硫化鋅精礦氧壓酸浸渣中綜合回收硫的工藝研究

劉貴清，解 雪，張 帆，王 芳

（江蘇北礦金屬循環(huán)利用科技有限公司，江蘇 徐州 221121）

鋅作為一種重要的有色金屬，被廣泛應用于汽車、電池、建筑等領域[1]。金屬鋅的傳統(tǒng)提取工藝是濕法冶金，鋅主要從閃鋅礦中提取，但是反應溫度和生產(chǎn)成本較高，浸出過程會產(chǎn)生SO2、汞、鉛等有毒有害物質(zhì)，對生態(tài)環(huán)境和作業(yè)人員造成巨大危害[2-3]。為避免傳統(tǒng)浸鋅工藝的缺點，人們研發(fā)出鋅氧壓浸出工藝，其化學反應如式（1）所示。除ZnSO4外，還有部分硫化物轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫進入氧壓酸浸渣中[4-6]。因此，硫化鋅精礦產(chǎn)生的氧壓酸浸渣可作為二次資源，回收其中的硫。在浸出過程中，硫化鋅精礦中部分未溶解的硫化物也會進入氧壓酸浸渣中[7-9]。

泡沫浮選法是利用礦物天然疏水性的不同，選擇性地將有用礦物與脈石分離的選礦技術(shù)[10-14]。但是，硫化鋅精礦氧壓酸浸渣的顆粒粒徑較小，采用泡沫浮選法難以實現(xiàn)分離，同時單質(zhì)硫和硫化物的疏水性相近，難以選擇性浮選分離。本文采用絮凝-浮選工藝，回收硫化鋅精礦氧壓酸浸渣中的硫。首先進行一次加藥劑粗選，確定最佳浮選工藝條件，然后進行閉路浮選試驗，明確閉路浮選流程，提高硫的回收率。

1 試驗部分

1.1 試驗原料和試劑

試驗原料為國內(nèi)某冶煉廠硫化鋅精礦產(chǎn)生的氧壓酸浸渣，試劑為O-異丙基-N-乙基氨基甲酸酯（Z-200）、丁銨黑藥（ADDTP）和乙黃藥（EX），試劑均為分析純，試驗用水為自來水。對氧壓酸浸渣進行采樣，經(jīng)化學分析，氧壓酸浸渣的化學成分如表1 所示。由表1 可以看出，硫含量最高，為44.41%。對氧壓酸浸渣進行物相分析，結(jié)果如表2 所示。結(jié)果表明，在氧壓酸浸渣中，37.73%的硫以單質(zhì)硫的形式存在。對氧壓酸浸渣進行X 射線衍射（XRD）分析，結(jié)果如圖1 所示，其主要礦物為單質(zhì)硫、黃鉀鐵礬、黃鐵礦和石英。氧壓酸浸渣的粒徑分布如表3 所示。由表3 可知，硫主要分布在兩個粒度區(qū)間（粒度d＜0.038 mm 和0.044 mm ≤d＜0.074 mm），硫分布率分別為36.27%和32.71%，氧壓浸出渣中硫的粒徑較小，采用絮凝-浮選對氧壓浸出渣中的硫進行回收。

圖1 氧壓酸浸渣的X 射線衍射分析圖譜

表1 氧壓酸浸渣的化學成分

表2 硫的物相分析結(jié)果

1.2 試驗方法

取氧壓酸浸渣加水調(diào)漿，然后置于浮選機的浮選槽中，用鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH 至8.0 左右，再依次加入捕收劑和絮凝劑，在1 650 r/min 的轉(zhuǎn)速下攪拌2 min。充氣浮選5 min，將浮選精礦和尾礦干燥，然后進行硫含量分析。

2 結(jié)果與討論

首先開展一次粗選試驗，分析絮凝劑用量、捕收劑種類、捕收劑用量和浮選濃度的影響，然后開展閉路浮選試驗，明確閉路浮選流程。

2.1 一次粗選試驗

2.1.1 絮凝劑用量的影響

以聚丙烯酰胺為絮凝劑，浮選濃度為35%時，研究絮凝劑用量對浮選精礦中硫品位和硫回收率的影響。氧壓酸浸渣浮選流程如圖2 所示，浮選結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可知，隨著聚丙烯酰胺用量的增加，浮選精礦中硫品位逐漸增大，聚丙烯酰胺用量為50 g/t 時，硫品位達到最大，為73.79%。繼續(xù)增加聚丙烯酰胺的用量，硫品位開始下降。硫回收率則隨著聚丙烯酰胺用量的增加而增加，但當用量超過50 g/t后，硫回收率無明顯增加。因此，聚丙烯酰胺的最佳用量為50 g/t。

