湿法炼锌中铁回收的新工艺研究

曹忠华

摘要：现代湿法炼锌中所用的原料大部分是含铁量高的闪锌矿，现有工艺条件下则会生成铁酸锌造成锌的溶出率降低和铁的流失。针对这一情况提出的新工艺为在还原焙烧前，先对锌焙砂进行磁选，后期再进行低酸浸出。最后得出铁的总回收率达到92%以上，同时回收的铁品位可以达到52-54%之间。此外还确定了还确定了这套工艺中的各项指标：焙烧温度800℃、时间60min、磁选的粒度为450目左右，浸出时间60min、温度35-40℃。

Abstract： Most modern materials used in zinc hydrometallurgy are high iron sphalerite. Existing conditions will reduce the dissolution rate and the iron loss caused by zinc zinc ferrite. In view of this situation， the new technology is that before the reduction roasting， the zinc roasted sand is magnetic separation， and then carries out low acid leaching. The total recovery rate of iron finally reached more than 92%， and the recovery of iron grade can reach 52-54%. In addition， the various indexes of the process are determined， the roasting temperature is 800℃， the time 35-40min， the particle size of the magnetic separation is about 400 mesh， 60 min leaching time， temperature of 35-40℃.

关键词：湿法炼锌；铁酸锌；回收铁；磁选；新工艺

Key words： zinc hydrometallurgy；zinc ferrite；recovery of iron；magnetic separation；new process

中图分类号：TF813 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）04-0075-03

0 引言

我国的锌储量居世界的第二位占世界总锌储量的1/4同时铁矿石的进口量将近1/2。随着国民经济的快速发展对锌，铁金属的需求量的增加以及为了充分利用国内的二次铁资源减少对国外铁矿石的依赖性。因此迫切的需要针对国内储量较高的铁闪锌矿研究出一套合理的冶炼工艺。当今湿法炼锌占锌冶炼的80%左右为主要的炼锌手段。这种方法是将原料锌精矿经过氧化焙烧后得到锌焙砂然后对得到的锌焙砂进行浸出等工艺。这过程中由于锌焙砂中存在着难溶于酸的铁酸锌，导致锌的熔出率低，和铁资源的流失。二若是用强酸浸出则有增加了后续的沉铁工艺使流程复杂化。所以在此基础上利用锌焙砂为原料提出了充分利用磁选的条件下使铁尽可能的回收并使其品位尽可能的高。

1 实验的原料及原理

1.1 实验原料

本实验所用的原料锌焙砂来源于云南某冶炼厂，还原剂也是其公司堆存的褐煤。其中锌焙砂中主要元素的含量如表1所示，而还原剂褐煤含炭在65%左右。

对锌焙砂进行XRD衍射分析圖谱如图1所示。

从图中1中可以看出锌焙砂中的主要物相为氧化锌、四氧化三铁、铁酸锌、二氧化硅、硅酸锌。

1.2 主要原理

本研究的主要原理依据是利用磁选首先将锌焙砂中的磁铁矿磁选出来，然后将非磁部分的锌焙砂进行还原焙烧（利用的是铁酸锌在还原条件下容易选择性的被还原为磁铁矿和氧化锌）。还原后的锌焙砂在经过二次磁选后利用磁铁矿不溶低酸的原理对磁选出来的磁部分进行优化处理。本实验的工艺流程如图2所示。

2 实验部分

2.1 设备与药品

实验所有的主要设备有上海实焰电炉厂生产的高温箱式电阻炉（型号SYX-10-16）、北京市永光明医疗仪器厂的电热鼓风干燥箱（型号101-0AS）、南昌市恒业矿冶机械厂的密封式制样粉碎机（型号GJ-I）以及唐山宏达矿山机械设备研究院的磁选管（型号XCGS型）等。

实验用到的主要药品如表2所示。

2.2 实验方法

首先将原料锌焙砂利用粉碎机粉碎到200目左右，利用磁棒首次将锌焙砂中的磁铁矿选出来。非磁部分将其与褐煤按一定的比例混合放于高温箱式电阻炉中焙烧（焙烧温度800℃、时间60min左右），焙烧结束后要立即进行水冷处理，然后将其充分粉碎到450目左右进行二次磁选，然后将非磁部分用硫酸进行低酸浸出处理（浸出温度35-40℃、时间60min）。实验结束后取样对其中的铁进行测定并主要考查温度、时间、还原剂用量剂、粒度大小等对实验的影响。

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 焙烧温度对实验的影响

实验的固定条件为焙烧时间为60min，褐煤百分含量11%。每次实验在不同的温度下进行。每次取10克进行磁选，实验数据如表3所示。

经过一次磁选后的磁后锌焙砂含铁8.8%而磁部分含铁32%（磁部分同样要进行再度破碎到450目左右在进行磁选），从表3中可以看出温度在800℃时铁的品位最高回收率也最高。之后对磁性部分进行优化处理即在粒度达到450目左右时铁的品位可以从18.6%升高到52%左右。

2.3.2 焙烧时间对实验的影响

实验的固定条件为焙烧温度800℃、和灭百分含量11%。每次选取不同的焙烧时间做实验。焙烧后每次取10进行磁选实验再测其中的铁含量。得到的实验数据如表4所示。

从表4中可以看出焙烧时间在60min是实验效果达到最佳铁回收达到90%，超过60min后回收率这会降低。之后对磁性部分进行优化处理即在粒度达到450目左右时铁的品位可以从18.6%升高到52%左右。

2.3.3 褐煤用量对实验的影响

实验的固定条件为焙烧温度为800℃，焙烧时间为60min，每次使用不同量的褐煤做实验。焙烧后每次取10进行磁选实验再测其中的铁含量。得到的实验数据如表5所示。

通过实验数据整理最后确定锌焙砂与褐煤的配比为8.1：1。铁回收率可达到88%之后进行磁选优化处理。

2.3.4 粒度对磁选过程的影响

这个过程选取的原料为焙烧后样，焙烧的条件为焙烧温度800℃、焙烧时间60min、褐煤百分含量11%。粒度分别是150、200、300、450、500目之间得到到数据画图如图3所示。

从图3中可以看出粒度在450目左右时得到的磁铁矿的品位最佳而此时回收率虽然有所降低但是影响并不大。粒度超过450目是品位有下降的趋势。

2.3.5 浸出条件对工艺的影响

试验后期选取得到优化后磁铁矿进行进一步的浸出优化。通过实验确定了浸出的条件为温度35-45℃之间，浸出时间为60min.最后得到的结果是铁的品位可以进一步提高到52-53%之间，但是贴的回收率会降低到84-85%之间。

3 结论

①提出锌焙砂还原焙烧之前先进行一次磁选工艺可以一次得到品位在50-52%之间的铁磁铁矿而且这部分的回收率46.4%。将近一次回收了一般的铁资源。

②还原焙烧过程的最佳还原条件为温度800℃、时间为60min还原剂的百分含量为11%。此时得到的磁铁矿品位达到50%回收率有91%。

③磁选过程不宜选取过多的物料，10克左右最佳否者由于水流速和粒度的影响会使实验结果偏低。而磁选的最佳粒度在450-500之間最佳。

④浸出实验虽然可以进一步提高磁铁矿的品位但因为长时间的浸出磁铁矿还是会有少量的熔解在浸出夜中。导致回收率会下降到84-85%之间。

⑤这套锌工艺对湿法炼锌回收手铁资源非常有利用价值和之前工艺相比没有了相应的化学除铁工艺。对环境也起到了一定的积极作用。

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