高鐵硫化鋅精礦加壓浸出新工藝瞿仁靜王曉曼魯艷梅(云南省冶金研究設(shè)計院，云南昆明650031)摘要：高鐵硫化鋅精礦加壓浸出冶煉工藝與傳統(tǒng)工藝不同，鋅精礦焙燒過程發(fā)生的氧化反應(yīng)和鋅焙砂浸出過程發(fā)生的酸溶反應(yīng)合并在一起進行，主體設(shè)備為高壓釜。該技術(shù)較傳統(tǒng)工藝節(jié)能30%，鋅浸出率＞95%，鐵浸出率＜30%，浸出指標(biāo)好，有廣闊的發(fā)展前景。本文介紹了這種工藝的原理、流程、特點以及該新興工藝在工業(yè)上的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：高鐵硫化鋅精礦；加壓浸出；節(jié)能；環(huán)保；鋅浸出率；鐵浸出率。NewProcessofPressureLeachingonHigh-ironZinc-sulphideConcentrateQuRenjingWangXiaomanLuYanmei(YunnanMetallurgicalResearchandDesignInstitute,Kunming,Yunnan650031,China)ABSTRACT:Differentwiththetraditionalprocess,pressureleachingonhigh-ironzinc-sulphideconcentratecombinestheoxidationreactionoccurszincconcentrateroastingprocessandtheacid-solublereactionoccurszinccalcineleachingprocesstogether,andthemainequipmentisautoclave.Theprocesssaves30%energycomparedwithtraditionaltechnology,andwiththehighrateofzincleachingprocesses.Zincleachingrateisgreaterthanorequalto95%,ironleachingrateislessthanorequalto30%,leachingindexwasbetter,andhasbroadprospectsfordevelopment.Theprinciples,processes,characteristicsandtheindustrialapplicationsofthisnewtechnologyweredescribed.KEYWORDS:high-ironzincsulphideconcentrate；pressureleaching；energysaving；environmentalprotection；zincleachingrate；ironleachingrate1刖言在現(xiàn)代經(jīng)濟建設(shè)中，鋅已成為不可缺少且用量大的基礎(chǔ)有色金屬。我國鋅儲量居世界第一位，云南鋅資源十分豐富，鋅探明儲量超過2000萬，其中高鐵鋅資源儲量700萬t，占云南鋅資源儲量的三分之一。高鐵硫化鋅精礦中，鐵以類質(zhì)同相替代礦物品格中的鋅，通過機械磨礦和選礦的物理方法難以使鐵分離，產(chǎn)出的鋅精礦含鋅低(40?45%)，含鐵高(14?20%)，其化學(xué)成分低于鐵精礦質(zhì)量四級品標(biāo)準(zhǔn)要求。采用傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝，焙燒時鐵大量生成鐵酸鋅，鋅浸出率低，浸出渣含鋅高。采用高溫高酸浸出，雖提高鋅浸出率，但鐵大量浸出，導(dǎo)致后續(xù)除鐵流程復(fù)雜，經(jīng)濟上不合理。為此，開發(fā)適合處理高鐵硫化鋅精礦的高效、清潔、經(jīng)濟的鋅冶煉技術(shù)成為我國鋅冶金行業(yè)科技創(chuàng)新的重要課題。國內(nèi)對氧化鋅精礦加壓浸出技術(shù)進行了一系列研究，上世紀(jì)80年代末，北京礦冶研究總院、株洲冶煉廠和加拿大舍利特研究中心合作進行鋅精礦氧壓浸出試驗研究，取得一定的研究成果，由于各方面原因，沒有實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。1993年10月，北京礦冶研究總院經(jīng)過多年的研究，率先將高冰鎳加壓浸出技術(shù)在新疆阜康冶煉廠實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，為國內(nèi)加壓浸出技術(shù)的發(fā)展積累了經(jīng)驗。2001年起，云南冶金集團總公司進行了高鐵硫化鋅精礦加壓浸出技術(shù)新工藝的小型及半工業(yè)試驗研究，取得了預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，為該項目的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。