硫化锌精矿氧压酸浸试验研究

胡运梅

(长春师范大学，吉林长春 130032)

湿法炼锌是当前的主导炼锌方法，包括常规湿法炼锌和全湿法炼锌。全湿法炼锌是在硫化锌精矿直接加压浸出技术的基础上形成的，省去了常规湿法炼锌工艺中的焙烧和制酸工序[1-2]。因此，全湿法氧压浸出工艺更具优势。氧压浸出工艺在经济效益、环境保护、操作方法等方面都要优于传统工艺，对高铁闪锌矿和含铅的锌精矿适应性强，与常规湿法炼锌工艺相比，无需建设配套的焙烧车间和制酸车间，环境效益好，该工艺具有操作流程简单，原料消耗小，浸出率高等[3-4]。

1 基本原理

氧压酸性浸出的工艺中，硫化锌精矿在高温情况下通过加压，氧化成稳定的硫酸锌液相[5]。硫化锌精矿和一定浓度的硫酸在固定的条件下产生反应，精矿中的硫被直接氧化以单质的形式进入渣中，锌从精矿中浸出成为可溶于水的盐。

2 实验结果与讨论

2.1 浸出时间对浸出率的影响

试验条件：浸出温度150 ℃、氧气分压500 kPa、液固比=3∶1、C(H2SO4)=200 g/L、转速700 r/min、木质素磺酸钙0.5%。浸出率随浸出时间结果如图1所示。

图1 浸出时间对浸出率的影响

在图1中可以发现，浸出时间在20～60 min时，随着时间增长，锌的浸出率迅速提高至约90%，当浸出时间在60～90 min时，锌浸出率仍有所增长，但是增长速度明显变慢。所以考虑浸出效率，锌的最适宜浸出时间为60 min。

2.2 温度对浸出率的影响

试验条件：在氧气分压500 kpa、液固比=3∶1、C(H2SO4)=200 g/L、转速700 r/min、木质素磺酸钙0.5%的条件下，浸出时间60 min，在不同温度条件下的锌浸出结果如图2所示。

图2 温度对浸出率的影响

由图2可以看出，开始浸出反应时，锌的浸出率随着温度升高而增大，在150 ℃时浸出率达到88%以上。当温度在超过150 ℃之后，锌的浸出率增长缓慢，这是因为硫化锌的浸出反应是放热反应，温度过高不利于反应的进行。综合考虑，本实验适宜温度取150 ℃。

2.3 硫酸起始浓度的影响

试验条件：浸出温度150 ℃、浸出时间60 min、氧气分压500 kPa、液固比=3∶1、转速700 r/min、木质素磺酸钙0.5%。实验结果如图3所示。

图3 硫酸起始浓度对锌浸出率的影响

由图3可以看出，硫酸起始浓度在低于160 g/L时，对于锌的浸出率增长比较明显，起始硫酸浓度在160 g/L以上时，锌的浸出率变化很小。综合考虑浸出成本与浸出效率，选取硫酸起始浓度为160 g/L。

2.4 氧分压的影响

实验条件：浸出温度150 ℃、浸出时间60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、转速700 r/min、木质素磺酸钙0.5%，在不同氧分压条件下实验结果如图4所示。

图4 浸出率随氧分压变化图

由图4可以看出，氧分压与浸出速度成正比。氧分压的增加使氧溶解于液相的浓度增加，使矿石与氧气反应更完全。

2.5 精矿粒度的影响

实验条件：实验温度150 ℃、实验时间60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、转速700 r/min。木质素磺酸钙0.5%，不同筛分粒度对锌浸出率的影响如表1所示。

表1 不同筛分粒度对锌浸出率的影响

从实验结果可以得出，硫化锌精矿的粒度对氧压浸出的浸出率影响很大，精矿的粒度越小，其比表面积越大，越有利于气固反应的进行。

2.6 添加添加剂的影响

实验条件：实验温度150 ℃、实验时间60 min、液固比3∶1、C(H2SO4)=160 g/L、转速700 r/min。不同木质素磺酸钙添加量对浸出率的影响结果如图5所示。

图5 木素磺酸钙占矿量百分含量对浸出率的影响

由图5可以看出，在没有添加剂情况下，锌的浸出率只有50%左右，产生该现象的原因是出现了明显硫包裹现象，当加入0.2%的木素磺酸钙后，锌浸出率明显提高，增长很快，说明添加剂大大解决了硫覆盖在矿石表面阻止反应的情况。当木素磺酸钙含量在0.2%～0.5%时，浸出率上下浮动不大。

3 结论

通过实验研究表明，对于硫化锌精矿氧压酸浸的工艺的适宜条件：浸出温度150 ℃，浸出时间60 min，硫酸起始浓度160 g/L，氧分压700 kPa，添加剂木素磺酸钙占矿量的0.2%，精矿粒度400目，锌的浸出率可以达到90%以上。

[1]李有刚,李波.锌氧压浸出工艺现状及技术进展[J].中国有色冶金金,2010(3):306-308.

[2]董英.高铁硫化锌精矿冶炼工艺探讨[J].云南冶金,2000(4):26-29.

[3]徐志峰,邱定蕃,卢惠民,等.锌精矿氧压酸浸过程的研究进展[J].有色金属工程,2005(2):101-105.

[4]夏光祥,方兆珩.高铁硫化锌精矿直接浸出新工艺研究[J].有色金属(冶炼部分),2001(3):8-10.

[5]王吉坤,李存兄,李勇,等.高铁闪锌矿高压酸浸过程中ZnS-FeS-H2O系的电位-pH图[J].有色金属(冶炼部分),2006(2):2-5.