低/高品位氧化礦直接濕法浸出工藝探討

（廣西金山銦鍺冶金化工有限公司，廣西河池 547204）

河池大廠礦區(qū)氧化鋅礦豐富，但其有品位低、硅含量高、泥化程度高等特點，但是低品位含鐵較低氧化鋅礦浸出率比較高。針對這種狀況，本項目進行了將低品位氧化鋅礦與高品位氧化鋅礦直接用濕法浸出工藝的研究。

1 低品位氧化礦濕法處理工藝流程（見圖1）

圖1 低品位氧化礦濕法處理工藝流程

2 試驗內(nèi)容

采用低-高品位氧化鋅礦聯(lián)合濕法處理的技術(shù)思路處理本地低品位氧化鋅礦。核心內(nèi)容是研究鋅利用率、能否解決低品位氧化鋅礦浸出液含Zn低、浸出液過濾難的問題。

試驗主要內(nèi)容包括：（1）低品位氧化鋅礦直接酸浸影響因素的條件試驗。（2）低-高品位氧化鋅礦聯(lián)合浸出過程影響因素條件試驗。

3 試驗原料設(shè)備及方法

3.1 試驗原料

研究所用低品位氧化鋅礦原料來自南丹當?shù)氐V山，高品位氧化礦原料來自澳大利亞進口礦。原料成份表見表1：

表1 高/低品位氧化鋅礦主要化學成份組成/%

低品位與高品位氧化礦分別來自不同地區(qū)，但含F(xiàn)e、Si都較高，且低品位氧化礦含銀(115g/t)較高 ，同樣高品位氧化礦也含有較高的In(86g/t)、鍺(157g/t)等有價金屬，所以在提取鋅的同時，必須兼顧這些金屬的富集回收。經(jīng)分析該兩種礦主要物相組成為異極鋅礦[Zn4Si2O7(OH)2H2O]、硅鋅礦[Zn2SiO4]和菱鋅礦[ZnCO3]而且其中Zn在這些組分中的含量高達78%以上，屬易浸礦類。主要難點在于浸出過程不可避免的有Fe、Si進入溶液，如何控制好反應(yīng)過程的技術(shù)條件，實現(xiàn)液固分離，如何選擇最佳的工藝條件實現(xiàn)浸出率最大化，如何實現(xiàn)有價金屬的選擇富集回收等，是我們這次研究的重點。

直接酸性浸出使用的底液選擇本廠電解廢液：Zn：45.42g/L H+：140.41g/L

3.2 試驗主要儀器

鄂式破碎機（Xpc-100/125）；磁力攪拌器；真空抽濾瓶FB-02T(2000ml)；酸度計。

3.3 試驗方法

試驗采取條件試驗方法，即固定其它參數(shù)，分析不同單個條件變化對浸出的影響。試驗步驟為氧化礦經(jīng)破碎后，每次取樣為100g，進行浸出試驗，然后固液分離，取樣分析。先做直接酸性浸出試驗，再做聯(lián)合浸出試驗。分別分析初始酸度、終點PH、液固比、溫度、反應(yīng)時間等對Zn浸出率、礦漿過濾性能、上清液質(zhì)量、渣含Zn的影響。

4 低品位氧化鋅礦直接酸性浸出條件試驗

4.1 初始酸度對酸性浸出的影響

控制底液酸度，在一定程度上對金屬浸出率有一定影響，我們研究了不同酸度情況下，本廠選用的低品位氧化鋅礦各組分的浸出過程浸出率的變化情況，主要目的是解決在不影響主要金屬浸出率的情況下，盡量降低酸的消耗量，并且選擇較小的Fe、Si等雜質(zhì)的浸出率的始酸度。控制不同的始酸濃度，固定浸出終點pH=1.5，液固比5，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時間2小時，得出不同始酸條件下， Zn、Fe、Si浸出率如表2：

表2 不同始酸條件浸出率

始酸濃度主要對元素浸出率的影響，如圖2、圖3

圖2 始酸與Zn-Fe浸出率變化圖

圖3 始酸與Zn-Si浸出率變化圖

從圖2、圖3可看出始酸在140g/L時，鋅浸出率達83.5%，始酸量再上升，鋅浸出率增加不大，而Fe、Si的浸出率卻急速上升；而低于140g/L的始酸量時鋅的浸出率過低，表明加酸不足，導致各元素浸出率低。

4.2 浸出反應(yīng)時間對酸性浸出的影響

浸出反應(yīng)時間的長短關(guān)系到主金屬的浸出率及生產(chǎn)效率的問題，所以也是必須考慮的因素。當固定液固比 5，始酸140g/L，反應(yīng)溫度為80℃，終點pH=1.5通過改變浸出反應(yīng)時間進行試驗后，浸出率如表3：

