热酸浸出湿法炼锌.doc

1、目录1.1 国外炼锌发展概述（2）1.2 国内炼锌发展概述（2）1.3 商洛地区概述（2）2 冶炼过程（2）2.1 湿法冶炼（热酸浸出）流图（3）2.2 硫化锌焙砂热酸浸出（3）2.3 锌焙砂主要组分浸出时其成分反应（3）2.4 锌焙烧矿浸出的目的(4)2.5 焙烧矿浸出的工艺流程(5)2.6 黄铁钒法除铁(5)2.7 硫酸锌溶液的净化(6)2.7.1 锌粉置换法(6)2.7.2一萘酚除钴工艺(6)2.8 硫酸锌电解沉积(7)2.8.1 主要设备及反应(7)3 参考文献(7)湿法炼锌工艺1.锌概述锌主要以硫化物形态存在于自然界，氧化物形态为其次。在硫化矿中，锌的主要矿物是闪锌矿和高铁闪锌矿，它

2、们经选矿后得到硫化锌精矿；而氧化矿主要以菱锌矿和异极锌矿为主，其它还有少量的红锌矿等。通过这些炼锌矿物生产出锌锭的工艺被分为两个大类：火法炼锌工艺和湿法炼锌工艺。而目前世界上主要炼锌方法是湿法炼锌，有 80%以上的原生锌锭是通过湿法炼锌的工艺方法生产出来的。传统的湿法炼锌主要由焙烧、烟气制酸、浸出、净液、电积、熔铸等工序组成。针对浸出渣火法处理能耗高、过程复杂、劳动条件差、耐火材料消耗高等弊病冶金工作者相继研究成功了热酸浸出黄钾铁钒法、热酸浸出针铁矿法、热酸浸出赤铁矿法处理新工艺，解决了湿法炼锌长期以来的关键问题既强化了浸出过程，又简化了渣处理过程，使锌回收率大幅度提高，促进了湿法炼锌的高速发

3、展。1.2 国外炼锌发展概述国外对炼锌技术的研究很活跃, 研究的范围也广泛, 主要是探索新的冶炼工艺和改造现有生产流程。湿法炼锌的研究发展主要有下列方面:(l 废气产出,故不需制酸。整个生产工艺基建投资低,估计只有常规法的三分之。（2)1978 年有人提出用亚硫酸浸出锌精矿, 用二一 2 乙基一己基醚磷酸进行溶剂萃取的方法也是可行的, 最后采用电积制取高纯度电锌,(3)对锌的氧化矿物选择醋酸浸出时,可得 8%的锌回收率,而且溶液中杂质较低。通过多年探讨,对硅酸锌为主的氧化矿,以威尔兹法处理最合适,它不存在技术问题,而且经济上合算。1.3 国内湿法炼锌发展概述我国是产锌大国，锌冶炼工艺，以湿法冶

4、炼为主，火法其次，而利用的锌资源，则以硫化矿为主，氧化矿由地方小厂处理一部分，这部分数量有限，炼锌大厂像株洲冶炼厂，我国采用常规流程中最大的湿法炼锌厂，而白银西北铅锌冶炼厂锌系统，是我国采用新的黄钾铁矾法炼锌的最大冶炼厂株冶采用的常规浸出工艺，惟一的缺点是浸出渣含锌高，一般达 20%-22%需要进一步用回转窑挥发焙烧，回收残余的铅锌等有价金属。因此来说相对工艺还不是很成熟。西北铅锌冶炼厂采用的工艺收益较好值得推广，但我国的湿法炼锌依旧面临以下问题（1）劳动生产率低（2）个别工艺滞后（3）二次金属回收率低（4）研究开发力度不够，因此基于这些情况我国的湿法炼锌还有一长段路要走。1.4 商洛锌矿分布

