锌焙砂浸出渣减量化工艺研究

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目前,绝大多数炼锌企业采用中性浸出-弱酸浸出传统工艺,产出的弱酸渣渣量大、有价金属含量高;此外,该工艺对铜的回收率较低,普遍为30~50%,渣率在65%左右。针对以上问题,本文提出锌焙砂高温高酸浸出-两段中和新工艺,以提高铜的浸出率、降低渣率;并分别研究了弱酸渣常压酸浸、加压酸浸工艺的渣减量效果,从有价金属锌、铜、铟的回收及渣减量效果两个方面,对比了两种工艺的优劣。主要的研究结果及结论如下:(1)采用电位-pH图分析酸浸反应的热力学趋势及平衡关系,为锌焙砂酸性浸出工艺、弱酸渣酸浸工艺提供理论依据。在锌焙砂酸浸工艺中,溶液的酸度及溶液中铁离子的浓度对Zn2+的溶解具有重要作用;在弱酸渣酸浸工艺中,Fe3+离子的浸出与沉淀对渣减量效果具有显著影响,并会降低溶液中的H+离子的活度系数,抑制ZnO·Fe2O3的溶解,因此在浸出反应需要重点关注Fe3+离子的含量。(2)以锌焙砂为研究对象,研究锌焙砂高温高酸浸出-两段中和工艺。结果表明,在锌焙砂200g,温度90℃,液固比5:1m L/g,初始酸度170g/L,搅拌转速500r/min,时间3h的条件下,锌浸出率约90%、铜浸出率约78%,铟浸出率约50%、铁浸出率约23%,渣率约34%。该工艺既实现了锌和铜的高效浸出,又减少了浸出液中铁含量。与传统工艺相比,该工艺提高铜回收率30%左右以及降低渣率8%左右,实现了渣的源头减量,应用该工艺投资成本较低。(3)以弱酸渣为研究对象,在常压酸浸条件下研究渣减量效果。结果表明,单段常压浸出可实现渣减量65%左右,但浸出液终酸浓度较高,不能直接返回锌冶炼系统,且渣率和主要元素的浸出率均有提升空间。在两段常压浸出实验条件下,锌、铜、铟的浸出率在91%以上,铁浸出率约80%,渣减量在65%以上。相比于单段常压浸出,两段常压浸出对弱酸渣的处理效果更佳。(4)在非氧化体系下,两段加压浸出处理弱酸渣效果更佳。结果表明,一段条件:初始酸浓度70 g/L、温度120℃、液固比5,搅拌转速450 r/min,反应时间2h;二段浸出条件:初始酸浓度170 g/L、温度150℃、液固比5,搅拌转速450 r/min,反应时间2h,在此条件下,锌、铜的浸出率约95%,铟浸出率约74%,铁浸出率约45%,渣减量在40%以上。(5)采用两段常压浸出工艺,因铁绝大部分浸出,使渣率更低,铟浸出率高;而在两段加压条件下,铁以铁矾的形式入渣,阻碍铟的浸出,但锌、铜浸出率更高,浸出液更有利于后序处理。综合考虑,采用两段加压酸浸的方式处理弱酸渣更加可取。
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