某湿法炼锌浸锌渣氧压酸浸锌、铁试验研究*

瞿运彪 彭 伟 王振杰 刘安荣 刘洪波 钟 波

（1.黔东南苗族侗族自治州科学技术局；2.贵州省冶金化工研究所；3.贵州省轻工业科学研究所；4.六盘水中联工贸实业有限公司）

贵州省的铅锌矿资源较丰富，该地区分布有大中小型铅锌冶炼厂数百个，其中以六盘水市最为集中［1-2］。铅锌矿的冶炼方法主要为火法、湿法，其中湿法冶炼会产生大量的铅锌浸出渣，此类浸出渣往往富含有价金属，若不对该二次资源进行合理的综合利用，不仅会造成资源的浪费，而且严重污染当地的生态环境［3-5］。

目前，浸锌渣通常采用烟化挥发—硫酸浸出联合法来处理，但此方法存在诸多问题：首先，有价金属在烟化挥发过程中容易与杂质形成硅酸盐化合物，影响有价金属的有效富集；其次，在分步浸出过程中会有硫酸铅渣生成，影响浸出反应的顺利进行，致使此类浸锌渣综合回收率较低。为了减少浸锌渣堆放造成的环境污染，提高浸锌渣综合回收率，笔者以贵州某湿法炼锌厂的浸锌渣为原料，采用氧压酸浸的方法回收其中的有价金属锌、铁，利用高压釜高压高温环境进行酸浸，进而促进有价金属的浸出。该工艺具有对矿物的适应性强，浸出处理时间短，浸出率高，工艺流程简单等优点［6-11］。

1 试验原料与试剂

（1）试验原料取自贵州省六盘水市某湿法炼锌厂，其主要化学成分分析结果见表1。

注：Ag的含量单位为g/t。

由表1可知，浸锌渣中主要有价金属元素为锌、铁、铅，其次是铜、银，其中锌、铁、铅含量分别为15.41%、9.68%、2.33%，铜、银含量分别为0.29%、8.00 g/t；主要非金属元素S、Si含量分别为11.64%、13.67%。

进一步的研究表明，该浸锌渣中的锌主要为ZnS，铁酸锌和硅酸锌少量，铁主要以FeS形式存在。

（2）试验试剂硫酸、木质素磺酸钙均为分析纯试剂，购自六盘水中联工贸有限公司。

2 试验方法与原理

2.1 试验方法

取100 g磨矿细度合适的浸锌渣放入规格为2 L的高压釜中，调节矿浆的液固比，往高压釜中加入一定用量的硫酸、木质素磺酸钙，然后加盖密封高压釜，搅拌、给反应釜加压并加热反应釜，当反应釜内压强和温度达到试验要求后记录试验时间，试验完成后通入适量的水使高压釜迅速降温，取出矿浆，过滤、烘干后对渣进行分析，并计算浸出率。

2.2 试验原理

将合适粒度的浸锌渣放入高压釜中，浸锌渣中硫化锌在高温、加压条件下氧化成稳定的硫酸锌，并被溶解进入溶液中，部分铁酸锌、硅酸锌也与硫酸反应后进入溶液中，浸锌渣中以FeS形式存在的Fe2+在高温、高压条件下被氧化成Fe3+，经过水解形成不溶解的化合物留在渣中，达到各元素的有效分离。其反应式为

3 试验结果与讨论

3.1 磨矿细度对浸锌渣浸出率的影响

磨矿细度对浸锌渣浸出指标有着决定性的意义，粒度太粗，浸锌渣未能达到有效的单体解离，有价金属矿物被包裹，不能与浸出药剂反应，导致浸出效果较差；粒度太细，虽实现了有价金属的单体解离，但泥化现象严重也影响浸出效果，因此，适宜的磨矿粒度是高效浸出的必要条件。

磨矿细度条件试验矿浆液固比4∶1，浸出温度160℃，高压釜中的氧分压0.8 MPa，浸出时间90 min，搅拌转速800 r/min，硫酸浓度140 g/L，木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%，试验结果见图1。

由图1可以看出，随着浸锌渣磨矿细度的提高，锌、铁浸出率呈先上升后微幅下降趋势。当-0.074 mm占93.67%时，锌、铁浸出率均达到最大值，此时锌浸出率为96.14%、铁浸出率为59.65%。继续提高磨矿细度，锌、铁浸出率下降可能是因为粒度过细使得矿浆出现泥化现象。综合考虑，确定浸锌渣磨矿细度-0.074 mm占93.67%。

