湿法炼锌焙烧料的浸出

    常规法漫出

    A 常规法浸出工艺流程

    由于浸出对湿法炼锌经济技术指标和浸出的后续工序能否正常进行均起着决定性的作用。因此人们对浸出工艺流程十分重视。国内外炼锌厂根据各自的不同条件创造了多种不同的工艺流程，按浸出段数有：

    一段浸出法—仅有一个中性浸出段；

    二段浸出法—一个中性浸出段和一个酸性浸出段，或两个均为中性浸出段；

    三段浸出法—一个中性浸出段和两个酸性浸出段，或两个中性浸出段和一个酸性浸出段；

    中性浸出是指浸出过程终了时，浸出液的酸度接近中性、一般pH值为5.2~5.4 0酸性浸出是指浸出过程终了时，浸出液呈低酸性，通常含硫酸1~5g/L左右。由于一段浸出缺点较多，锌的浸出率很低，没有特殊原因一般很少采用。而三段浸出易造成设备过多，溶液量周转过大，因此一般多采取两段浸出。按操作过程有：连续浸出和间断浸出。连续浸出是指物料和溶液按一定比例连续不断地通过浸出设备（通常是几个串联的浸出槽）以完成浸出作业。间断浸出是指焙烧矿在浸出槽中分批周期性地进行浸出。连续浸出的优点是：（1)设备利用率高；(2)节约人力，劳动生产率高；(3)过程易实现自动化；(4)矿浆成分稳定;(5)浸出始酸较低，从而减少了有害杂质进入浸出液；(6)可采用热焙砂冲矿，节约焙砂冷却设备，利用热焙砂的物理热节约能耗。间断浸出的优点是：（1)能严格控制技术条件，准确控制浸出终点，能获得良好的中性上清液；（2)对种类繁多、成分复杂、质量较差的焙烧矿（如高硅），能取得较好的浸出效果。

    下图为株洲冶炼厂两段连续浸出及湿法冲矿的工艺流程图。

 

    该流程为两段逆流浸出（仅对分级后的少量大颗粒原料增加一段酸浸），即一段中浸和一段酸浸。中浸上清液送净化，中浸底流进酸浸，酸浸后的上清液再返回中浸。特点是：在焙烧炉的焙烧矿排口下面设置一溜槽，热料直接排入溜槽内，在溜槽内有调配好的含酸30~50g/L的硫酸溶液（工厂称氧化液），连续排入流槽的热矿被水力连续输送到机械搅拌槽浆化，并送浸出工序。其优点主要有：省去了热焙砂的冷却设备；同时可以利用热焙砂的余热加热浸出溶液，减轻浸出槽的负荷。

    下图为日本彦岛两段逆流连续浸出，它与株洲冶炼厂流程的区别是未采用冲矿，焙烧矿经冷却、筛分，大颗粒不经酸浸直接返回焙烧。该流程的优点是：浸出料经两次分级能较好地保证焙烧粒度，能取得较好的浸出效果；同时大颗粒中的锌主要以未氧化的硫化锌形式存在，浸出时不易溶解的ZnS返回焙烧，有利于提高浸出率。

 

    下图为美国熔炼公司电锌厂一段中性连续浸出工艺流程。其特点是中性浸出浓缩底流经逆流洗涤后进行过滤，滤渣经干燥送炼铅厂。该流程的优点是流程简单，设备少，操作简单。在原料适宜，如铁酸锌少、锌可溶率高的情况下也是一种可选择的工艺流程。

 

    B  浸取过程的技术控制

    浸出过程技术控制主要有三个方面：中性浸出终点控制，浸出过程平衡控制，浸出技术条件控制。

    中性浸出时控制终点pH值为5.2~5.4，使三价铁呈Fe(OH)3水解并与硅、砷、锑、锗等杂质一起聚集沉降，从而达到矿浆沉降速度快、溶解净化好的目的。我国湿法炼锌企业在长期生产实践中对控制中性浸出终点积累了丰富的经验，掌握了浸出矿浆液pH值逐渐升高，溶液内三价氢氧化铁和硅酸颗粒自发生成、凝聚变大的过程特征，据此来准确控制终点pH值。

    湿法炼锌的溶液系统是闭路循环，故保持系统中溶液的体积、含锌量及矿浆澄清浓缩后的浓泥体积一定，即通常所谓的保持水平衡（溶液体积平衡）、锌平衡、渣平衡，对稳定操作和稳定生产过程的技术条件具有非常重要的意义。并注意水、锌及渣的进人及排出量。

    浸出过程的好坏与选用的技术条件密切相关，实践表明，只有正确选用操作技术条件并严格操作，方能取得良好的浸出效果。

    一段中性浸出是浸出过程的关键，直接影响浸出矿浆的质量。只要技术条件选择正确，控制浸出终点准确，就能得到沉降速度快、易于澄清过滤、杂质含量低、悬浮物少的优质浸出液。各个工厂应根据具体情况确定技术条件，例如：

