氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝探討

胡 立

（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）

隨著人們對生產環境的重視及環保意識的提高，綠色、環保的生產理念越來越深入人心，人們對于化工生產工藝的應用提出了較高要求，在生產實踐中選擇效率高、效益優及環境友好的化工工藝成為現代工業生產主要要求之一，而隨著科技的進步及材料的配套研發，也為新工藝的應用提供很好的硬件支撐。就鋅氧壓浸出工藝而言，其屬于全濕法煉鋅工藝流程，在鋅冶煉過程中通過采用密閉的加壓釜，直接在釜內加入稀硫酸、氧氣及鋅精礦，在合適的溫度、氧壓和反應時間等條件下，該工藝會直接產生硫酸鋅溶液，此時礦物中的硫、鉛等物質會繼續殘留在殘渣中。硫酸鋅溶液通過凈化后送電解工序進行鋅電積及熔鑄得到產品鋅錠，浸出渣進行冷卻、浮選、過濾、熔硫熱濾進行硫元素的回收；由于此工藝不經過焙燒產出二氧化硫，不僅減少二氧化硫的污染和制酸工藝的繁瑣，而且產出的產品為片狀固體單質硫磺，利于儲存及銷售，大幅度提升了生產效率及工藝的安全、環保性。

1 氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝概況

氧壓浸出工藝過程主要是備料、浸出、閃蒸、調質冷卻及硫回收等工序，在經過鋅氧壓浸出后，浸出渣中會聚集較多的硫磺單質。在硫回收浮選工藝中，這些浸出渣主要充當工藝原料，通過風冷設施對浸出渣進行冷卻后，在浸出渣泵的作用下，浸出渣會被輸送到浮選槽中。氧浸渣首先進入粗浮選槽，從粗浮選槽出來的粗硫精礦溢流入精浮選槽；粗浮選尾礦流回尾選槽即掃選槽。精浮選槽浮選出來的精硫精礦流入硫精礦貯槽，再由泵送至硫精礦帶式過濾機或真空帶式過濾機進行過濾；精浮選槽浮選出來的尾礦流至粗浮選槽。針對精選槽、掃選槽流程的產物，進行精選底流、掃選泡沫層操作，隨后，剩余物質再次進入粗選系統進行循環[1]。尾選槽浮選出來的氧化尾渣即鉛銀渣自流至浮選尾礦貯槽再泵入浮選尾礦濃密機進行液固分離；尾選槽浮選出來的粗硫精礦溢流至粗浮選槽。浮選尾礦濃密池溢流出來的上清液返回系統使用，濃密底流泵入廂式壓濾機進行過慮、洗滌后得鉛銀渣進行外售。

從浮選結果來看，氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝下的產品包含兩種形態，即硫精礦和尾礦渣。就硫精礦而言，可采用帶式過濾機對其進行除水處理，隨后在干燥機的作用下實現二次脫水。當硫精礦處于干燥狀態時，通過皮帶傳輸機將其輸送到旋流器中，隨機進行加熱融化處理。將融化后的硫精礦儲存在粗硫池，同時在硫精礦泵的作用下，將已經熔融的硫精礦輸送到熱過濾機，實現循環過濾處理。采用精硫池存儲完成過濾的硫磺，并通過硫磺造粒機完成精硫磺制粒處理，最終將成品硫磺打包，然后存儲于硫磺倉庫。氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝流程如圖1所示。

圖1 氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝流程

2 硫回收浮選工藝過程分析

2.1 硫回收浮選工藝原理分析

浮選過程礦物的浮沉是一個復雜的問題，必須對空氣（氣相）、水或水溶液（液相）、礦物（固相）的組成及它們之間的各種關系進行深入的研究。在這里，我們把氣泡和水的交界面叫氣——液界面，氣泡和礦物的交界面叫氣——固界面，礦物和水的交界面叫固—液界面。浮選中的氣相（空氣）含有78%的氮氣、21%的氧氣等，氧氣對礦物和藥劑是氧化劑，因為新鮮的硫化礦表面其實是親水的，吸附氧氣初步氧化后，疏水性增大，但是如果長期與氧氣接觸，其表面硫化物氧化成硫酸鹽或氧化物，則親水性增大，可浮性下降。浮選中的液相指水溶液，包括水、少量的礦物鹽類和浮選藥劑，水分子有極性，水中礦物鹽類含量視不同水質而變化。

