鋅冶煉渣中有價金屬回收工藝研究

摘要：回收利用鋅冶煉渣中有價金屬，對冶金行業可持續發展具有重要意義。某鋅冶煉渣中鋅、鉛、金、銀含量較高，試驗采用酸浸—堿浸—氰化浸出濕法梯級浸出工藝回收鋅、鉛、金、銀。試驗結果表明：在硫酸質量分數20%，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h的條件下，鋅浸出率為90.31%；在氫氧化鈉質量分數10%，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h的條件下，鉛浸出率為93.37%；在氰化鈉質量分數0.20%，液固比2∶1，浸出時間16 h的條件下，金、銀浸出率分別為82.61%、92.39%。該濕法梯級浸出工藝實現了鋅冶煉渣的綜合回收。

關鍵詞：鋅冶煉渣；濕法梯級浸出工藝；酸浸；堿浸；氰化浸出

中圖分類號：TD952 文章編號：1001-1277（2024）02-0057-04

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20240212

引 言

鋅精礦是鋅冶煉行業的主要原料，通常采用氧化焙燒、焙燒煙氣凈化制酸、浸出、凈化除雜、電解沉積^［1］等工藝提取金屬鋅，但這些工藝產生的鋅冶煉渣中仍含有少量鋅（4%～10%）、鉛（3%～12%）和銀（100～300 g/t）等有價金屬，因此具有較高經濟價值。鋅冶煉企業每年會產生大量鋅冶煉渣，如何回收鋅冶煉渣中有價金屬已成為金屬冶煉行業的世界性難題。目前，鋅冶煉渣的處理方法主要有煙化爐揮發法、熱酸浸出法、硫脲法等^［2-6］，但鋅、鉛、金、銀的綜合回收效果不理想，且這些方法對環境存在潛在危害。因此，探索一種高效回收鋅冶煉渣中有價金屬的方法，對冶金行業可持續發展具有重要意義。

對鋅冶煉渣進行濕法梯級浸出工藝試驗研究。一級浸出以硫酸為浸出劑，酸浸提鋅；二級浸出以氫氧化鈉為浸出劑，堿浸提鉛；三級浸出以氰化鈉為浸出劑，氰化浸出金、銀^［7-10］。該濕法梯級浸出工藝實現了鋅冶煉渣中有價金屬的綜合回收，同時為促進鋅冶煉企業可持續發展提供了技術依據。

1 鋅冶煉渣性質

1.1 化學分析

試驗礦樣為陜西某鋅冶煉企業濕法煉鋅后產出的鋅冶煉渣，對其進行化學成分分析，結果見表1。由表1可知：鋅冶煉渣中金品位為2.70 g/t、銀品位為230.00 g/t、鉛品位為6.30%、鋅品位為 5.60 ％，具有綜合回收價值。

1.2 物相分析

鋅冶煉渣中金屬礦物種類較多，鋅礦物主要以鐵酸鋅、硫化鋅及氧化鋅等形式存在；鉛礦物主要以氧化鉛、硫酸鉛等形式存在；銀礦物主要以氧化銀、硅酸銀及硫酸銀等形式存在。鋅冶煉渣中銀物相分析結果見表2。

2 試驗原理及方法

2.1 試驗原理

1）酸浸提鋅。在硫酸作用下，鋅冶煉渣中鋅化合物（鐵酸鋅、氧化鋅及硫化鋅等）轉化為硫酸鋅，部分鐵化合物轉化為硫酸鐵、硫酸亞鐵，銅化合物轉化為硫酸銅，鉛化合物轉化為硫酸鉛，由于硫酸鉛微溶于水，故通常呈沉淀狀存在于酸浸渣中，銀化合物主要轉化為硫酸銀，化學反應式為：

2）堿浸提鉛。酸浸渣中硫酸鉛沉淀在氫氧化鈉作用下易轉化為鉛酸鈉溶液，之后利用硫化鈉為沉淀劑，獲得硫化鉛精礦，化學反應式見式為：

3）氰化浸出金、銀。鋅冶煉渣經過酸浸提鋅、堿浸提鉛后產出堿浸渣。此時，單質銀主要轉化為氧化銀、硫酸銀等形式，金礦物得到進一步暴露，適合采用氰化浸出法回收，化學反應式見式為：

