復雜硫化鋅精礦在氧壓浸出工藝生產中的研究

姜 劍

（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關 512300）

本廠鋅氧壓浸出生產工藝采用一段低溫低酸浸出、二段高溫高酸浸出，要求一段浸出液中Fe3+為亞鐵離子，且要求浸出過程嚴控沉鐵，避免溶液中稀貴金屬鎵鍺離子與鐵共沉；同時要求做好一二段浸出率分配，確保一二段生產過程熱平衡、酸平衡和渣平衡。因此，浸出過程對配礦有較大選擇性。隨著工廠產能提升，根據生產需求逐步配入復雜礦，由于沒有成熟的生產工藝控制參數，易出現生產波動或生產事故。本課題研究摸索了氧壓浸出過程配入各種復雜礦的工藝，根據各種鋅精礦成分摸索總結的生產工藝參數及生產經驗，檢驗生產流程對鋅精礦的適應能力和適應的配比量；同時研究了復雜鋅精礦配入后對生產重要生產指標影響，主要包括鋅浸出率、硫浮選、中和置換沉鍺及溶液各雜離子質對生產影響。

1 鋅氧壓浸出工藝簡述

鋅精礦氧壓浸出工藝是由一個簡單的基本反應來完成，硫化鋅精礦與廢電解液中的硫酸在一定氧壓下反應，以硫化物形式存在的硫被氧化為單質硫，鋅轉化到溶液中成為可溶性硫酸鹽。

ZnS+H2SO4+1/2O2→ZnSO4+H2O+S0

硫化鋅精礦中鐵的反應：

FeS+H2SO4+0.5O2→FeSO4+S+H2O

2FeSO4+H2SO4+0.5O2→Fe2(SO4)3+H2O

Fe2(SO4)3+ZnS→2FeSO4+ZnSO4+S

2 生產工藝參數

一段浸出：浸出溫度控制在105℃～115℃，浸出釜壓力300kpa～450kpa左右，浸出時間為1小時～1.5小時，氧氣單耗控制38Nm3/噸～42Nm3/噸鋅精礦，添加劑單耗0.8公斤/噸～1.2公斤/噸鋅精礦，氧氣噴嘴5個，終酸控制在18g/l～22g/l，浸出液控制Fe3+在500mg/l以內。

二段浸出：浸出溫度控制在142℃～152℃，浸出釜壓力1350kpa～1400kpa左右，浸出時間為2.5小時～3.5小時，氧氣單耗控制150Nm3/噸～160Nm3/噸鋅精礦，添加劑單耗2.5公斤/噸～3.2公斤/噸鋅精，氧氣噴嘴6個，終酸控制在90g/l～95g/l。

3 生產原料

高品位鋅精礦中搭配使用復雜低品位鋅精礦，其主要成分。

表1 復雜低品位鋅精礦主要成分

表2 低品位鋅精礦不同配比對氧壓浸出生產指標影響

復雜礦不同配比對氧壓浸出生產指標影響。

通過表2可以看出，復雜礦配入后，隨著配比的增大，鋅浸出率和鉛品位逐步提升，而鍺直收率和硫直收率在一定比例下也會增加，但是如復雜礦過多配入，因溶液鐵高，易導致浸出過程沉鐵，影響鍺回收和硫浮選分離。

對鍺回收影響：由于復雜礦中含鐵較高，且礦中鐵易被浸出，如果控制不當會造成ZPL液中Fe3+濃度會上升，中和過程導致鍺與鐵共沉進渣，影響鍺回收率，因此，Fe3+濃度是整個系統控制關鍵。隨著外購礦配比不斷提升，Fe離子濃度不斷提升，較難控制不沉鐵，因此根據實際統計數據，復雜礦配比應不宜30%。

對硫浮選影響：復雜礦鋅品位相對廣東某礦偏低，雜質離子含量偏高，浸出過程渣量明顯變大，考驗硫浮選能力。根據浮選流量和濃度，優化調整浮選槽各室的氣量、浮選泡沫層高度和稀釋量，使硫精礦與鉛銀渣尾礦有效分離，穩定提升硫精礦含硫品位和鉛銀渣鉛品位。在確保浮選指標穩定情況下，浮選流量從設計13m3/h，提升到20m3/h，處理能力提升了53.87%。

4 復雜鋅精礦配入氧壓浸出系統的主要工藝改進措施

（1）研究一二段砂磨機研磨珠填充率和運行電流與粒度對應關系，找出最佳填充率，既能保證粒度在控制范圍，又能保證砂磨機使用壽命和防止砂磨機跑鋯珠；通過改進易損件提高砂磨機作業率，使一、二段礦漿粒度得到有效降低，砂磨礦漿粒度穩定在40μm～60μm。

圖1 鋅總浸出率與一段浸出率對應關系

（2）優化一、二段浸出率分配，一段浸出率要求控制在40%左右，一段底流含鋅31%～34%，減少一段浸出渣，降低二段生產負擔。綜合考慮一二段酸平衡和一二段的熱平衡，同時研究一段浸出率的提升對鎵鍺回收的影響，一段浸出率從50%降低到40%左右可以滿足以上條件。

（3）由于復雜礦中含鐵較高，且礦中鐵易被浸出，在不同配礦比下ZPL液中Fe濃度會上升，其中Fe3+平均為445mg/l，最高為1.2g/l。ZPL液中Fe3+濃度較高，如果一段過浸出、釜溫偏高或終酸較低易導致一段浸出控制過程中沉鐵，導致溶液中鍺離子與Fe共沉，影響鍺回收率；也會造成一段底流渣量增大，濃密池澄清效果差；同時Fe3+濃度高導致中和過程形成鐵膠體，置換難壓濾，對整個生產流程影響非常大。因此要根據外購礦配比增加而提升一段釜內還原氛圍，同時調整好釜內氧分壓和一段浸出率，才能有效控制ZPL液中Fe3+濃度，使整個生產系統平穩順暢運行。適當提高二段浸出終酸，二段終酸從75g/l～85g/l提高到90g/l～95g/l，鐵浸出率高，鋅浸出率隨之升高，同時有效防止鐵沉淀，有效控制渣量。

表3 二段終酸與二段浸出率、是否沉鐵分析（統計生產中數據）

（4）復雜礦含鋅48%左右，為了保證高壓釜中還原氛圍，一段浸出率要求控制在40%左右，一段底流含鋅31%～34%，同時為了防止二段浸出沉鐵，二段終酸從80g/l提升至90g/l，如一段浸出率偏高會導致二浸液難消耗，勢必通過提高一段終酸來平衡，又影響下游工序中和劑消耗。因此，一段浸出控制成生產關鍵，需嚴格控制釜壓、釜溫和氧氣用量。

5 結語

隨著復雜礦配入和工廠產能不斷提升，鋅精礦處理量也逐步提升，其中一段處理量從設計26.8t/h提高到44t/h，處理能力提升64.18%。

經試運行后，一段處理量穩定運行44t/h，鋅浸出率保持在99%以上運行，鋅錠月產量達13000噸、硫磺月產量達3600噸。