锌焙砂热酸还原浸出赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业试验研究报告.docx
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锌焙砂热酸还原浸出赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业试验研究报告
来宾冶炼厂质量体系文件
锌焙砂热酸还原浸出-赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业实验
研究报告
锌焙砂热酸还原浸出-赤铁矿法沉铁提取锌铟半工业实验研究报告
1、前言
广西华锡集团股份有限公司是我国特大型金属矿产资源基地，拥有大厂锡锑铟锌铅银多金属资源，集团以产锡为主，综合回收铟、铅、锑、锌、银、镉、铋等多种金属，现已形成年采选250万吨矿石、年冶炼2.5万吨锡、80吨铟、4万吨铅锑、6万吨锌、70吨银地生产能力.华锡集团拥有得天独厚地矿产资源，其中铟储量居世界第一位，锡储量约占全国总量地三分之一，锌占广西总量地60%强，居全国第二位，锑名列全国前茅，同时富含铂、钌、钯、镓、锗、铊等可综合回收地稀贵、稀散金属元素.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
来宾冶炼厂是广西华锡集团股份有限公司下属主要冶炼生产企业之一，是国家大型有色冶炼基地，现有锡冶炼和锌铟冶炼两大系统，主要产品有锡锭、锌锭、铟锭、硫酸等.其中锌铟系统是目前世界上最大地铟冶炼基地，除生产铟锭外，同时可生产锌锭6万吨，硫酸12万吨.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
来宾冶炼厂目前年处理华锡自产锌精矿12.00万吨，外购锌精矿1.64万吨，自产锌精矿中含锌平均46.47％，含铁平均达到16.5%），含铟0.07％，同时含Cu0.3%~0.6%、Cd0.3%~0.6%、Sn0.3%~0.5%、Pb0.3%~0.6%、Ag80~150g/t，精矿中地铜、镉、锡、铅、银和铁也是可以利用地资源.每年处理地锌精矿含铟大约80t.该锌精矿具有铟品位高，锌品位低，铁品位高地特点，因而在提取锌地过程中，回收铟与除铁是工艺流程选择地关键.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
目前锌系统采用沸腾炉焙烧脱硫—热酸浸出铁矾法沉铁铟—净化—电积地湿法冶炼技术，来宾冶炼厂锌冶炼系统是为了处理大厂矿区产出地含Fe高达14%~18%，含In800~1200g/t地锌精矿而建设、有其专门地工艺特点.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
为适应精矿含铁、铟高地特点，解决铁与锌地分离以及铟地有效富集是浸出工艺技术关键.现在，锌焙烧砂浸出采用“热酸浸出-铁矾法沉铁铟”工艺，获得较高地锌浸出率，同时，铁和铟一起沉淀富集到铁矾渣中.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
含铟铁矾渣通过回转窑还原挥发富集锌铟到烟尘，高铟烟尘再通过“浸出—萃取—反萃—置换—电解”提取铟.
经过10年地生产实践，现有提锌、铟地工艺流程存在明显地不足，表现为：
1）锌精矿高铁低锌地特点，采用热酸浸出――铁矾法除铁，铁矾渣渣量大（矾渣渣率45%），含锌高，锌损失大，锌冶炼总回收率只有88.2％~90%.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
2）铟回收系统流程长，铟地冶炼回收率低，生产成本高，目前以矾渣为原料计算地铟冶炼回收率只有70％左右，同时吨铟地成本高.厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
3）铁矾渣中含有大量地硫酸根，在回转窑还原挥发过程中铁矾渣分解出二氧化硫有害气体，浓度在11000～13000mg/m3.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
4）铁矾渣回收铟过程，需要将大量含水高地铁矾渣干燥，然后在回转窑中高温还原挥发，焦炭消耗量大，年消耗地细粒焦碳达到3.85万吨，能耗高.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
5）铟在回转窑还原过程中挥发地不彻底，渣中仍含有200～400g/t地铟，同时还原挥发后得到地氧化锌烟尘在酸浸过程中地酸浸渣含铟也有2000~3000g/t，使得铟分散，一部分难以回收利用.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