2.2 工藝流程

根據鋅冶煉渣性質，采用鋅冶煉渣酸浸—堿浸—氰化浸出濕法梯級浸出工藝流程回收鋅、鉛、金、銀，工藝流程見圖1。

酸浸提鋅試驗、堿浸提鉛試驗在恒溫攪拌器上進行，而氰化浸出金、銀試驗在常溫XJT攪拌器上進行，采用濕法梯級浸出工藝實現鋅、鉛、銀、金的綜合回收。重點考察酸浸過程中硫酸質量分數、液固比、浸出溫度等條件，堿浸過程中氫氧化鈉質量分數、浸出溫度、浸出時間及氰化浸出過程中氰化鈉質量分數、浸出時間等條件對金、銀、鉛、鋅回收效果的影響，確定最佳工藝條件，得到良好工藝指標。

3 結果與討論

3.1 酸浸提鋅

3.1.1 硫酸質量分數

通過對鋅冶煉渣進行粒度分析，發現礦石粒度為-0.074 mm占92%，因此未考察磨礦細度對工藝指標的影響。在酸浸提鋅過程中，采用硫酸為浸出劑。硫酸質量分數是影響鋅浸出率的重要因素之一，其質量分數過高會造成后續堿浸提鉛過程中氫氧化鈉質量分數增加，進而導致成本顯著增高。因此，考察硫酸質量分數對鋅浸出率的影響。固定試驗條件：試驗礦樣500 g，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h，試驗結果見表3。

由表3可知：隨著硫酸質量分數增加，鋅浸出率呈現明顯上升趨勢。當硫酸質量分數為20%時，鋅浸出率為90.25%；繼續提高硫酸質量分數，鋅浸出率變化不明顯。綜合考慮，硫酸質量分數選擇20%為宜。

3.1.2 液固比

液固比直接影響酸浸過程中可溶性金屬離子的溶解度和擴散速率，是影響鋅浸出率的重要因素之一。因此，試驗考察了液固比對鋅浸出率的影響。固定試驗條件：試驗礦樣500 g，硫酸質量分數20%，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h，試驗結果見表4。

由表4可知：隨著液固比增加，鋅浸出率逐漸提高。當液固比2∶1時，鋅浸出率達到90.25%；當液固比達到5∶1時，鋅浸出率提高不明顯。綜合考慮，液固比選擇2∶1為宜。

3.1.3 浸出溫度

浸出溫度直接影響酸浸過程中鋅反應速率和浸出平衡效果，因此考察浸出溫度對鋅浸出率的影響。固定試驗條件：試驗礦樣500 g，液固比2∶1，硫酸質量分數20%，浸出時間2 h，試驗結果見表5。

由表5可知：隨著浸出溫度升高，鋅浸出率逐漸提高。浸出溫度為80 ℃時，鋅浸出率達到90.25%；當浸出溫度提高至90 ℃時，鋅浸出率基本不再提高。綜合考慮，浸出溫度選擇80 ℃為宜。

3.2 堿浸提鉛

由上述條件試驗可知：酸浸提鋅最佳試驗條件為硫酸質量分數20%，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h。考慮到酸浸渣中鉛礦物主要以硫酸鉛形式存在，且硫酸鉛能夠被氫氧化鈉溶解，故對酸浸渣進行堿浸提鉛試驗研究，考察氫氧化鈉質量分數、浸出溫度等對鉛浸出率的影響。

3.2.1 氫氧化鈉質量分數

在堿浸提鉛過程中，采用氫氧化鈉為浸出劑。氫氧化鈉質量分數是影響鉛浸出率的重要因素之一，其質量分數過高，會導致氫氧化鈉進入后續氰化浸出系統，造成生產成本增加，因此考察氫氧化鈉質量分數對鉛浸出率的影響。固定試驗條件：酸浸渣500 g，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h，試驗結果見表6。

由表6可知：隨著氫氧化鈉質量分數增加，鉛浸出率呈現明顯上升趨勢。氫氧化鈉質量分數為10%時，鉛浸出率達到93.35%；繼續提高氫氧化鈉質量分數，鉛浸出率變化不明顯。綜合考慮，氫氧化鈉質量分數選擇10%為宜。