    连续中性浸出技术条件

    浸出温度                                 60～75℃

    浸出液固比（浸出液和料量的质量比）        （10～15):1

    浸出始酸30～40g/L

    浸出终酸（最后一个浸出槽出口）             PH=5.0～5.2（如浸出过程返流少，槽内配酸多，终点

                                             PH值可低一些，取下限值）

    浸出时间（槽内停留时间）                   1～2h

    连续酸性浸出技术条件

    浸出温度                                  60～80℃

    浸出液固比                                （7～9):1

    浸出终酸                                  pH=2.5～3.5

    浸出始酸                                  80～120g/L

    浸出时间                                  2～2.5h

    C  浸出矿浆的浓缩和过滤

    重力浓缩是悬浮液中固体颗粒依靠重力作用发生沉降，而使悬浮固体与液体得到初步分离。

    在浓缩过程中不仅较粗粒级容易沉降，而且微细粒级亦可通过凝聚达到良好的沉降效果，重力浓缩通常采用浓缩槽。矿浆在浓缩槽中的沉降过程如下图所示。

    浓缩槽的作业空间一般可分成澄清区(A区）、自由沉降区（B区）、过滤区（C区）、压缩区（D区）和浓缩区（E区）。锌的浸出悬浮液首先进人B区，固体颗粒沉降后进人过滤区（C区），在过滤区中，部分颗粒靠自身沉降，而另一部分颗粒受到密集颗粒夹带沉降，然后进入压缩区（D区）。

    在压缩区悬浮液中的固体颗粒已形成较紧密的絮团，絮团虽继续沉降，但速度已变慢，然后进入浓缩物区（E区）。在此区因浓缩槽的刮板运动、挤压，浓泥的浓度进一步提高，最后由浓缩机底口排出。浓缩得到的上清液，作为液固分离的产品由溢流堰排出，送下一工序处理。

    湿法炼锌常用的过滤方法有：真空过滤，其推动力是真空源，常用真空度53～90kPa及加压过滤，推动力通常由压力泵提供，压力一般为80～200kPa。工业生产中可根据不同的条件和要求选用不同的过滤方法和过滤设备。

    热酸浸出

    锌焙烧矿热酸浸出法是20世纪60年代后期随着各种除铁方法的研制成功而发展起来的。由于铁酸锌分解后，进入溶液中的铁能用黄钾铁矾法、针铁矿法或赤铁矿法等从锌溶液中有效分离，使焙砂热酸浸出法得到了广泛应用。

    热酸浸出过程的实质是将锌焙烧矿经中性浸出后的渣用高温、高酸浸出，目的是将在低酸中尚未溶解的铁酸锌以及少量其他尚未溶解的锌化合物溶解，进一步提高锌的浸出率。热酸浸出是在原常规浸出法的基础上增加高温、高酸浸出段，使浸出过程成为不同酸度、多段逆流的浸出过程。其特点是浸出的酸度逐渐增加，浸出渣量逐段减少。最后浸出渣中的铅、银、金等有价金属得到较大的富集，从而有利于这些金属的进一步回收。

    热酸的浸出率较高，两段热酸浸出锌的浸出率可达99%。目前国内外热酸浸出工艺流程由于各生产企业的条件不同、除铁方式不同，各工厂的热酸浸出工艺流程亦不尽相同。热酸浸出工艺可按浸出段数分成一段热酸浸出工艺流程和多段热酸浸出工艺流程。

一段热酸浸出工艺流程见下两图。

 

    这两个工艺流程均属黄钾铁矾法沉铁工艺，上第一流程图是将中性浸出渣直接进行热酸浸出。上第二流程图是马荣骏等提出在中性浸出和热酸浸出之间，增加一个低酸浸出，低酸浸出液直接送去沉铁。两个流程主要区别在于低酸浸出与预中和两个过程上，两个流程的共同点都是为了达到热酸浸出段的酸能够有效利用，并使除铁的溶液酸度降低。其不同点是，一个用中性浸出渣中和热酸浸出液。另一个是用焙砂进行中和。上图一的优点是预中和段固液比较低，对液固分离有利。上图二的优点是热酸浸出段的处理量较少，可以节约设备和能耗。

    一段热酸浸出的技术条件如：

    始酸                                 100～200g/L

    终酸                                 30～60g/L

    温度                                 85～95℃

    时间                                 3～4h

    液固比                               6～10(浸出开始）

    下两个流程图为两段热酸浸出及针铁矿法除铁工艺的示例，两流程的中性浸出渣在热酸浸出后再经过一段超热酸浸出，热酸浸出液直接送去除铁。两者的区别是维威埃厂的热酸浸出和还原合并在一个过程中，其优点是热酸浸出因加入的硫化锌精矿有还原作用，故而促进了Zn0·Fe2 03的分解，加快了浸出速率。巴伦厂的热酸浸出在温度85～90℃，终酸50～60g/L均基本相同的情况下，浸出和还原时间分别为6h和7h，共13h。维威埃厂热浸和还原结合在一起仅需4h。两个厂由于增加超热酸浸出，锌浸出率较高。据报道Zn0浸出率达99. 9 % , Zn0·Fe2 03浸出率是98% ,ZnO浸出率为90%，锌总浸出率为99.5%。我国西北铅锌冶炼厂也采用多段热酸浸出流程，获得了良好的效果。