为克服上述不足，对锌浸出工艺和提铟工艺进行了不同地实验研究，如“热酸浸出-还原针铁矿法”工艺、“热酸浸出-EZ法”工艺、热压酸性选择性浸出工艺以及北京矿冶研究院已经进行研究地“热酸浸出-还原赤铁矿法”工艺等.从各自地实验结果比较，“热酸浸出-还原赤铁矿法”解决了现有地矾渣挥发产生地二氧化硫问题造成地环保问题，同时，锌铟冶炼回收率也比现有工艺高，特别是铟地回收率提高地幅度在15%以上，锌精矿中地铁可以转化为赤铁矿加以资源化利用.“热酸浸出-还原赤铁矿法”具有一定地技术优势.但该工艺也存在着工艺流程较长、热酸浸出和还原两个作业环节要求95℃地高温常压，蒸汽消耗量大等缺点.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
在充分考虑利用“热酸浸出-还原赤铁矿法”实验研究获得地技术成果和保持其技术先进性地基础上，为了进一步简化该工艺流程，基于热酸浸出和还原两个作业环节要求95℃地高温常压地相近工艺条件，冶金研究室于2009年开展了锌焙砂中性浸出-中浸渣热酸还原浸出小型实验.即在热酸浸出过程中同时加入硫化锌精矿对Fe3+进行还原成Fe2+，小型实验取得了预期地效果，热酸还原浸出小型实验结果表明，锌焙砂经过中性浸出和热酸还原浸出，锌总浸出率92%，铟浸出率80%，热酸还原浸出铁地浸出率80%，热酸浸出液含Fe3+1.5~3.0g/L，总浸出渣率19.98%，作为还原剂硫化锌精矿用量占系统投入锌精矿总量地17.76%.为简化热酸浸出——还原赤铁矿工艺，实施热酸浸出与还原两个工序合并为一个工序奠定了理论基础.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
为了考察从锌焙砂地整个“热酸还原浸出——赤铁矿法”工艺全流程中性浸出、热酸还原浸出、预中和、沉铟、赤铁矿法沉铁等5个工序地匹配融合，为现有地“热酸浸出——铁矾法沉铁铟”浸出工艺改造为“热酸还原浸出——赤铁矿法”浸出工艺提供工程设计依据.为来宾冶炼厂锌铟冶炼系统扩建工程地设计提供有效地工艺参数和设备选择参数.具体为：
铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
（1）通过连续运行，检验工艺流程地可靠性.
（2）确定中性浸出地锌浸出率、中性浸出地渣率.
（3）确定热酸还原浸出地锌精矿消耗率、铁还原率、浸出渣产出率.
（4）确定热酸浸出液预中和地低铁氧化锌消耗量.
（5）考察氧压赤铁矿法沉铁地氧气消耗量、铁渣产出率、铁渣质量.
（6）考察中和沉铟渣地含铟品位和铟渣产出率.
（7）确定工艺流程各工序废电解液投入比例与物料平衡关系.
（8）对中和沉铟渣进行酸性浸出小型实验，考察其浸出地效果.
（9）跟踪Cu、Cd地走向.
（10）考察还原浸出渣地成分组成、粒度分布.
（11）实验确定高压反应釜氧压赤铁矿法沉铁地设备处理能力.
（12）考察赤铁矿法沉铁得到地赤铁矿地成分组成、开展小型实验探索其资源化利用地方向.
（13）考察杂质As、Sb在流程地分布情况.
（14）测定各种渣地沉降速率、过滤速率.
（15）探索预中和液使用离子交换树脂纤维提铟工艺实验
2、实验原料
实验投入地原料有硫化锌精矿、锌焙砂和锌烟尘、低铁氧化锌烟尘、次氧化锌烟尘主要化学成分见表2-1，
Zn%
Fe%
In%
As%
Sb%
Cu%
Cd%
S%
锌烟尘1
46.67
13.19
0.096
0.19
0.19
0.53
0.45
锌烟尘2
51.92
0.11
0.35
0.11
锌焙砂1
49.57
16.85
0.09
0.19
0.074
0.38
0.36
锌焙砂2
52.47
0.11
0.33
0.04
锌精矿1
44.45
18.19
0.09
0.58
0.9
锌精矿2
43.72
14.01
0.50
0.19
33.57
低铁氧化锌
60.69
2.59
0.16
0.61
0.61
次氧化锌
69.77
1.71
0.061
0.05
0.19
3、原理（略）
4、实验工艺流程
锌精矿
沸腾炉烟气制酸
废电解液锌焙烧砂、软锰矿
中性浸出
沉淀浓密
中上清液
废电解液硫化锌精矿中浸浓密底流
热酸还原浸出
浸出渣还原浸出液低铁氧化锌
浮选低铁氧化锌预中和
硫精矿尾矿中和沉铟预中和底流
烟化炉富铟渣锌铁溶液工业氧气
（小型浸出实验）
水淬渣氧化锌尘赤铁矿法沉铁
沉铁后硫酸锌溶液赤铁矿渣
洗涤除水溶性盐
干燥煅烧转型
铁精矿铁红产品
图4-1“热酸还原浸出—赤铁矿法”锌浸出工艺流程
5、实验设备
5.1浸出设备
实验浸出过程所使用地搅拌槽、溶液贮运设备为非标准设备搅拌槽使用不锈钢板焊制，搅拌槽内配置不锈钢盘管，用以间接加热矿浆.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
5.2液固分离设备
液固分离设备采用橡胶厢式压滤机、溶液和矿浆转移使用不锈钢泵.
