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浸出的生产实践

3.3浸出的生产实践

3.3.1浸出过程对原料的要求

焙烧矿的化学成分、物相组成等对浸出过程的质量及金属回收率均有很大关系。

焙烧矿的全锌量，可溶锌量，水溶锌量，可溶二氧化硅量，砷、锑、氟、氯含量，可溶铁量，不溶硫量等是衡量其质量好坏的标志。

焙烧矿含锌多少与浸出渣的数量有直接关系，含锌量愈高则浸出渣量愈少，金属回收率愈高；可溶锌是表明原料中可浸出锌的数量，它直接影响锌的浸出率和回收率；对常规浸出法而言，可溶锌率是一个重要指标，尽管原料中含锌较高，但可溶锌较低，锌的浸出率仍很低。

水溶锌量对过程的影响则需根据精矿组成、操作制度及工艺流程具体情况而定，一般来说，水溶锌可起到补充浸出系统硫酸量的作用，水溶锌含量少，消耗的硫酸多；水溶锌过多，打破了系统的酸平衡，也不利于生产操作。

对热酸浸出工艺来说，水溶锌多危害更大，由于系统内酸量过多，外补硫酸较少，不利于高酸浸出作业。

原料中杂质，如硅、砷、锑、氟、氯等的含量如前所述是愈少愈好。

浸出过程通常对原料有如下要求。

（1）焙烧矿全锌含量

在其他条件相同的情况下，原料含锌愈高浸出渣量愈少，浸出率愈高。

为了求得好的经济效益，一般要求焙烧矿含锌量应在50％以上。

（2）可溶锌率

焙烧矿中可溶锌率愈高，浸出速率愈大，浸出率也愈高，反之难溶的铁酸锌、锌酸盐愈高，则浸出速率愈小，浸出率愈低。

在常规浸出法中一般要求可溶锌率大于90％。

热酸浸出尽管铁酸锌是可以溶解的，但可溶锌率高，对加速浸出过程也是有利的。

（3）铁含量

焙烧矿中的铁含量在常规浸出法中对浸出率和渣量均有重要的影响，通常焙烧矿中含铁量增加1％，不溶锌量增加0.6％。

在热酸浸出法中，除影响作业进程外，也影响到铁渣量的多少。

（4）二氧化硅含量

焙烧矿中的硅酸盐（MeO·SiO2）能溶解于稀硫酸溶液中，在浸出过程中呈胶体状态，严重影响矿浆澄清和过滤。

焙烧矿中可溶硅含量应愈低愈好。

在高温焙烧中二氧化硅几乎全部转变为可溶性盐，为使浸出过程顺利进行，一般要求精矿含SiO2量最高不超过5％。

（5）砷、锑含量

原料中砷、锑含量高时，为了顺利除去砷、锑，浸出液中含铁量必须相应提高，从而增加了浸出终了时氢氧化铁胶体的数量，这样对矿浆的澄清、沉降不利。

一般要求锌精矿中砷加锑的含量不应超过0.3％～0.5％，焙烧矿中砷、锑量之和应小于0.4％。

（6）氟、氯及残硫量

氟、氯会影响电积过程的正常进行，而去除氟、氯的方法也比较麻烦，故一般要求焙烧矿含氟、氯不大于0.02％。

残硫量也是影响浸出率的关键，应愈低愈好。

3.3.2常规法浸出工艺

常规法浸出工艺指的是采用一段中性浸出、一段酸性浸出，浸出渣经过一个火法冶金过程使锌还原挥发出来，变成氧化锌再进行湿法处理。

我国的株洲冶炼厂、葫芦岛锌厂湿法炼锌和水口山矿务局四厂等均采用该工艺。

3.3.2.1常规法浸出工艺流程

由于浸出对湿法炼锌经济技术指标和浸出以后的后续工序能否正常生产均有决定性的作用。

因此人们对浸出工艺流程十分重视。

国内外炼锌厂根据各自的不同条件创造出了多种不同的工艺流程，按浸出段数分有：

一段浸出法——仅有一个中性浸出段：

二段浸出法——一个中性浸出段和一个酸性浸出段，或两个均为中性浸出段；

