銅鉛鋅多金屬復(fù)雜礦浸出凈化液的鋅回收工藝研究

蘇鳳來

（紫金礦業(yè)集團(tuán)穆索諾伊礦業(yè)簡(jiǎn)易股份有限公司，剛果（金） 盧瓦拉巴）

自然界中，鋅主要以硫化鋅礦的形式存在，另外還有少部分存在于氧化鋅礦中。目前，鋅冶煉方法主要分為濕法煉鋅和火法煉鋅兩種，其中，濕法煉鋅具有能耗低、產(chǎn)品純度高、資源綜合利用率高、環(huán)境危害小等優(yōu)點(diǎn)。工藝流程一般分為焙燒、浸出、凈化、電積與熔鑄五個(gè)階段。

濕法浸出除鐵、鋁、銅后的硫酸溶液仍存在大量Mg，致使鎂在濕法系統(tǒng)中不斷循環(huán)富集，給正常生產(chǎn)帶來結(jié)晶阻塞、電流效率下降以及能耗增加等問題。因此，凈化后的硫酸鋅溶液可采用優(yōu)先沉鋅法，添加石灰石、石灰或含氧化鋅的氧化物（一般為硫化鋅精礦的焙砂或氧化鋅煙灰），從而沉淀出堿式硫酸鋅，使得鋅與鎂分離。本研究通過石灰優(yōu)先沉鋅的方法將鋅沉淀下來，達(dá)到除鎂的目的。

1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)用溶液為氧化銅鉛鋅礦石與氧化鋅礦石（9 ∶1）配礦的硫酸鋅浸出液除銅、鐵、鋁后溶液，其主要金屬離子含量如表1 所示。

表1 溶液中主要金屬離子含量

取250 mL 凈化后硫酸鋅溶液，加入一定量的沉淀劑CaO，打開攪拌設(shè)備，反應(yīng)一段時(shí)間后，停止攪拌，過濾，檢測(cè)溶液的金屬離子含量。取沉鋅礦漿置于量筒中，加入不同添加量的絮凝劑，記錄礦漿的沉降速度。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋅沉淀試驗(yàn)

2.1.1 pH 對(duì)鋅沉淀率的影響

試驗(yàn)選取pH 在6.0 ～9.0，反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時(shí)間為2 h，沉淀劑為20% CaO，pH 對(duì)金屬沉淀率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。從圖1 可以看出，金屬沉淀率隨著終點(diǎn)pH 的增加而增加。當(dāng)終點(diǎn)pH為6 時(shí)，鋅沉淀率為4.27%，錳和鎂均不沉淀，當(dāng)pH 由7 升高至8 時(shí)，鋅、錳和鎂的沉淀率分別從97.22%、30.56%和6.12%增長(zhǎng)到99.92%、92.87%和21.23%，當(dāng)進(jìn)一步提高終點(diǎn)pH 到9 時(shí)，鋅的沉淀率基本保持不變，錳和鎂的沉淀率分別增加了4.88%和38.75%，至97.75%和59.98%。在保證鋅沉淀率的情況下，錳和鎂的沉淀率低，綜合考慮沉淀因素，終點(diǎn)pH 選擇8.0。

圖1 pH 對(duì)金屬沉淀率的影響

2.1.2 沉淀時(shí)間對(duì)鋅沉淀率的影響

試驗(yàn)選取的終點(diǎn)pH 為8.0，反應(yīng)溫度為常溫，pH 達(dá)到設(shè)定值后開始計(jì)時(shí)，分別在1 h、2 h、3 h 和4 h 時(shí)取樣，沉淀劑為20% CaO，沉淀時(shí)間對(duì)金屬沉淀率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可知，隨著沉淀時(shí)間的延長(zhǎng)，鋅沉淀率基本保持不變。沉淀1 h時(shí)，鋅沉淀率已高達(dá)99.92%，沉鋅后液含鋅量小于0.004 g/L。但隨著沉淀時(shí)間的延長(zhǎng)，錳沉淀率增加，從1 h 時(shí)的52.46%增加到4 h 的98.21%。因此，鋅沉淀時(shí)間選擇1 h。

