铜铅锌多金属复杂矿浸出净化液的锌回收工艺研究

苏凤来

（紫金矿业集团穆索诺伊矿业简易股份有限公司，刚果（金） 卢瓦拉巴）

自然界中，锌主要以硫化锌矿的形式存在，另外还有少部分存在于氧化锌矿中。目前，锌冶炼方法主要分为湿法炼锌和火法炼锌两种，其中，湿法炼锌具有能耗低、产品纯度高、资源综合利用率高、环境危害小等优点。工艺流程一般分为焙烧、浸出、净化、电积与熔铸五个阶段。

湿法浸出除铁、铝、铜后的硫酸溶液仍存在大量Mg，致使镁在湿法系统中不断循环富集，给正常生产带来结晶阻塞、电流效率下降以及能耗增加等问题。因此，净化后的硫酸锌溶液可采用优先沉锌法，添加石灰石、石灰或含氧化锌的氧化物（一般为硫化锌精矿的焙砂或氧化锌烟灰），从而沉淀出碱式硫酸锌，使得锌与镁分离。本研究通过石灰优先沉锌的方法将锌沉淀下来，达到除镁的目的。

1 试验方法

试验用溶液为氧化铜铅锌矿石与氧化锌矿石（9 ∶1）配矿的硫酸锌浸出液除铜、铁、铝后溶液，其主要金属离子含量如表1 所示。

表1 溶液中主要金属离子含量

取250 mL 净化后硫酸锌溶液，加入一定量的沉淀剂CaO，打开搅拌设备，反应一段时间后，停止搅拌，过滤，检测溶液的金属离子含量。取沉锌矿浆置于量筒中，加入不同添加量的絮凝剂，记录矿浆的沉降速度。

2 结果与讨论

2.1 锌沉淀试验

2.1.1 pH 对锌沉淀率的影响

试验选取pH 在6.0 ～9.0，反应温度为常温，反应时间为2 h，沉淀剂为20% CaO，pH 对金属沉淀率的影响试验结果如图1 所示。从图1 可以看出，金属沉淀率随着终点pH 的增加而增加。当终点pH为6 时，锌沉淀率为4.27%，锰和镁均不沉淀，当pH 由7 升高至8 时，锌、锰和镁的沉淀率分别从97.22%、30.56%和6.12%增长到99.92%、92.87%和21.23%，当进一步提高终点pH 到9 时，锌的沉淀率基本保持不变，锰和镁的沉淀率分别增加了4.88%和38.75%，至97.75%和59.98%。在保证锌沉淀率的情况下，锰和镁的沉淀率低，综合考虑沉淀因素，终点pH 选择8.0。

图1 pH 对金属沉淀率的影响

2.1.2 沉淀时间对锌沉淀率的影响

试验选取的终点pH 为8.0，反应温度为常温，pH 达到设定值后开始计时，分别在1 h、2 h、3 h 和4 h 时取样，沉淀剂为20% CaO，沉淀时间对金属沉淀率的影响试验结果如图2 所示。由图2 可知，随着沉淀时间的延长，锌沉淀率基本保持不变。沉淀1 h时，锌沉淀率已高达99.92%，沉锌后液含锌量小于0.004 g/L。但随着沉淀时间的延长，锰沉淀率增加，从1 h 时的52.46%增加到4 h 的98.21%。因此，锌沉淀时间选择1 h。

图2 沉淀时间对金属沉淀率的影响

2.1.3 沉淀剂浓度对锌沉淀率的影响

沉淀剂CaO 浓度不同，其带入系统的水量也不同，本研究选择沉淀剂浓度20%、25%、30%和100%，终点pH 为8.0，反应温度为常温，反应时间2 h 进行试验。沉淀剂浓度对金属沉淀率的影响如图3 所示，随着沉淀剂浓度的增加，锌沉淀率基本保持不变，均为99.92%。但试验发现，当沉淀剂浓度大于30%时，氧化钙矿浆流动性差，黏性大，直接添加100% CaO 时，反应较慢，CaO 利用率低，处理效率低。因此，沉淀剂浓度推荐25%。

图3 沉淀剂浓度对金属沉淀率的影响

2.2 沉锌矿浆絮凝沉降试验

2.2.1 沉锌矿浆不加絮凝剂自沉降试验

不加絮凝剂时，3.3%沉锌矿浆自沉降试验结果如图4 所示。由图4 可知，3.3%沉锌矿浆不添加絮凝剂时，最大沉降速度为0.436 m/h，平均沉降速度为0.347 m/h，沉降速度慢，且上清液浑浊。

图4 3.3%沉锌矿浆自沉降试验结果

2.2.2 沉锌矿浆絮凝剂用量试验

沉锌矿浆絮凝剂用量试验的固定条件如下：絮凝剂型号为6000S，给料矿浆浓度为3.3%。絮凝剂添加量分别为20 g/t 矿、40 g/t 矿、60 g/t 矿、80g/t 矿、100 g/t 矿120 g/t 矿。

20g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响如图5 所示，絮凝剂添加量为20 g/t 矿时，3.3%沉锌矿浆最大沉降速度为2.46 m/h，沉降速度较慢，在沉降过程中，矿浆固相形成的絮凝团较小，上清液浑浊。40 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响如图6 所示，絮凝剂添加量为40 g/t 矿时，3.3%沉锌矿浆最大沉降速度为3.02 m/h，在沉降过程中，矿浆固相形成的絮凝团较小，上清液清澈。

图5 20 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响

图6 40 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响

60g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响如图7 所示，絮凝剂添加量为60 g/t 矿时，3.3%沉锌矿浆最大沉降速度为5.05 m/h，沉降速度较快，在沉降过程中，矿浆固相形成的絮凝团较大，上清液清澈。80 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响如图8所示，当絮凝剂添加量为80 g/t矿时，3.3%沉锌矿浆最大沉降速度为4.15 m/h，沉降速度快，在沉降过程中，矿浆固相形成的絮凝团较大，上清液清澈。

图7 60 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响

图8 80 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响

100g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响如图9 所示，絮凝剂添加量为100 g/t 矿时，3.3%沉锌矿浆最大沉降速度为3.96 m/h，在沉降过程中，矿浆固相形成的絮凝团较大，上清液清澈。120 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响如图10所示，絮凝剂添加量为120 g/t 矿时，3.3%沉锌矿浆最大沉降速度为3.94 m/h，沉降速度快，在沉降过程中，矿浆固相形成的絮凝团较大，上清液清澈。

图9 100 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响

图10 120 g/t 矿絮凝剂用量对3.3%沉锌矿浆沉降效果的影响

3 结论

锌沉淀试验发现，沉淀剂选用25% CaO，常温下调节终点pH 至8.0，反应1 h，沉锌后液含锌0.006 g/L，含锰0.005 g/L，含镁0.46 g/L，渣含锌26.69%，锌沉淀率为99.93%，锰沉淀率为98.43%，镁沉淀率为6.12%。沉锌矿浆絮凝沉降试验发现，絮凝剂用量为80 g/t 矿时，最大沉降速度可达4.15 m/h，上清液清澈，沉降速度较快。