三段浸出法——一个中性浸出段和两个酸性浸出段，或两个中性浸出段和一个酸性浸出段；

所谓中性浸出是指浸出过程终了时浸出液的酸度接近中性，一般pH为5.0～5.2。

所谓酸性浸出是指浸出过程终了时浸出液呈低酸性，通常含硫酸1～5g/L左右。

由于一段浸出缺点较多，锌的浸出率很低，没有特殊原因一般很少采用。

而三段浸出易造成设备过多，溶液量周转过大，因此般采取在两段浸出的基础上，对大颗粒物料增加一段局部酸浸以满足浸出过程需要。

按操作过程的连续性分有：

连续浸出和间断浸出。

连续浸出：

是指物料和溶液按一定比例连续不断地通过浸出设备（通常是几个串联的浸出槽）以完成浸出作业。

连续浸出的优点在于：

设备利用率高；节约人力，劳动生产率高；过程易实现自动化；矿浆成分稳定；浸出始酸较低，从而减少了有害杂质进入浸出液；可采用热焙砂冲矿，节约焙砂冷却设备，利用热焙砂的物理热节约能耗。

间断浸出：

是指焙烧矿在浸出槽中分批周期性地进行浸出。

其优点在于：

能严格控制技术条件，准确控制浸出终点，能获得良好的中性上清液；对种类繁多、成分复杂、质量较差的焙烧矿（如硅高），能取得较好的浸出效果；并可减少浸出过程中的循环与积累。

株洲冶炼厂湿法炼锌老系统（锌产量15×104t/a）和新系统（15×104t/a）也都采用连续法浸出工艺，所不同的是前者采用热焙砂湿法冲矿工艺，后者将热焙砂经冷却、干式球磨后送去浸出系统。

其工艺流程见图3—4。

图3—4株洲冶炼厂两段连续浸出工艺流程图

湿法冲矿工艺流程的特点是：

在焙烧炉的排料口下面设置一溜槽，从炉内排出的热料直接落入溜槽内，并被连续流经溜槽的稀硫酸溶液（含30～50g/L的H2SO4，俗称氧化液）带到矿浆分级器，分级溢流进中性浸出，分级底流经球磨后进酸性浸出。

其优点主要有：

（1）省去了热焙砂的冷却设备；

（2）可以利用热焙砂的显热加热浸出溶液，减轻浸出槽的加热负荷。

株洲冶炼厂新建的湿法炼锌系统未采用冲矿工艺，焙砂经冷却、球磨后送浸出系统，多余焙砂送焙砂储仓储存。

其优点是：

①焙砂经干式球磨后，粒度较细，能取得较好的浸出效果，浸出渣含锌比冲矿浸出工艺低1％～1.5％；②由于设置了焙砂储仓，浸出部分不会因焙烧系统发生故障停产而受到影响。

浸出过程的技术控制，必须确保浸出矿浆的质量和提高锌的浸出率。

采用二段浸出的目的是既要达到锌的最大浸出率，又要确保浸出液的质量。

第一段中性浸出的目的是尽可能除去铁、砷、锑等杂质，得到易于澄清、沉降的矿浆，得到质量良好、能满足净化工序要求的浸出液，更好地提高锌的浸出率。

3.3.2.2浸出过程的技术控制

一般来说，浸出过程技术控制主要有三个方面：

中性浸出终点控制、浸出过程平衡控制和浸出技术条件控制。

其中以控制浸出终点的pH值为最重要。

其目的是：

尽可能完全地把焙烧矿中的锌溶浸出来，降低渣含锌，以提高锌的回收率；并把某些金属杂质沉淀到渣中，以保证浸出液的质量。

（1）中性浸出终点控制

中性浸出时控制终点pH值为5.2～5.4，使三价铁呈Fe（OH）3水解并与硅、砷、锑、锗等杂质一起凝聚沉降，从而达到矿浆沉降速度快、溶液净化程度高的目的。

我国湿法炼锌企业在长期生产实践中对控制中性浸出终点积累了丰富的经验，掌握了当浸出矿浆液pH值逐渐升高时，溶液内三价氢氧化铁和硅酸颗粒自发生成、凝聚变大的过程特征，据此来准确控制终点pH值。

