锌矿的化学选矿

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-14 阅读:633
       近年来,的化学选矿主要针对低品位的氧化锌矿与含锌渣尘开展了大量的研究工作,拟解决锌尖晶石与硅酸锌矿等难溶矿物的有效浸出问题,以及高碱性脉石型氧化锌矿的清洁高效利用问题。目前已取得的主要进展有:(l)针对难处理的锌铁尖晶石及硅酸锌矿石等在常温常压下浸出时存在浸出率低、选择性差等问题,提出了采用多种加压酸浸方式得到了较好的效果,包括稀酸浸出、二段加压浸出等;(2)针对难处理的高碱性脉石型氧化锌矿,改变了氨浸和碱浸工艺的配体局限在NH3、C1-、OH-的现状,提出了多种新型配体,如碱性Ida2-  -Glu 2- -H2O混配体系、碱性谷氨酸钠体系等,并在此基础上发展“浸出-萃取-电积”新技术。

1  酸浸技术的发展

锌的酸浸一般可分为直接酸浸和加压酸浸。直接酸浸常用来处理菱锌矿等氧化锌矿,而加压酸浸则用来处理难浸的锌铁尖晶石和硅酸锌矿石等。

A直接酸浸

对锌矿石进行直接酸浸是较为常见的一种化学选矿方法。研究者们通过对直接酸没过程进行热力学和动力学的分析,对浸出过程的反应和机理有了更为深入的了解和阐述。

唐双华通过对氧化锌的酸浸过程进行热力学和动力学分析,发现氧化锌的酸浸属放热反应,具有很大的热力学推动力。杨大锦等人也通过对低品位氧化锌矿在酸浸过程中的主要化学反应分析,发现反应都能向生成硫酸锌的方向进行,低品位氧化锌矿的浸出速率主要由低品位氧化锌矿的物理化学性质所决定。覃文庆等人针对高硅天然氧化锌矿常规酸浸时存在的矿浆难压滤、液固比过小、锌浸出回收率低等问题,用动力学分析了酸度、加酸方式、固液比、粒度及温度因素对锌浸出率的影响。

此外,研究者们在对直接酸浸试验过程中因素影响的研究也取得了一定的进展。阙绍娟等人对锌焙砂进行了一段酸性浸出试验研究,发现初始酸度和液固比是影响浸出的最重要因素。贺山明等人也做了类似的工作。周军通过研究采用硫酸渗滤浸出技术直接处理伴生的氧化锌矿资源,发现在最佳试验条件下锗具有较高的浸出率,而铁、二氧化硅在整个试验过程中浸出率较低。李荣兴等人对低品位氧化锌矿进行了常温浸出性能试验研究,锌的浸出率可达95.23%~93.80%,达到锌的理论浸出率。

黄钾铁矾法炼锌工艺也有报道。黄钾铁矾法炼锌工艺实质是通过高温高酸浸出,把锌焙砂中的铁酸锌分解,提高锌的浸出率,可使锌的浸出率大于98%,铁的浸出率达到70%~90%,浸出液中铁的含量达到30g/L左右。程柳等人对国内某厂黄钾铁矾法炼锌所产生的矿渣进行了浸出试验,采用浓硫酸没出其中的锌,最后锌的浸出率达98%以上。

B  加压就没

加压酸浸是另一种较为常见的锌精矿酸浸方法。加压酸浸具有缩短浸出时间、强化浸出过程、提高浸出率的优点。加压酸浸过程的主要进展有:(1)从热力学上说明了氧压浸出用于处理高铁硫化锌精矿具有优越性,并证实了氧化锌矿加压酸浸过程遵循“未反应核缩减”模型;(2)针对加压酸浸中的浸出率低、选择性不好与对象难处理等问题,采用了多种方式,如用稀酸浸出、采用二段加压浸出等,取得了较好的效果。