表3 不同反應(yīng)時間浸出率計算結(jié)果

跟據(jù)表3畫出的Zn-Fe、Zn-Si浸出曲線圖及反應(yīng)時間關(guān)系圖，圖4、圖5如下：

圖4 浸出時間與Zn-Fe浸出率變化圖

圖5 浸出時間與Zn-Si浸出率變化圖

由圖4可知，當液固比設(shè)定為5，始酸為140g/L時，浸出時間在2小時，鋅浸出率為83.5%，F(xiàn)e、Si分別為1.25%和13.5%，能達到效好的鋅浸出率，且Fe、Si浸出相對低，符合生產(chǎn)要求。

4.3 浸出終點pH值對酸性浸出的影響

濕法處理氧化鋅礦最大難點在于浸出主金屬Zn的同時，Si也被浸出出來，后者在溶液中以硅酸的形態(tài)存在，很不穩(wěn)定，分子間發(fā)生聚合作用形成多聚硅酸，由硅酸聚合成硅溶膠，硅溶膠再經(jīng)膠凝形成水凝膠，水凝膠難以過濾。其中影響 Si在溶液中進行上述變化的主要因素就是浸出過程酸度及溫度的控制，我們借鑒比利時老山公司的老山法，對老山法確定的條件進行研究如下：

固定液固比5、始酸140g/L、反應(yīng)溫度為80℃、反應(yīng)時間2小時，通過增減硫酸對浸出終點pH值進行調(diào)節(jié).得出不同終點pH條件下主要元素浸出率表4：

表4 不同浸出終點pH計算的浸出率結(jié)果

由表4畫出過濾速度-鋅浸出率-終點pH值關(guān)系圖如下：

圖6 終點pH-過濾速度-鋅浸出率關(guān)系圖

4.4 浸出溫度的變化對直接酸性浸出的影響

固定液固比5、始酸140g/L、反應(yīng)2小時、終點pH值1.5，通過調(diào)整溫度變化，不同反應(yīng)溫度條件下主要元素浸出率表如下：

表5 不同浸出溫度下渣計浸出率

根據(jù)表5畫出反應(yīng)溫度對浸出率-過濾速度圖如下：

圖7 溫度-過濾速度-鋅浸出率關(guān)系圖

從圖6可看出，終點pH值在1.5-2時過濾性能最好。鋅浸出率隨著終點PH值增大而下降。

從圖 7可看出，隨著浸出溫度的上升，鋅浸出率有所上升，但升幅很小。當溫度升至80℃以后過濾速度趨于穩(wěn)定，鋅浸出率上升趨緩。礦漿過濾性能較好的溫度則在80-90℃。80℃以后鋅浸出率都可達83.5%以上。

4.5 浸出過程液固比對上清液質(zhì)量及過濾性能的影響

生產(chǎn)實踐證明，反應(yīng)過程液固比不可能太低，液固比＜3后礦漿失去流動性，基本無法浸出，因此我們的試驗選擇液固比在3-8：1內(nèi)進行，固定始酸140g/L、反應(yīng)溫度為80℃、終點pH值1.5、反應(yīng)2小時，得出不同液固比下主要元素渣計浸出率表如表6：

表6 不同液固比渣計浸出率

由表6畫出液固比-過濾速度-鋅浸出率關(guān)系圖及液固比-過濾速度-浸出液含鋅關(guān)系圖8、圖9如下：

圖8 液固比-過濾速度-鋅浸出率關(guān)系圖

圖9 液固比-過濾速度-浸出液含鋅-關(guān)系圖

從圖8可看出當液固比升至5以后時，Zn浸出率曲線趨平微升趨勢，而過濾速度曲線仍上升幅度較大。但在圖9中隨著液固比的增大，浸出液含鋅曲線卻呈急速下降趨勢。綜合圖8與圖9考慮，選擇鋅浸出率效高而浸出液含鋅不是太低的點，有利于滿足后續(xù)生產(chǎn)對浸出液含鋅的要求。

5 小結(jié)

針對高硅鐵低品位天然氧化鋅礦處理存在的礦漿固液分離困難、Zn浸出率回收率低等問題，通過試驗探討了始酸濃度、浸出溫度、浸出時間、液固比等因素對高低品位氧化礦浸出率的影響。

獲得直接酸性浸出較優(yōu)條件：始酸140g/L，液固比5，反應(yīng)溫度80℃，浸出終pH=1.5，浸出時間2小時。Zn以渣計浸出率可達83.5%，且Fe、Si浸出率相對較低。

該工藝對低品位氧化鋅礦的開發(fā)利用具有實際餓應(yīng)用價值。

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