2002年6?9月，云南冶金集團總公司在云南瀾滄鉛礦進行了10升規(guī)模的高鐵鋅精礦和常規(guī)硫化鋅精礦的小型試驗研究。2002年10月?2003年1月，在小型試驗的基礎(chǔ)上，開展連續(xù)加壓浸出（加壓釜幾何容積3.24m3）新工藝的半工業(yè)試驗研究。2004年，云南冶金集團總公司采用一段加壓浸出技術(shù)，在云南永呂鉛鋅股份有限公司建設(shè)10000t/a電鋅示范廠。2007年6月，在瀾滄鉛礦采用兩段加壓浸出工藝建設(shè)20000t/a電鋅示范廠。2009年，該工藝應(yīng)用于云南建水光慈有限公司100000t/a電鋅示范廠和云南馳宏呼倫貝爾140000t/a電鋅示范廠的建設(shè)中，進一步完善了加壓浸出處理高鐵硫化鋅精礦工藝。該工藝以流程短、環(huán)境污染小、主體工藝流程不受硫酸市場制約的優(yōu)點受到極大關(guān)注。加壓處理高鐵硫化鋅精礦，必須考慮鐵的行為，使鐵盡可能留在渣中，實現(xiàn)鋅的選擇性浸出。2工藝簡介高鐵硫化鋅精礦氧壓浸出，是在溫度為140?150°C，氧分壓0.8?1.3Mpa的條件下，將高鐵硫化鋅精礦直接浸出的工藝。在鋅浸出過程中，礦物品格中的鐵也部分浸出，并作為氧的傳遞載體加速鋅的浸出，在浸出結(jié)束后，鐵大部分以鐵磯形態(tài)沉淀留在渣中，從而實現(xiàn)鋅的選擇性浸出。高鐵硫化鋅精礦中的鐵可作為催化劑，達到趨利避害的目的，解決了其他煉鋅工藝受到鐵雜質(zhì)干擾的難題，是一種新興的環(huán)保型工藝。高鐵硫化鋅精礦氧壓浸出工藝根據(jù)基礎(chǔ)條件的不同，分為兩種工藝路線：一段加壓浸出和兩段加壓浸出。對于已有焙燒一浸出一電解鋅生產(chǎn)廠，可采用一段加壓浸出工藝進行技術(shù)改造，擴大產(chǎn)量；對于新建的處理高鐵硫化鋅精礦廠，采用兩段加壓浸出工藝。采用氧壓浸出工藝處理高鐵硫化鋅精礦，鋅浸出率＞95%，鐵浸出率＜30%，氧耗220kg/t精礦，硫以元素硫形態(tài)產(chǎn)出，所獲指標(biāo)達到國際先進水平。3工藝原理、流程氧壓浸出的實質(zhì)是將鋅精礦焙燒過程發(fā)生的氧化反應(yīng)和鋅焙砂浸出過程發(fā)生的酸溶反應(yīng)合并在一起進行。為了加速反應(yīng)的進行，在鋅精礦焙燒過程中，采用提高溫度的辦法來增大反應(yīng)速度常數(shù)。而在氧壓浸出時，除了適當(dāng)提高反應(yīng)溫度至140?150°C外，則主要是采用具有較高的氧分壓。由于所用氧濃度增大，在質(zhì)量作用定律支配下，鋅精礦的氧化反應(yīng)速度也大大地提高了。加壓浸出以鐵閃鋅礦[Zn?nFe]S為主的高鐵鋅精礦時，其中的硫化鋅按⑴式反應(yīng)，鋅以硫酸鋅的形態(tài)浸出進入溶液。由于鐵以類質(zhì)同相替代閃鋅礦品格中的鋅，形成部分FeS，在高溫加壓浸出時按反應(yīng)(2)生成硫酸亞鐵FeSO4，然后進一步按反應(yīng)(3)氧化為硫酸鐵Fe2(SO4)3，硫酸鐵與鐵閃鋅礦中的硫化鋅礦物按反應(yīng)(4)進行生成硫酸鋅和硫酸亞鐵，硫酸亞鐵又按反應(yīng)(3)再生為硫酸鐵。因此，鐵閃鋅礦中的鐵經(jīng)加壓浸出后形成的三價鐵是氧的傳遞載體，是鋅浸出的催化劑，加速鋅的浸出。TOC\o"1-5"\h\zZnS+H2SO4+0.5O2=ZnS04+S+H2O(1)FeS+H2SO4+0.5O2=FeSO4+S+H2。(2)2FeSO+HSO+0.5O=Fe(S0)+HO(3)42422、4’32v7Fe(SO)+ZnS=2FeSO+ZnSO+S(4)2、4,344反應(yīng)(2)在直接加壓浸出鋅的同時，不斷提供硫酸亞鐵。反應(yīng)(4)使浸出過程中形成的硫酸亞鐵間接浸出硫化鋅，并通過反應(yīng)(3)使直接浸出和間接浸出產(chǎn)生的硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，實現(xiàn)間接浸出劑硫酸鐵的再生，使間接浸出貫穿整個浸出過程。現(xiàn)介紹兩段加壓浸出工藝流程。第一段加壓浸出采用低酸浸出(約50%的鋅被浸出)，然后進行第二段高酸加壓浸出，第二段的浸出液返回第一段。第一段加壓低酸浸出產(chǎn)出的浸出液(鋅120?130g/L、含鐵2?3.5g/L、含酸3?5g/L)，經(jīng)氧化水解除鐵，除鐵后液直接進入溶液凈化工序；第二段加壓浸出處理第一段加壓浸出的浸出渣，使渣含鋅降至2%以下，其浸出液返回到第一段高壓釜；第二段浸出渣經(jīng)過浮選，產(chǎn)出元素硫精礦；銀富集在鉛銀渣中另行處理，棄渣堆存。4設(shè)備傳統(tǒng)鋅冶金采用流態(tài)化焙燒爐、浸出槽、凈化槽、電解槽等設(shè)備，需要建設(shè)配套的焙燒車間和制酸廠，鋅浸出率低?？諝馕廴緡?yán)重。加壓浸出高鐵硫化鋅精礦工藝采用高壓釜、礦漿加熱器、閃蒸槽、加壓泵、高壓釜控制儀表等，無需建設(shè)配套的焙燒車間和制酸廠，在環(huán)保和經(jīng)濟方面都有很強的競爭力。