谢克强分析了高铁硫化锌精矿氧压酸没过程的热力学。贺山明对于高硅氧化铅锌矿加压酸浸中锌的浸出反应动力学进行了研究,发现氧化铅锌矿加压酸浸过程遵循“未反应核缩减”模型,浸出过程属于固体膜层扩散控制。

研究者们通过使用加压酸浸的方式解决了浸出中存在的浸出率低、选择性差与对象难处理等问题。Š.Langová等人研究了用盐酸对锌铁尖晶石中锌的选择性浸出,发现加压稀酸浸出时锌的浸出率可达93%,较强酸浸出有一定的优越性。

王吉坤等人研究了高高铁硫化锌精矿加压酸浸提取锌铟,采用二段加压浸出,既可以保证高的锌、铟浸出率,又能够实现锌、铟与铁的选择性浸出,降低浸出液的酸度。此外,徐红胜等人针对硅酸锌矿石的加压酸浸进行了试验,发现酸浓度是硅酸锌的没出过程中最重要的影响参数,锌、铁和硅的浸出率都会随着硫酸浓度的增加而逐渐增加。魏昶等人试验测定了加压硫酸浸出硅酸锌矿石过程中影响锌和硅的浸出率的参数,在最优条件下,锌的浸出率可以高达99.25%,同时仅有0.20%的硅被浸出。李存兄等人采用加压酸浸技术对广西某地高硅氧化锌矿进行处理,在最佳工艺条件下,锌浸出率可达97%以上,SiO2截留率大于99.2%。

2  碱浸和氨浸技术的发展

针对高碱性脉石型复杂低品位氧化锌矿,酸浸工艺很难经济有效地处理该类矿物,为此,科研工作者开发了氨浸及碱浸工艺,利用配合物的形成在碱性体系选择性浸锌,避免了碱性脉石的大量浸出,取得了较好的效果。近年来,氨浸和碱浸的主要进展为:(l)提出“锌拜耳法”来处理锌矿得到了较好的指标;(2)改变了氨浸和碱浸工艺的配体局限在NH3、Cl-、OH-的现状,提出了多种新型配体,如碱性lda2--Glu2--H2O混配体系、碱性谷氨酸钠体系等。

近年来,锌的碱浸工艺也得到了快速的发展,研究者们对碱浸工艺进行了大量的改进。中南大学赵中伟在锌碱浸工艺的研究中取得了大量的成果。他将处理氧化矿物的拜耳法移植于氧化锌矿的湿法处理形成“锌拜耳法”,用浓碱浸出氧化锌矿,然后降低温度或浓度使锌以氢氧化锌的形式析出,析出母液经浓缩处理后返回浸出矿,锌的浸出率达到95.l%,硅的浸出率为45.5%。他还发现氧化锌矿在高温、长时间和强机械活化作用下生成难溶产物Na2ZnSi04是导致锌浸出率降低的主要原因。他还在氢氧化钠溶液中通过机械活化的方式从难选的硅酸锌(异极矿)中浸出锌的研究中,发现添加氧化钙可以有效抑制二氧化硅的浸出,但锌的没出几乎是不受影响的。

此外,窦爱春针对低品位难选冶的高碱性脉石型氧化锌矿,提出了采用碱性lda2--Glu2--H2O混配体系处理氧化锌矿的新工艺。任晋针对传统冶金难以处理低品位氧化锌矿的现状,提出了碱性谷氨酸钠体系处理氧化锌矿的新工艺。

