复杂硫化锌精矿在氧压浸出工艺生产中的研究

2020-11-30姜剑

世界有色金属 2020年18期

姜剑

（深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂，广东韶关 512300）

本厂锌氧压浸出生产工艺采用一段低温低酸浸出、二段高温高酸浸出，要求一段浸出液中Fe3+为亚铁离子，且要求浸出过程严控沉铁，避免溶液中稀贵金属镓锗离子与铁共沉；同时要求做好一二段浸出率分配，确保一二段生产过程热平衡、酸平衡和渣平衡。因此，浸出过程对配矿有较大选择性。随着工厂产能提升，根据生产需求逐步配入复杂矿，由于没有成熟的生产工艺控制参数，易出现生产波动或生产事故。本课题研究摸索了氧压浸出过程配入各种复杂矿的工艺，根据各种锌精矿成分摸索总结的生产工艺参数及生产经验，检验生产流程对锌精矿的适应能力和适应的配比量；同时研究了复杂锌精矿配入后对生产重要生产指标影响，主要包括锌浸出率、硫浮选、中和置换沉锗及溶液各杂离子质对生产影响。

1 锌氧压浸出工艺简述

锌精矿氧压浸出工艺是由一个简单的基本反应来完成，硫化锌精矿与废电解液中的硫酸在一定氧压下反应，以硫化物形式存在的硫被氧化为单质硫，锌转化到溶液中成为可溶性硫酸盐。

ZnS+H2SO4+1/2O2→ZnSO4+H2O+S0

硫化锌精矿中铁的反应：

FeS+H2SO4+0.5O2→FeSO4+S+H2O

2FeSO4+H2SO4+0.5O2→Fe2(SO4)3+H2O

Fe2(SO4)3+ZnS→2FeSO4+ZnSO4+S

2 生产工艺参数

一段浸出：浸出温度控制在105℃～115℃，浸出釜压力300kpa～450kpa左右，浸出时间为1小时～1.5小时，氧气单耗控制38Nm3/吨～42Nm3/吨锌精矿，添加剂单耗0.8公斤/吨～1.2公斤/吨锌精矿，氧气喷嘴5个，终酸控制在18g/l～22g/l，浸出液控制Fe3+在500mg/l以内。

二段浸出：浸出温度控制在142℃～152℃，浸出釜压力1350kpa～1400kpa左右，浸出时间为2.5小时～3.5小时，氧气单耗控制150Nm3/吨～160Nm3/吨锌精矿，添加剂单耗2.5公斤/吨～3.2公斤/吨锌精，氧气喷嘴6个，终酸控制在90g/l～95g/l。

3 生产原料

高品位锌精矿中搭配使用复杂低品位锌精矿，其主要成分。

表1 复杂低品位锌精矿主要成分

表2 低品位锌精矿不同配比对氧压浸出生产指标影响

复杂矿不同配比对氧压浸出生产指标影响。

通过表2可以看出，复杂矿配入后，随着配比的增大，锌浸出率和铅品位逐步提升，而锗直收率和硫直收率在一定比例下也会增加，但是如复杂矿过多配入，因溶液铁高，易导致浸出过程沉铁，影响锗回收和硫浮选分离。

对锗回收影响：由于复杂矿中含铁较高，且矿中铁易被浸出，如果控制不当会造成ZPL液中Fe3+浓度会上升，中和过程导致锗与铁共沉进渣，影响锗回收率，因此，Fe3+浓度是整个系统控制关键。随着外购矿配比不断提升，Fe离子浓度不断提升，较难控制不沉铁，因此根据实际统计数据，复杂矿配比应不宜30%。

对硫浮选影响：复杂矿锌品位相对广东某矿偏低，杂质离子含量偏高，浸出过程渣量明显变大，考验硫浮选能力。根据浮选流量和浓度，优化调整浮选槽各室的气量、浮选泡沫层高度和稀释量，使硫精矿与铅银渣尾矿有效分离，稳定提升硫精矿含硫品位和铅银渣铅品位。在确保浮选指标稳定情况下，浮选流量从设计13m3/h，提升到20m3/h，处理能力提升了53.87%。

4 复杂锌精矿配入氧压浸出系统的主要工艺改进措施

（1）研究一二段砂磨机研磨珠填充率和运行电流与粒度对应关系，找出最佳填充率，既能保证粒度在控制范围，又能保证砂磨机使用寿命和防止砂磨机跑锆珠；通过改进易损件提高砂磨机作业率，使一、二段矿浆粒度得到有效降低，砂磨矿浆粒度稳定在40μm～60μm。

图1 锌总浸出率与一段浸出率对应关系

（2）优化一、二段浸出率分配，一段浸出率要求控制在40%左右，一段底流含锌31%～34%，减少一段浸出渣，降低二段生产负担。综合考虑一二段酸平衡和一二段的热平衡，同时研究一段浸出率的提升对镓锗回收的影响，一段浸出率从50%降低到40%左右可以满足以上条件。

（3）由于复杂矿中含铁较高，且矿中铁易被浸出，在不同配矿比下ZPL液中Fe浓度会上升，其中Fe3+平均为445mg/l，最高为1.2g/l。ZPL液中Fe3+浓度较高，如果一段过浸出、釜温偏高或终酸较低易导致一段浸出控制过程中沉铁，导致溶液中锗离子与Fe共沉，影响锗回收率；也会造成一段底流渣量增大，浓密池澄清效果差；同时Fe3+浓度高导致中和过程形成铁胶体，置换难压滤，对整个生产流程影响非常大。因此要根据外购矿配比增加而提升一段釜内还原氛围，同时调整好釜内氧分压和一段浸出率，才能有效控制ZPL液中Fe3+浓度，使整个生产系统平稳顺畅运行。适当提高二段浸出终酸，二段终酸从75g/l～85g/l提高到90g/l～95g/l，铁浸出率高，锌浸出率随之升高，同时有效防止铁沉淀，有效控制渣量。

表3 二段终酸与二段浸出率、是否沉铁分析（统计生产中数据）

（4）复杂矿含锌48%左右，为了保证高压釜中还原氛围，一段浸出率要求控制在40%左右，一段底流含锌31%～34%，同时为了防止二段浸出沉铁，二段终酸从80g/l提升至90g/l，如一段浸出率偏高会导致二浸液难消耗，势必通过提高一段终酸来平衡，又影响下游工序中和剂消耗。因此，一段浸出控制成生产关键，需严格控制釜压、釜温和氧气用量。