圖2 沉淀時(shí)間對(duì)金屬沉淀率的影響

2.1.3 沉淀劑濃度對(duì)鋅沉淀率的影響

沉淀劑CaO 濃度不同，其帶入系統(tǒng)的水量也不同，本研究選擇沉淀劑濃度20%、25%、30%和100%，終點(diǎn)pH 為8.0，反應(yīng)溫度為常溫，反應(yīng)時(shí)間2 h 進(jìn)行試驗(yàn)。沉淀劑濃度對(duì)金屬沉淀率的影響如圖3 所示，隨著沉淀劑濃度的增加，鋅沉淀率基本保持不變，均為99.92%。但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沉淀劑濃度大于30%時(shí)，氧化鈣礦漿流動(dòng)性差，黏性大，直接添加100% CaO 時(shí)，反應(yīng)較慢，CaO 利用率低，處理效率低。因此，沉淀劑濃度推薦25%。

圖3 沉淀劑濃度對(duì)金屬沉淀率的影響

2.2 沉鋅礦漿絮凝沉降試驗(yàn)

2.2.1 沉鋅礦漿不加絮凝劑自沉降試驗(yàn)

不加絮凝劑時(shí)，3.3%沉鋅礦漿自沉降試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。由圖4 可知，3.3%沉鋅礦漿不添加絮凝劑時(shí)，最大沉降速度為0.436 m/h，平均沉降速度為0.347 m/h，沉降速度慢，且上清液渾濁。

圖4 3.3%沉鋅礦漿自沉降試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 沉鋅礦漿絮凝劑用量試驗(yàn)

沉鋅礦漿絮凝劑用量試驗(yàn)的固定條件如下：絮凝劑型號(hào)為6000S，給料礦漿濃度為3.3%。絮凝劑添加量分別為20 g/t 礦、40 g/t 礦、60 g/t 礦、80g/t 礦、100 g/t 礦120 g/t 礦。

20g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響如圖5 所示，絮凝劑添加量為20 g/t 礦時(shí)，3.3%沉鋅礦漿最大沉降速度為2.46 m/h，沉降速度較慢，在沉降過程中，礦漿固相形成的絮凝團(tuán)較小，上清液渾濁。40 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響如圖6 所示，絮凝劑添加量為40 g/t 礦時(shí)，3.3%沉鋅礦漿最大沉降速度為3.02 m/h，在沉降過程中，礦漿固相形成的絮凝團(tuán)較小，上清液清澈。

圖5 20 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響

圖6 40 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響

60g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響如圖7 所示，絮凝劑添加量為60 g/t 礦時(shí)，3.3%沉鋅礦漿最大沉降速度為5.05 m/h，沉降速度較快，在沉降過程中，礦漿固相形成的絮凝團(tuán)較大，上清液清澈。80 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響如圖8所示，當(dāng)絮凝劑添加量為80 g/t礦時(shí)，3.3%沉鋅礦漿最大沉降速度為4.15 m/h，沉降速度快，在沉降過程中，礦漿固相形成的絮凝團(tuán)較大，上清液清澈。

圖7 60 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響

圖8 80 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響

100g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響如圖9 所示，絮凝劑添加量為100 g/t 礦時(shí)，3.3%沉鋅礦漿最大沉降速度為3.96 m/h，在沉降過程中，礦漿固相形成的絮凝團(tuán)較大，上清液清澈。120 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響如圖10所示，絮凝劑添加量為120 g/t 礦時(shí)，3.3%沉鋅礦漿最大沉降速度為3.94 m/h，沉降速度快，在沉降過程中，礦漿固相形成的絮凝團(tuán)較大，上清液清澈。

圖9 100 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響

圖10 120 g/t 礦絮凝劑用量對(duì)3.3%沉鋅礦漿沉降效果的影響

3 結(jié)論

鋅沉淀試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，沉淀劑選用25% CaO，常溫下調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH 至8.0，反應(yīng)1 h，沉鋅后液含鋅0.006 g/L，含錳0.005 g/L，含鎂0.46 g/L，渣含鋅26.69%，鋅沉淀率為99.93%，錳沉淀率為98.43%，鎂沉淀率為6.12%。沉鋅礦漿絮凝沉降試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絮凝劑用量為80 g/t 礦時(shí)，最大沉降速度可達(dá)4.15 m/h，上清液清澈，沉降速度較快。