氨浸法也是一种较为常见的锌的化学选矿方法,它具有原料广、净化负担轻、工艺流程短等优点。近年来,氨浸法得到了大力的发展。

影响氨浸法的因索有很多,研究者们在这方面进行了大量的研究。杨建广等人对低品位氧化锌矿在NH3-NH4Cl-H2O体系的浸出动力学进行了研究,探明了矿石粒度、反应温度、铵离子浓度和氨浓度对锌的浸出效率的影响规律模型。杨声海等人研究了用氯化铵溶液浸出氧化锌矿过程中反应条件对锌浸出率的影响,发现以菱锌矿、水锌矿等形式存在的锌基本上完全浸出,而以硅酸锌、铁酸锌形式存在的则不能浸出。刘志雄、凌江华等人也进行了类似的工作。张玉梅等人研究了超声波辐射对兰坪低品位氧化锌矿氨浸过程的影响规律,研究表明:当反应温度和浸出剂浓度较低,NH4C1与NH4OH的摩尔浓度比较大时,超声波辐射的强化作用显著。

研究者们通过对氨浸工艺的改进,促进了氨浸技术的发展。王书民等人研究高铁硫化锌矿精矿高氧催化氧化氨没工艺的最佳工艺条件。结果表明,经一级浸取锌、的浸出率分别可以达到93%、94%、91%,没取液中不含铁;经二级没取后,锌、铜、镉等有效成分的浸取率将达到预期效果。蒋崇文等人采用氨-碳酸氢铵溶液从低品位氧化锌矿中浸出制备氧化锌,净化液经过蒸氨和焙烧制得的氧化锌含量为99.53%(以氧化锌计)。该方法具有工艺简单、能耗低、浸出率较高、没出过程对环境较友好等优点。刘亚川等人对某难选低品位氧化锌矿的氨法浸出进行了研究,发现以NH3-NH4Cl为浸出剂,在适宜的条件下浸出该低品位氧化锌矿,锌的浸出率可达87.51%。该浸出过程所需温度为35℃左右,能耗较低。乐卫和等人以NH3-NH4Cl体系浸出广西河池某高碱性氧化锌矿,锌浸出率可达89.3%。

3  锌浸出-萃取-电积工艺的进展

近几年研究的锌矿浸出新工艺主要为浸出-萃取-电积与(循环)浸出-净化-电积(MACA法)、焙烧-水浸、氧压催化强化浸出、与沉淀联合应用工艺等。

凌江华等人针对传统酸法炼锌工艺难以经济利用矿石中的有价金属,而且除铁、硅的过程复杂的难题,使用了“氨浸-萃取-电积”工艺来处理云南兰坪难选低品位氧化锌矿。鲁兴武等人采用“酸浸(或二段浸出)-净化-萃取电积”工艺从某中低品位氧化锌矿中回收锌,锌浸出率可以达到92%以上。王瑞祥首次提出了“(循环)浸出-净化-电积”MACA法处理高碱性脉石氧化锌矿的新工艺,该工艺不需要富集过程即可电积,废电解液返回配制浸出剂,而且常温操作,直流电耗低,实属一种清洁和低能耗的湿法炼锌新方法。

张亚莉针对的铁酸锌型低品位氧化锌矿提出了“低温焙烧-水浸提锌”的工艺,浸出液经除铁后返回锌冶炼系统净化工序,水浸液用氯盐一步浸出铅银。在锌提取阶段,比较直接酸浸和焙烧-水浸两种方案发现,采用焙烧-水浸提锌效果较好。杨龙针对难以冶炼的高杂质、低品位锌的氧化矿物,采用经硫酸浸出后用溶剂萃取-传统湿法工艺进行处理。王书民等人为了克服高铁闪锌矿现行冶炼工艺不能同时满足锌的高提取率和铁的低提取率的要求,提出了高铁闪锌矿精矿的高氧催化氧化氨浸工艺。俞小花等人提出了一种处理高铟高铁硫化锌精矿的工艺氧压催化酸浸,达到了锌和铟的共同浸出,并实现与铁初步的分离。

此外,刘清等人提出了贫杂氧化锌矿。“碱浸-沉淀法”制备锌精矿和铅精矿新工艺,确定了硫化钠沉淀铅、锌的工艺参数,通过小型综合试验验证了该工艺的工业化可行性。杨际幸提出采用“沉锌-沉钙-再浸出”工艺处理低浓度含锌浸出液。

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