圖2 氧壓酸浸渣浮選流程

圖3 聚丙烯酰胺用量對浮選精礦硫品位及回收率的影響

2.1.2 捕收劑種類的影響

在浮選濃度為35%的條件下，研究捕收劑種類對浮選精礦中硫品位和硫回收率的影響。一次粗選流程如圖4 所示，浮選結(jié)果如圖5 所示。

圖4 一次粗選流程

圖5 捕收劑種類對浮選精礦硫品位及回收率的影響

由圖5 可知，采用乙黃藥作為捕收劑時，硫品位最高為75.26%，但回收率僅為80.02%。采用丁銨黑藥作為捕收劑時，硫的回收率最高，可達81.82%，但浮選精礦中硫品位較采用乙黃藥作為捕收劑時低。采用Z-200 作為捕收劑時，氧壓酸浸渣的浮選效果最好，因此選用Z-200 作為捕收劑。

2.1.3 捕收劑用量的影響

在浮選濃度為35%，聚丙烯酰胺用量為50 g/t 的條件下，考察Z-200 用量對浮選精礦中硫品位和回收率的影響，結(jié)果如圖6 所示。由圖6 可以看出，隨著Z-200 用量的增加，浮選精礦中的硫品位和回收率呈增加趨勢，當用量達到80 g/t 時，二者均達到最大，分別為77.68%和87.49%。繼續(xù)增加Z-200 的用量，硫品位和回收率均開始下降。經(jīng)分析，Z-200 用量過高時，它會吸附在礦物表面，導致其他礦物與硫一起浮選至精礦中，從而使得硫品位和回收率下降。因此，Z-200 的最佳用量為80 g/t。

圖6 Z-200 用量對浮選精礦硫品位及回收率的影響

2.1.4 浮選濃度的影響

Z-200 用量為80 g/t，聚丙烯酰胺用量為50 g/t，考察浮選濃度對浮選精礦中硫品位和回收率的影響，結(jié)果如圖7 所示。

圖7 浮選濃度對浮選精礦硫品位及回收率的影響

由圖7 可以看出，浮選濃度對浮選精礦硫品位及回收率影響較大。浮選濃度由20%增加至25%時，硫品位和回收率均呈上升趨勢。繼續(xù)增加浮選濃度至35%，硫品位逐漸增加，但回收率開始下降。因此，最佳浮選濃度為25%。

2.2 閉路浮選

為了研究中礦返礦量對硫浮選的影響，進行閉路浮選試驗，流程如圖8 所示。其中，中礦1 的尾礦返回空白粗選，精選中礦2 的尾礦返回精選Ⅰ。閉路浮選試驗結(jié)果如表4 所示。結(jié)果表明，浮選精礦中硫的回收率為94.59%，硫精礦品位為87.92%。

表4 氧壓酸浸渣閉路浮選試驗結(jié)果

3 結(jié)論

本研究采用絮凝-浮選工藝，從硫化鋅精礦氧壓酸浸渣中回收硫?；瘜W成分和物相分析結(jié)果表明，硫含量為44.41%，其中單質(zhì)硫含量為37.73%。礦物成分分析表明，主要礦物分別為單質(zhì)硫、黃鉀鐵礬、黃鐵礦和石英等。粒徑分布表明，硫主要分布在兩個粒度區(qū)間（粒度d＜0.038 mm 和0.044 mm ≤d＜0.074 mm），分布率分別為36.27%和32.71%。以Z-200 為捕收劑，以聚丙烯酰胺為絮凝劑，經(jīng)一次空白粗選、兩次加藥劑粗選和兩次空白清洗，完成閉路浮選，浮選精礦中硫品位達到87.92%，回收率為94.59%。含硫化物的濾餅返回浸出工序，進行鋅回收。