始酸濃度240g/l，氧氣通入量為理論量的10倍，反應時間4.0h，考察液固比對浸出率的影響，試驗結果見表6。

表5 溫始酸濃度對浸出率的影響 %

表6 液固比對浸出率的影響 %

如表6所示，隨著液固比的增大，鋅浸出率變化不大，均在93%以上，結合生產(chǎn)現(xiàn)場控制，液固比以4～5：1為宜。

2.6 反應時間對鋅浸出率的影響

以低酸浸出渣為原料，液固比5∶1，溫度90℃～95℃，始酸濃度240g/l，氧氣通入量為理論量的10倍，考察反應時間對浸出率的影響，試驗結果見表7。

表7 反應時間對浸出率的影響 %

如表7所示，隨著反應時間的延長，鋅的浸出率逐漸提高，反應時間3小時以上時趨于緩慢，因此反應時間以3小時為宜。

2.7 最佳條件試驗

以低酸浸出渣為原料，液固比5∶1，溫度90℃～95℃，始酸濃度240g/l，氧氣通入量為理論量的10倍，反應時間3.0h，考察鋅浸出率的穩(wěn)定性，試驗結果見表8。

表8 反應時間對浸出率的影響 %

如表8所示，在最佳條件下，鋅浸出率均在93%以上，鋅浸出結果較為穩(wěn)定，渣率均在50%以下，鉛也獲得了較好的富集，品位均達到36%以上。

2.8 半工業(yè)試驗

以現(xiàn)有高酸浸出反應槽φ4000×4700進行改造，新增富氧空氣管通入槽底，并進行微孔布氣，在液固比4～5∶1，溫度90℃～95℃，始酸濃度240g/l，通入90%的富氧空氣，氣量為理論量的10倍，反應時間3小時，試驗結果見表9。

表9 半工業(yè)試驗浸出渣成分分析 %

如表9所示，在半工業(yè)試驗中，鋅的浸出率較小試過程中略有提升，達到了94%以上，渣率大幅減少，渣率約40%，鉛富集近1.5倍，試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

3 結論

（1）以低酸浸出渣為原料，在液固比4～5∶1，溫度90℃～95℃，始酸濃度240g/l，通入90%的富氧空氣，氣量為理論量的10倍，反應時間3小時的條件下，低酸浸出渣中的鋅浸出率可以達到93%以上，渣率約50%，浸出率高，浸出結果穩(wěn)定。

（2）在半工業(yè)試驗過程中，浸出率在原料中不溶鋅較小試原料更低的情況下仍可以達到94%，低酸浸出渣中的不溶鋅可以降至1%左右，渣率僅為40%，浸出結果要更優(yōu)于小試。

（3）試驗過程中采用無雜質、價格更低的氧化劑進行氧化浸出，且取得較好的浸出率，氧化鋅的總回收率可達98%以上，對處理高殘硫氧化鋅，提高鋅浸出率具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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