3.2.2 浸出溫度

浸出溫度直接影響堿浸過程中浸出液黏度、流動性及鉛反應速率，因此考察浸出溫度對鉛浸出率的影響。固定試驗條件：酸浸渣500 g，液固比2∶1，氫氧化鈉質量分數10%，浸出時間2 h，試驗結果見表7。

由表7可知：隨著浸出溫度升高，鉛浸出率明顯提高。浸出溫度為80 ℃時，鉛浸出率達到93.35%；當浸出溫度繼續升高，鋅浸出率提高不明顯。綜合考慮，浸出溫度選擇80 ℃為宜。

3.3 氰化浸出金、銀

通過對鋅冶煉渣進行酸浸提鋅、堿浸提鉛工藝試驗研究，金、銀礦物得到充分暴露，金品位為4.60 g/t，銀品位為391.68 g/t，金、銀得到有效富集，具有較高經濟價值。采用氰化浸出工藝回收堿浸渣中金、銀，是較為適宜的處理方法。因此，考察氰化浸出過程中氰化鈉質量分數對金、銀浸出率的影響。

固定試驗條件：堿浸渣500 g，液固比2∶1，浸出時間16 h，試驗結果見表8。

由表8可知：隨著氰化鈉質量分數增加，金、銀浸出率呈現明顯上升趨勢。氰化鈉質量分數為0.20%時，金浸出率達到82.61%，銀浸出率達到92.39%。氰化鈉質量分數提高至0.25%時，金、銀浸出率提高不明顯。綜合考慮，選擇氰化鈉質量分數0.20%為宜。

3.4 綜合條件試驗

酸浸提鋅試驗條件為試驗礦樣500 g硫酸質量分數20%，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h；堿浸提鉛試驗條件為酸浸渣500 g，氫氧化鈉質量分數10%，液固比2∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時間2 h；氰化浸出金、銀試驗條件為堿浸渣500 g，液固比2∶1，氰化鈉質量分數0.20%，浸出時間16 h。在上述條件下進行2組鋅冶煉渣濕法梯級浸出平行試驗，結果見表10。

由表10可知：在最佳試驗條件下，進行2組鋅冶煉渣濕法梯級浸出平行試驗，指標穩定，有價金屬回收指標較好，金、銀、鉛、鋅平均浸出率分別達到82.61%、92.39%、93.37%、90.31%。

4 結 論

1）通過對該鋅冶煉渣采用酸浸—堿浸—氰化浸出濕法梯級浸出工藝，鋅冶煉渣鋅中金、銀、鉛、鋅平均浸出率分別達到82.61%、92.39%、93.37%、90.31%。該濕法梯級浸出工藝使鋅冶煉渣中鋅、鉛、金、銀得到有效回收，實現鋅冶煉渣的高值化利用。

2）該濕法梯級浸出工藝與傳統火法冶煉工藝相比，具有有價金屬回收率高、環境污染小、工藝條件易于控制、生產成本低等優勢，有效緩解有價金屬資源緊張的問題，對冶金行業可持續發展具有重要意義。

［參 考 文 獻］

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Study on recovery process of valuable metals in zinc smelting slag

Guo Jiandong，Ou Haitao，Wang Minjie，Zhao Jun，Xue Xigang

（Shandong Guoda Gold Co.，Ltd.）

Abstract：The recovery and utilization of valuable metals in zinc smelting slag are of great significance to the sustainable development of the metallurgical industry.In this study，a wet step leaching process，including acid leaching-alkaline leaching-cyanidation leaching，was used to recover zinc，lead，gold and silver with high contents of the above metals.The experimental results showed that under the conditions of sulfuric acid mass fraction of 20%，liquid-solid ratio of 2∶1，leaching temperature of 80 ℃，and leaching time of 2 h，the zinc leach-ing rate was 90.31%;under the conditions of sodium hydroxide mass fraction of 10%，liquid-solid ratio of 2∶1，leach-ing temperature of 80 ℃，and leach-ing time of 2 h，the lead leaching rate was 93.37%;under the conditions of sodium cyanide mass fraction of 0.20%，liquid-solid ratio of 2∶1，and leaching time of 16 h，the gold and silver leaching rates were 82.61% and 92.39%，respectively.The wet step leaching process realized the comprehensive recovery of the zinc smelting slag.

Keywords：zinc smelting slag;wet step leaching process;acid leaching;alkaline leaching;cyanidation leaching