3.2 氧分压对浸锌渣浸出率的影响

高压釜中的氧分压条件试验磨矿细度-0.074 mm占93.67%，矿浆液固比4∶1，浸出温度160℃，浸出时间90 min，搅拌转速800 r/min，硫酸浓度140 g/L，木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%，试验结果见图2。

由图2可以看出，氧分压在一定范围内增大有利于反应的进行；当氧分压达到一定值后继续增大氧分压，锌浸出率保持平衡，但铁浸出率有所降低。综合考虑，确定氧分压0.8 MPa。

3.3 硫酸浓度对浸锌渣浸出率的影响

硫酸浓度条件试验磨矿细度-0.074 mm占93.67%，氧分压0.8 MPa，矿浆液固比4∶1，浸出温度160℃，浸出时间90 min，搅拌转速800 r/min，木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%，试验结果见图3。

由图3可以看出，随着矿浆硫酸浓度的提高，锌、铁浸出率上升；当硫酸浓度达到140 g/L时，锌、铁浸出率基本达到平衡，因此，确定硫酸浓度140 g/L，此时的锌浸出率96.76%、铁浸出率60.57%。

3.4 液固比对浸锌渣浸出率的影响

矿浆液固比条件试验磨矿细度-0.074 mm占93.67%，氧分压0.8 MPa，硫酸浓度140 g/L，浸出温度160℃，浸出时间90 min，搅拌转速800 r/min，木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%，试验结果见图4。

由图4可以看出，随着矿浆液固比提高，锌、铁浸出率先上升后维持在高位；液固比对锌浸出率的影响小于对铁浸出率的影响。综合考虑，确定液固比4∶1，此时的锌浸出率96.52%、铁浸出率60.49%。

3.5 浸出温度对浸锌渣浸出率的影响

浸出温度条件试验磨矿细度-0.074 mm占93.67%，氧分压0.8 MPa，硫酸浓度140 g/L，液固比4∶1，浸出时间90 min，搅拌转速800 r/min，木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%，试验结果见图5。

由图5可以看出，随着浸出温度的提高，锌浸出率先显著升高后达到平衡，铁浸出率先快速升高后缓慢降低。浸出温度过高，溶液中的铁会以针铁矿的形式沉淀，从而降低铁的浸出率。因此，确定浸出温度160℃，此时的锌浸出率96.79%、铁浸出率60.28%。

3.6 浸出时间对浸锌渣浸出率的影响

浸出时间条件试验磨矿细度-0.074 mm占93.67%，氧分压0.8 MPa，硫酸浓度140 g/L，液固比4∶1，浸出温度160℃，搅拌转速800 r/min，木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%，试验结果见图6。

由图6可以看出，随着浸出时间的增加，锌、铁浸出率均先提高后趋于稳定，锌、铁浸出趋于稳定的时间90 min，因此，确定浸出时间90 min，此时锌浸出率96.73%、铁浸出率60.55%。

3.7 木质素磺酸钙用量对浸锌渣浸出率的影响

木质素磺酸钙用量条件试验磨矿细度-0.074 mm占93.67%，氧分压0.8 MPa，硫酸浓度140 g/L，液固比4∶1，浸出温度160℃，浸出时间90 min，搅拌转速800 r/min，试验结果见图7。

由图7可以看出，随着木质素磺酸钙用量的增加，锌、铁浸出率先提高后趋于稳定。当木质素磺酸钙与浸锌渣质量比0.3%时，锌、铁浸出率趋于稳定，综合考虑，确定木质素磺酸钙与浸锌渣的质量比0.3%，此时，锌浸出率96.58%、铁浸出率60.47%。

4 结论

（1）贵州省六盘水市某湿法炼锌厂浸锌渣中主要有价金属元素为锌、铁、铅，含量分别为15.41%、9.68%、2.33%，主要非金属元素S、Si含量分别为11.64%、13.67%；锌主要为ZnS，铁酸锌和硅酸锌少量，铁主要以FeS形式存在。

（2）采用氧压酸浸法从该浸锌渣中提取有价金属锌、铁，在磨矿细度-0.074 mm占93.67%，氧分压0.8 MPa，硫酸浓度140 g/L，液固比4∶1，浸出温度160℃，浸出时间90 min，木质素磺酸钙与浸锌渣的质量比0.3%，搅拌转速800 r/min情况下，锌浸出率96.58%、铁浸出率60.47%，该方法可为浸锌渣的综合回收利用提供有效依据。