5、及主要企业概况商洛铅锌分布的典型矿床或矿点有商州区大河面黑沟铜矿、银厂沟铅锌矿，该类型矿床或矿点与小岩体暨斑岩体关系密切,斑岩体是主要的成矿母岩。下面以银厂沟铅锌矿点为例进简要叙述。银厂沟铅锌矿点位于南台销(鹤)多金属矿床南部,商州区大面河银厂沟。矿区位于宽坪群广东坪组,下部为矿化灰岩,上部为绢云绿泥石片岩。矿区内有银厂沟-罗门前逆层,为主要的控岩控矿构造,断带内有火山角砾岩、火山集块岩及花岗斑矿体产断层南侧火山集块岩上盘的角砾状灰岩中,Pb 般为 1.2%-2%,最高 3.8%;Zn:l%-3%,最高6.5%。后者有 7 个矿体,向西南倾,矿石呈细脉状,含 Pb般为 1%-2%，最高 8.9

6、5%,Zn:l%-3%,最高 3.73%。富矿中含 Au。主要矿石矿物为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿及铁冒;脉石矿物为方解石、石英。主要围岩蚀变有碳酸盐化、绿泥石化、硅化等。成因类型为液型矿床。成矿时代为燕山晚期。这里有专门的炼锌企业陕西省锌业有限责任公司，他们主要从事锌锭;锌制品及相关有色金属矿产品;硫酸等化工产品的生产，为当地的经济发展做出了不小的贡献2 湿法冶炼过程2.1 锌焙砂热酸浸出冶炼流程图分级细磨中性浸出中性浓缩热酸浸出浓缩分离沉铁液固分离中性上清液 中浸渣锌焙烧矿 废电解液送净化后电积P b - A g 渣热酸浸出液锌溶液 铁渣待处理送去回收 P b 、 A g2.2 硫化锌焙砂热酸

7、浸出热酸浸出优点：酸性浸出相对于以往的传统的常规湿法炼锌有着不可替代的优点，较传统而言热酸浸出的工艺过程简便，锌的产率相对较高，铁的沉淀较为完整，渣系中锌的带有率也不高，因此热酸浸出锌在提高出锌率，省时省力方面有着很好的优点。2.3 锌焙砂主要组分浸出时其成分反应（1）锌化合物浸出反应A:氧化锌反应原理 ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O特性：锌焙砂过程中的主要反应，生成物硫酸锌易溶于水，反应放热。B:铁酸锌(ZnOFe 2O3)反应原理：ZnOFe 2O3+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O特性：铁酸锌通常在工业浸出条件下（温度 333K-334K,终点酸度H2SO4

8、 为 1-5g/L）,与于它的存在大量的锌与渣系结合，导致心得浸出率只有大约 1%-3%，这说明相当数量与铁结合的锌仍保留在残渣中，并且大量的铁进入溶液，因此必须除铁，以保证锌的浸出率。C:硫化锌（ZnS ）反应原理：ZnS+H 2SO4=ZnSO4+H2S特性：硫化锌在浸出过程中仅能与热浓硫酸有一上反应，在反应槽中硫化锌基本不融入电解槽中，而在渣系中锌的含量较高，造成浪费。（2）铁的氧化物（FeO，Fe 3O4,FeSO4）FeO 稀酸溶解原理 FeO+H2SO4=FeSO4+H2OFe2O3 稀硫酸反应原理：Fe 2O3+H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe3O4 不与酸反应，而有

9、反应式可看出浸出过程中铁对锌的纯度影响较大，所以除铁是湿法炼锌中最重要的部分。（3）铜、铬、钴的氧化物反应机理：CuO+H 2SO4=CuSO4+H2OCdO+H2SO4=CdSO4+H2OCoO+H2SO4=CoSO4+H2O特性：一般而言，焙烧中铜、铬、钴含量较低，主要是对铜的处理，一般而言铜的含量也由终点浸出 PH 所决定，一般 PH 越高则越容易除铜。（4）铅钙化合物反应机理：CaO+H 2SO4=CaSO4+H2OCaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2特性：铅钙化合物主要在浸出过程中消耗所用的硫酸，但这种消耗是不可避免的。二氧化硅反应机理：ZnOSiO2+H2SO4=2Z