控制终点通常有二种方法。

1）用试纸、试剂或仪器测定：

①用精密pH试纸测定，通常用pH3.8～5.4和pH0.5～5的两种试纸测量矿浆的酸度，由试纸接触溶液后显现的颜色与试纸标准色标比较来判断浸出终点。

②用甲基橙指示剂滴定，一般用1％的甲基橙水溶液滴入待检测的矿浆试样中，当甲基橙滴下后，矿浆表面显黄色，泡沫也不带红色，而且迅速扩散，即表明终点pH值已到5.2～5.4。

③用酸度计检查终点pH值。

2）凭经验用肉眼观察：

用玻璃杯取矿样，从杯外壁观察矿浆颗粒运动的状况，当粒子由细微粒迅速变大，上下激烈翻动，似“沸腾“状态，固体颗粒沉降得快，上清液较清时，即已达到终点pH值为5.2～5.4。

如颗粒细，上下移动较慢，沉降后的上清液不清，带红色浑浊，有菌状胶体悬浮物，即表示pH值较低。

如颗粒细，沉降慢，且上清液白色，有时表面形成一层毛绒状即表示终点已过，pH值已超过5.6。

（2）浸出过程平衡控制

湿法炼锌的溶液系统是闭路循环，故保持系统中溶液的体积、溶液的含锌量及矿浆澄清浓缩后的浓泥体积一定，即通常所谓的保持水平衡（溶液体积平衡）、锌平衡、渣平衡，对稳定操作和稳定生产过程的技术条件具有非常重要的意义。

1）体积平衡

因湿法炼锌溶液是闭路循环，系统中的溶液一方面因水分蒸发，渣带走以及跑、冒、滴、漏损失等原因随过程进行不断减少；另一方面又由于贫镉液、洗渣、洗滤布、洗设备地面等收集的含酸、含锌废水，带进系统许多新水，二者必须保持平衡，即保持系统中溶液体积不变，否则有可能因带入的水过多，系统的溶液量增加，打乱生产过程和破坏生产技术条件，致使溶液无法周转，从设备或各种贮槽中满溢出来。

如带入的水不足，则系统溶液体积将减少，浸出液量因此降低，同样会破坏生产技术条件。

实践中，夏天气温高，体积容易减少；冬天蒸发量少，由蒸汽直接加热的冷凝水增加等，体积容易膨胀，故为了保持溶液体积平衡，必须严格控制各种洗水量，因时因地保持水平衡。

2）锌酸平衡

就是保持进入溶液的锌量与电积析出的锌量相等、浸出液焙烧矿带入的SO42-与生产中滴漏跑冒损失的SO42-相平衡。

如进入的锌量过多，大于电积锌的析出量，则锌溶液含锌量增高，过高的含锌量将使浸出矿浆的密度和粘度增大，澄清困难。

同时含锌量太高，使电积液含酸量增加，也影响电积作业。

反之进入溶液中的锌量过少，小于电积锌的析出量，将造成电积液的贫化，增大了溶液的周转量，这不仅增大了设备负荷及动力消耗，同时也破坏了生产制度，使其难以保持正常的作业技术条件，严重影响其生产的技术经济指标。

3）渣平衡

渣平衡是指排出的浸出渣量要与投矿量保持平衡，生产中主要通过保持浓泥体积一定来实现。

浸出各段一般说来在原料成分不变的情况下，浓泥体积应保持一定。

浓缩槽浓泥体积增大，矿浆澄清困难，不仅影响上清液的质量，也直接影响到下一段生产的进行，无法保持浸出过程正常作业的稳定。

浓泥体积的变化往往是造成恶性循坏的始因，例如，中性底流浓泥量增大，必将引起酸性浸出条件的波动和造成二段浸出矿浆恶化及澄清过滤困难，而澄清过滤困难又将影响浓泥的排出，使浓缩槽浓泥愈加增多，澄清更为困难，又造成上清液含悬浮物增多。