硫浮選是利用硫精礦中元素硫的疏水性及鉛、銀、鐵和汞等混合物的親水性進行分離，在壓縮空氣的鼓入過程中，因硫具有疏水性，其可浮性較好；而鉛銀混合物具有親水性，因此其可浮性差，最終實現硫與其他雜質的分離目的。現代鋅氧壓浸出工業生產中，為了減少硫包裹鋅精礦，需加入一定的分散劑來提高鋅浸出率，這樣能減少硫磺單質對未反應完全的硫化物包裹，提升后期硫單質回收的效率與質量[2]。

2.2 浸出渣物料的成分分析

浸出渣物料成分分析包含了浸出渣物料物象分析和物料成分化驗兩個層面[3]。

就對浸出渣物料進行物相分析而言，在氧壓浸工藝后，浸出渣物料固相包含金屬礦物質、非金屬礦物質和硫磺單質三種固相形式。其中，金屬礦物質包含鈉黃鐵礬、鉛鐵礬、菱鉛礬、硫酸鉛等物質，而在非金屬礦物質中，其不僅包含云母、石英、高嶺土等物質，而且涉及重晶石、方解石兩種成分。此外，浸出渣物料包含了水和硫酸鹽溶液兩種液相。

對浸出渣物料成分進行化驗，所得結果如表2所示。

強化原料物料的成分管理，能進一步提升化工工藝應用精度。結合本研究物料成分化驗數據可知，在浸出渣物料成中，含量最多的物質為硫單質，在金屬礦物質中，成分含量從高到低依次為Fe、Zn、Pb，而就非金屬物質而言，SiO2的含量最高，約為7.42%。

3 氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝的主要影響因素

3.1 物料粒度因素

物料粒度是影響浮選生產最直接的因素。當粒度過小時，物料的比表面積會相對增大，此時在不同礦物質凝聚過程中，粒度較細的物質容易附著在粗粒物質的表面，制約了浮選工藝I的正常進行。而當粒度過大時，物料在伴隨氣泡上浮過程中，極易發生破碎現象，破碎后的物質會再次在物料中沉積，影響了浮選的效率。

3.2 礦漿濃度因素

作為可控性加強的一個影響因素，礦漿濃度也會對氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝造成一定影響。從浮選過程來看，硫磺單質在物料中的分散度具有差異性，受其影響，其在氣泡上的附著率也有一定差異。當濃度過大時，攜帶硫磺單之上浮的氣泡會發生破滅；而當濃度過小時，硫磺單質的整體附著效率會有所降低，同時流動性會有所增大，此時浮選的時間會有所延長。研究表明：在氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選過程中，浮選含硫量會隨著濃度的增加而出現先上升后下降的變化趨勢（見圖3）。

由圖3可知，當礦漿濃度低于1.4kg/L時，浮選含硫量會持續上升，而當礦漿濃度超過1.4kg/L時，其浮選含硫量會逐漸下降。基于此，在氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝應用中，應盡可能地將礦漿濃度調整在1.4kg/L左右。需注意的是，針對礦漿濃度的調整，還應注重物料成分、浮選攪拌、浮選槽配置等要素的系統把控。

3.3 鼓風量和攪拌強度因素

鼓風量和攪拌強度對于浮選工藝的應用具有較大影響。從作用過程來看，這兩個因素主要影響著氣泡的形成速率及泡沫的上升速率。在這兩個因素控制中，應注重礦粒強度、礦漿密度、假定罩蓋系數、礦粒密度等要素的系統把控。然后在考慮最小氣泡大小的基礎上，對攪拌強度 和鼓風量進行優化調整。

3.4 浮選溫度和PH因素

要進一步提升氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝應用效率，在實際浮選中，還應注重浮選溫度和PH兩個因子的系統管控。在氧壓浸出工藝中，浸出渣的溫度相對較高，對此應在冷卻器的支撐下，對其進行降溫處理。要求降溫后浸出渣溫度、進入浮選槽后溫度應分別保持在65℃和60℃左右。在實際浮選過程中，由于未曾使用捕收劑、起泡劑、抑制劑等添加劑，故而不考慮溫度與添加劑的關系。需注意的是，在不同溫度下，礦物質的表面能會發生變化，如對于氧化礦而言，溫度的變化可提供水解成難溶性物質的條件，基于這一特征，有必要在浮選過程中進行溫度控制。就pH值影響效果來看，不論溶液是酸性還是堿性，氧化礦的分解過程都會受到影響，這是因為PH會對礦物質電位產生作用，因此還應在礦物質成分分析的同時，進行pH值的有效調整。

4 結論

氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝受多種因素影響，生產實踐中，工作人員只有結合回收浮選工藝的基本原理，進行各個影響因素的有效分析，這樣才能有效地提升硫回收利用水平，實現氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝經濟效益與生態效益的統籌。