10、nSO4+SiO2+3H2O特性：二氧化硅一般呈游离状态状态，通过与硫酸反应后以胶体形态存在于溶液之中，随着酸度及温度降低，硅酸凝结起来，并和并和渣系体一并沉淀，一般 PH 控制在 5.2-5.4 之间，渣系沉淀最完全，因此控制一定的 PH 有利于锌浸出。)锌精矿用废电解液直接加压酸浸并付产元素硫。该法于 1959 年在舍利特公司试验成功,近来发现某些表面活性物(如白雀树皮木质磺酸钙等)有阻止熔融的元素硫包裹未浸出的硫化物颗粒的作用。锌的提取率可达 96 一 98 %此法不产生铁酸盐,而巨溶液净化容易。由于精矿直接浸出,不必经过焙烧,也就没有二氧化硫2.4 锌焙烧矿浸出的目的湿法炼锌浸出过程，

11、是以稀硫酸溶液（主要是锌电解过程产生的废电解液）作溶剂，将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程。其原料中除锌外，一般还含有铁、铜、镉、钴、镍、砷、锑及稀有金属等元素。在浸出过程中，除锌进入溶液外，金属杂质也不同程度地溶解而随锌一起进入溶液。这些杂质会对锌电积过程产生不良影响，因此在送电积以前必须把有害杂质尽可能除去。在浸出过程中应尽量利用水解沉淀方法将部分杂质（如铁、砷、锑等）除去，以减轻溶液净化的负担。浸出过程的目的是将原料中的锌尽可能完全溶解进入溶液中，并在浸出终了阶段采取措施，除去部分铁、硅、砷、锑、锗等有害杂质，同时得到沉降速度快、过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。浸出使用的锌原料

12、主要有硫化锌精矿（如在氧压浸出时）或硫化锌精矿经过焙烧产出的焙烧矿、氧化锌粉与含锌烟尘以及氧化锌矿等。其中焙烧矿是湿法炼锌浸出过程的主要原料，它是由 ZnO 和其他金属氧化物、脉石等组成的细颗粒物料。焙烧矿的化学成分和物相组成对浸出过程所产生溶液的质量及金属回收率均有很大影响。2.5 焙烧矿浸出的工艺流程浸出过程在整个湿法炼锌的生产过程中起着重要的作用。生产实践表明，湿法炼锌的各项技术经济指标，在很大程度上决定于浸出所选择的工艺流程和操作过程中所控制的技术条件。因此，对浸出工艺流程的选择非常重要。为了达到上述目的，大多数湿法采用连续多段浸出流程，即第一段为中性浸出，第二段为酸性或热酸浸出。通常

13、将锌焙烧矿采用第一段中性浸出、第二段酸性浸出、酸浸渣用火法处理的工艺流程称为常规浸出流程，其典型工艺原则流程见图1。常规浸出流程是将锌焙烧矿与废电解液混合经湿法球磨之后，加入中性浸出槽中，控制浸出过程终点溶液的 PH 值为 5052。在此阶段，焙烧矿中的 ZnO 只有一部分溶解，甚至有的工厂中性浸出阶段锌的浸出率只有 20%左右。此时有大量过剩的锌焙砂存在，以保证浸出过程迅速达到终点。这样，即使那些在酸性浸出过程中溶解了的杂质（主要是 Fe、AS、Sb ）也将发生中和沉淀反应，不至于进入溶液中。因此中性浸出的目的，除了使部分锌溶解外，另一个重要目的是保证锌与其他杂质很好地分离。由于在中性浸出过程中加入了大量过剩的焙砂矿，许多锌没有溶解而进入渣中，故中性浸出的浓缩底流还必须再进行酸性浸出。酸性浸出的目的是尽量保证焙砂中的锌更完全地溶解，同时也要避免大量杂质溶解。所以终点酸度一般控制在 15gL。虽然经过了上述两次浸出过程，所得的浸出渣含锌仍有 20%左右。这是由于锌焙砂中有部分锌以铁酸锌（ZnFe2O4）的形态存在，且即使焙砂中残硫小于或等于 1%，也还有少量的锌以 ZnS 形态存在。这些形态的锌在上述两次浸出条件下是不溶解的，与其他不溶解的杂质一道进入渣中。这种含锌高的浸出渣不能废弃，一般用火法冶金将锌还原挥