当返回一次中性浸出时，又增加了一次浸出矿浆的悬浮物和固体量，从而减少了一次浸出矿浆的液固比，使一次浸出矿浆澄清困难，结果是中性上清液中悬浮物大量增加，净液工序的压滤负担加重，甚至无法完成净液作业。

如将多余的溶液返回到中性浸出，将使浸出液含锌量更大，溶液的密度和粘度随之增大，反过来又增加了澄清过滤的困难，这种恶性循环如不采取措施及时消除，生产过程将遭到严重破坏。

（3）浸出技术条件控制

浸出过程的好坏与选用的技术条件密切相关，实践表明，只有正确选用操作技术条件并严格操作、精心控制，方能取得好的浸出结果。

1）一段中性浸出的技术条件

一段中性浸出是浸出过程的关键，直接影响浸出矿浆的质量。

只要技术条件选择正确，控制浸出终点精确，就能得到沉降速度快、易于澄清过滤、杂质含量低、悬浮物少的优质浸出液。

表3-2中性和酸性浸出的技术条件

浸出方式

技术条件

中性浸出

酸性浸出

连续浸出

间断浸出

连续浸出

间断浸出

浸出温度／℃

60～75

60～75

60～80

70~85

浸出液固比

10～15：

1

7～9：

1

7～9：

l

6～9：

l

浸出始酸／g·L-1

30～40

70～120

2.5～3.5

2.5～3.5

浸出pH值

5.0～5.2

5.2～5.4

80~120

浸出时间（槽内停留时间）

1～2h

1～2h

2~2.5

2.5~3.5

由于存在连续和间断两种浸出方式，故在技术条件控制上也存在差异。

表3-2是一般中性和酸性浸出过程控制的技术条件。

2）二段酸性浸出技术条件控制

二段酸性浸出的目的是为了使锌更好地溶出，得到易于沉降过滤的矿浆。

在浸出终点控制上，虽不如一段中性浸出那样严格，但二段浸出作业也非常重要，它不仅影响二段浸出过程本身，还间接影响一段中性浸出作业。

一段中性浸出的操作及其技术条件发生变化，只造成一段中性浸出矿浆的性能变坏，经过调整很快就能好转，它只是暂时现象。

生产中发生浸出过程紊乱往往都是因二段浸出矿浆澄清恶化所造成的，由于二段矿浆澄清不好，返回去又造成一段浸出矿浆恶化，形成恶性循环。

例如二段浸出的终点pH值控制过低（pH<2.0），因还未达到氢氧化铁Fe（OH）3胶体和硅酸胶体共同凝聚的条件，会使澄清过滤性能很差。

又如浸出矿浆液固比控制过小，也会促使矿浆恶化。

当澄清不好含固体悬浮物多时，二段浸出液返回一段浸出，必将造成一段渣量增多，浸出液固比变小，矿浆性能变坏，造成恶性循坏。

而要使其调整到正常所需的时间也较长，有时还要影响浸出液的数量和质量。

因此从某种意义上说，二段浸出的技术条件控制就更为重要。

在产生恶性循坏时，除严格技术操作外，一般可采取以下措施逐步改善矿浆的澄清性能：

正确控制浸出终点，酸性浸出终点的pH值一般保持在规定值的上限；调整焙烧料的配比，减少浸出物料的硅含量；增高浸出矿浆的温度，增高温度不仅可加速锌的溶解，对矿浆澄清性能也有所改善；减少浸出的焙烧矿量，加大浸出液固比，矿浆的液固比愈大，澄清性愈好；适当增加凝聚剂以强化矿浆的澄清。