冶金百科 | 锌冶金工艺——热酸浸出法

2023-04-25 10:58:19 来源：中冶有色技术网

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简介：热酸浸出法是在常规浸出法的基础上增加高温、高酸浸出段而发展起来的，与常规浸出法的不同之处在于中性浸出渣的处理方法，实质是用高温(95~100℃)、高酸(终酸40~60g/L)的手段将中性浸出渣中所含的铁酸锌分解浸出，使焙砂浸出成为不同酸度、多段逆流的浸出过程。其他诸如焙烧、净化、电积、熔铸工序则和常规浸出法类似，原则工艺流程见图3-49。

热酸浸出法

(1)方法简介

热酸浸出法是在常规浸出法的基础上增加高温、高酸浸出段而发展起来的，与常规浸出法的不同之处在于中性浸出渣的处理方法，实质是用高温(95~100℃)、高酸(终酸40~60g/L)的手段将中性浸出渣中所含的铁酸锌分解浸出，使焙砂浸出成为不同酸度、多段逆流的浸出过程。其他诸如焙烧、净化、电积、熔铸工序则和常规浸出法类似，原则工艺流程见图3-49。

主要技术经济指标：始酸100~200g/L，终酸30~60g/L，温度85~95℃，时间3～4h，浸出液固比(6～10)：1，锌浸出率95%~98%，铁浸出率70%~90%。

热酸浸出原则工艺流程

(2)技术特点

中性浸出渣经热酸浸出后，由于铁酸锌和其他化合物的大量溶解，热酸浸出渣中的铅、银等在硫酸盐体系中不溶解的有价金属得以明显富集。如果渣中铅和/或银的品位很高，则可直接送铅冶炼厂处理，或者也可以经浮选处理产出高品位的铅和/或银精矿出售，因此热酸浸出法对锌精矿中伴生金属有价元素铅、银的回收非常有利，并使渣的无污染经济处理成为可能。

在热酸浸出过程中，铁的浸出率可高达70%~90%。这种高铁溶液必须先除铁。工业上已经成功应用的沉铁方法有黄钾铁矾【KFe，(SOA)2(OH)。】法、针铁矿(FeOOH)法和赤铁矿(FeO)法。

①黄钾铁矾法

主要技术条件：除铁温度85~95℃，溶液pH1~1.5，同时要求有稳定的阳离子(Na+、K+或NH+)存在。

用沸腾焙烧产出的氧化锌焙砂来调整热酸浸出液的pH比较经济，但产出的铁钒渣中会含有较高的锌、银，系统锌、银的回收率会降低。

铁矾中含有硫酸根，带走了原本可以制酸的硫。黄钾铁矾法的其他缺点是产出了大量卖不出去的低密度物料(对于含铁8%的精矿而言，生产1t锌锭要产出1t左右含水约50%的湿铁矾渣)，同时需要购买碱，另外，铁矾渣中通常只含约25%的铁，加之含水高，也不易处理。

黄钾铁矾法有两个变种，即奥托昆普转化法和低污染黄钾铁矾法。奥托昆普转化法的热酸浸出和铁矾转化发生在同一阶段，因此除铁流程相对简单、可靠和操作方便，但银、铅均在铁矾渣中，只适用于低铅银物料的处理。低污染黄钾铁矾法是采用低温预中和或用中性浸出液作稀释剂的手段来调整铁矾沉淀之前的溶液成分实现沉铁钒时不添加中和剂的目的，其得到的铁钒渣含铁较高，含锌较低，对环境影响较小，但沉铁液的处理量大，生产效率低，其原则工艺流程见图3-50。

低温预中和低污染黄钾铁钒法原则工艺流程

②针铁矿法147

针铁矿法需要先将硫酸锌溶液中的Fe3+用锌精矿还原为Fe2+，再用空气或氧气缓慢氧化为Fe³*，同时添加焙砂或次氧化锌中和，维持过程pH的稳定，使铁呈FeO·OH(针铁矿)的形式沉淀。针铁矿渣含铁量高，渣量少(沉淀等量的铁，渣量只有铁矾渣的60%)，同时还可以除去一部分氟和氯。由于针铁矿渣不含硫，因此酸的回收率比黄钾铁矾法高。原则工艺流程见图3-51。

针铁矿法沉铁工艺流程图

主要技术条件：温度75~85℃，反应时间4~5h，氧气单耗10~50m³/t精矿，终酸pH3.5±0.5，终点Fe²+浓度<1g/L。

针铁矿法的操控条件比较严格，还原阶段复杂以及需要精矿循环，不易掌握。经过多年努力，针铁矿法目前已在丹霞冶炼厂和株洲冶炼厂实现了工业应用。

1985年在温州冶炼厂投入生产的喷淋沉铁工艺，不需要Fe³*的预还原和Fe2★的氧化步骤，而是采用稀释法，把高含量的Fe3*溶液加入到不含Fe3*的溶液中，使Fe3+浓度达到<1g/L而生成FeOOH沉淀，因此其本质还是针铁矿法。技术条件为温度80℃，pH3.5~5.0，焙砂加入量为理论量的1.5~2倍，除铁率>94.9%，沉铁后液含铁<1g/L，沉铁渣含锌5%~6%。

③赤铁矿法

日本饭岛冶炼厂根据自身锌精矿含铜、铟、镓高的特点，自1972年以来一直采用赤铁矿法来综合回收铜、镉、银、镓和铟。其中性浸出渣首先经高酸热压和SO还原浸出，使铁酸锌和铜溶出，铅和银富集在浸出中送铅冶炼厂处理;热压浸出液再用硫化氢沉铜后，用石灰进行二段中和，分别产出较纯的石膏渣和富集了镓/铟的石膏渣，中和后液再送高压釜处理，在200℃和1.8MPa氧分压的条件下停留3h，使铁以不溶的赤铁矿(FeO)沉淀析出。原则工艺流程见图3-52。

饭岛炼锌厂赤铁矿法工艺流程

赤铁矿法对伴生铜、镉、银、铅、镓、铟的回收很有利，适用于高铜及高稀散金属锌精矿的处理，但由于需要液体SO和O以及高温高压设备，运行费用高。

(3)主要技术经济指标

三种沉铁方法的技术指标比较如表3-28所示。从技术实现的难度来说，黄钾铁矾法最容易，针铁矿法次之，赤铁矿法最难。

三种沉铁方法的技术指标

(4)国内应用厂家及产能

国内采用热酸浸出的生产厂家及产能情况见表3-29。

国内采用热酸浸出的生产厂家及产能

(5)总体评价

除铁方法是否经济，取决于锌、银、铟的回收率，但日益严格的环保要求使渣的处理变得越来越重要，渣的处理是锌冶炼厂今后必须考虑的现实问题。因此，和锌冶炼相关的新技术、新工艺的开发，多围绕尽可能提高锌、银、铟、锗、铜、铅等的回收率来开展。例如，豫光金铅和株冶等企业对中性浸出渣中银浮选的药剂选择和工艺以及设备开发，可使银的浮选回收率提高到65%~70%;丹霞冶炼厂对氧压浸出的高铁溶液在除铁之前，采用锌粉还原置换沉淀，提高了锗、铟回收率，避免了锗、铟进入针铁矿渣的损失;株冶将常规中性浸出渣底流搭配送入常压富氧直接浸出硫化锌精矿系统，大幅度提高了锌、铜、锰浸出率，富氧直接浸出渣再送入基夫赛特炼铅系统回收铅、银等。