機械設(shè)備優(yōu)先選用節(jié)能產(chǎn)品，大功率的風(fēng)機、水泵采用變頻調(diào)速裝置。槽子加蓋，蒸汽管道保溫，減少熱損失。整個生產(chǎn)工藝過程采用現(xiàn)場總線技術(shù)PROIBUS的DCS系統(tǒng)控制。鋅熔鑄采用耗能較低的新型低頻感應(yīng)電爐。5工藝優(yōu)勢高鐵硫化鋅精礦加壓浸出工藝具有如下優(yōu)勢：（1）工藝流程簡潔。該工藝將傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝的焙燒、收塵、制酸、浸出、渣處理工序合并為一段加壓浸出或兩段加壓浸出，工藝流程簡化，環(huán)節(jié)減少。（2）趨利避害。前已述及高鐵硫化鋅精礦中的鐵在該工藝中起到催化作用，加速了鋅的浸出，化害為利，實現(xiàn)了鋅的選擇性浸出，使鐵的浸出得到有效控制，降低沉礬除鐵系統(tǒng)的投資。（3）環(huán)境友好，易實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。工藝為全濕法流程，精礦中的硫以元素硫形式從渣中回收，省去了傳統(tǒng)工藝中焙燒脫硫、煙氣的收集、冷卻系統(tǒng)及制酸工序，避免了$。2的污染。（4）伴生金屬回收利用程度高。鉛、銀等伴生金屬在加壓浸出過程中進入浸出渣，通過浮選浸出渣，將大量元素硫及硫化物浮選后，鉛、銀等富集在浮選尾礦中，相對于精礦的富集比約5倍，有利于下一步回收利用。（5）工藝靈活。規(guī)?？纱罂尚。貏e適合交通欠發(fā)達地區(qū)實現(xiàn)硫化鋅精礦的冶煉，降低運輸成本，提高企業(yè)綜合效益?？梢詥为毥ㄔO(shè)加壓浸出的全濕法煉鋅廠；也可以與傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝相互銜接，進行擴產(chǎn)改造。（6）基建投資省。省去了傳統(tǒng)工藝的工序，其基建投資僅為傳統(tǒng)工藝的60?70%。6應(yīng)用實例2002年6?9月，在云南瀾滄鉛礦進行了10升規(guī)模的高鐵鋅精礦和常規(guī)硫化鋅精礦的小型試驗研究。2002年10月?2003年1月，由云南冶金集團總公司組織有關(guān)企事業(yè)單位的技術(shù)人員組成的聯(lián)合研究小組，在小型試驗的基礎(chǔ)上，開展連續(xù)加壓浸出（加壓釜幾何容積3.24m3）新工藝的半工業(yè)試驗研究，整個試驗歷時4個月。2004年云南冶金集團總公司采用一段加壓浸出技術(shù)，在云南永呂鉛鋅股份有限公司建設(shè)10000t/a電鋅示范廠，在國內(nèi)外率先實現(xiàn)高鐵硫化鋅精礦加壓浸出技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。現(xiàn)該產(chǎn)業(yè)化示范工程已建設(shè)完畢，從2004年下半年試生產(chǎn)至今，取得了較好的指標(biāo)：鋅浸出至98%，鐵浸出率＜30%，氧耗220kg/t精礦，所獲指標(biāo)達到國際先進水平。2007年6月，在瀾滄鉛礦采用兩段加壓浸出工藝建設(shè)20000t/a電鋅示范廠。2009年，云南冶金集團總公司進行云南建水光慈有限公司100000t/a電鋅示范廠和云南馳宏呼倫貝爾140000t/a電鋅示范廠的建設(shè)，進一步完善了加壓浸出處理高鐵硫化鋅精礦工藝。生產(chǎn)示范線的實施，將使云南省的鋅礦資源得到科學(xué)、合理的開發(fā)利用，使西部資源優(yōu)勢能很好的轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，顯著提高經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益，促進西部經(jīng)濟的發(fā)展。7結(jié)語加壓浸出技術(shù)是環(huán)境友好的工藝，能取得環(huán)境、社會、經(jīng)濟三相結(jié)合的效益，設(shè)置環(huán)保管理和監(jiān)測機構(gòu)，對環(huán)境影響全面達到國家要求。該新興工藝對高鐵硫化鋅精礦具有良好的適應(yīng)性，且技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定，鋅浸出率＞95%，鐵浸出率＜30%，充分利用浸出過程中鐵的催化作用，加速鋅的浸出速率。突破了傳統(tǒng)濕法煉鋅工藝難以經(jīng)濟、有效處理這類資源的現(xiàn)狀。高鐵硫化鋅精礦加壓浸出工藝具有工藝簡潔、趨利避害、節(jié)能環(huán)保、資源充足等優(yōu)點，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。參考文獻:[1]楊剛，王吉坤.高鐵硫化鋅精礦加壓浸出技術(shù)應(yīng)用[J].云南冶金，2006,35(1)83-84.