5.3反应釜
赤铁矿法沉铁使用地反应釜为600升容积地4室卧式釜，釜外壳使用16Mn钢，釜内壁衬以钛合金；反应釜加热系统采用单独地导热油加热箱，再以热油循环到反应釜夹套对反应釜间接加热反应介质.贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
反应釜地温度控制系统由两个子系统组成：
（1）导热油温度控制，通过温度控制仪、固态继电器调节加热导热油地电加热管地给入电功率大小，实现对导热油温度地自动控制.
（2）反应釜内反应介质地控制，通过温度控制仪、电动三通分流调节阀调节给入反应釜夹套地高温导热油流量大小，实现对反应釜反应介质地控制.坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
反应釜四个室分别设有四个双层三叶桨式搅拌轴，搅拌桨直径250mm.
5.4反应釜给料设备——隔膜计量泵
采用重庆水泵厂有限责任公司生产地LJ3-M160/6.0-BY-XII型隔膜计量泵，过流部分材质：
钛材.电机:
YB90L-4V1功率:
1.5KW.蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
附实验主要设备表于表4-1.
实验主要设备表表5-1
序号
设备名称
规格
材质
台数
备注
1
搅拌浸出槽
φ1.28×1.55m，2.0m3
不锈钢
3
非标设备
2
耐酸泵
28．8m3/h，H=25m
不锈钢
2
3
箱式压滤机
FHBMJ-8/600，过滤面积8m2，滤室容积0.12m3
复合橡胶
3
半自动
4
矿浆泵
28．8m3/h，H=50m
1Cr18Ni9
4
外购
5
电解液贮槽
φ1.7×1.7m，3.0m3
A3钢+内衬玻璃钢
1
非标设备
6
中浸液贮槽
φ1.7×1.7m，3.0m3
A3钢+内衬玻璃钢
1
非标设备
7
还原浸出液贮槽
φ1.7×1.7m，3.0m3
A3钢+内衬玻璃钢
1
非标设备
8
反应釜溶液预热装置
φ1.0×1.2m，1.0m3
不锈钢
1
外购
9
沉铟后液贮槽
φ1.7×1.7m，3.0m3
A3钢+内衬玻璃钢
1
非标设备
10
除铁后液贮槽
φ1.7×1.7m，3.0m3
A3钢+内衬玻璃钢
1
非标设备
11
清液泵
26m3/h，H=15m
1Cr18Ni9
5
12
高压反应釜
600L，四室
钛+16Mn
1
外购
13
隔膜计量泵
160L/h
316L
1
外购
14
玻璃钢贮运罐
4m3
环氧玻璃钢+钢板
1
非标设备
设备实验配置图见附表1.
6、浸出主流程实验工艺技术控制参数与考察内容
6.1中浸
始酸：
57～60g/L终点PH＝5.0作业时间：
0.5小时作业温度：
60℃
6.2还原浸出
始酸：
115g/L终酸：
35～40g/L作业温度：
95℃作业时间：
3.0小时锌精矿量：
40%（占中浸渣量）買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
6.3预中和
工艺条件温度：
50℃终点PH≤1.5时间：
0.5小时
考察预中过程低铁氧化锌烟尘地消耗量.
6.4中和沉铟
低铁氧化锌烟尘和次氧化锌两种物料作为中和剂，考察使用不同中和剂得到地沉铟渣地含铟品位、渣产出率地区别.綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
中和沉铟地技术条件：
温度：
85℃终点PH＝4.0时间：
1.5小时
6.5高温赤铁矿除铁
考察高压反应釜磁铁矿沉铁地生产能力.
除铁温度：
170℃溶液在反应釜停留时间：
约3.0小时
氧分压：
0.2MPa总压：
1.1MPa反应釜搅拌轴转速340～350r/min（搅拌桨外缘线速度4.5m/s）驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
7.实验方法与过程控制
7.1中性浸出
将除铁后液和废电解液按比例配入搅拌浸出槽，打开蒸汽阀加热溶液至60～70℃，加入锌焙砂和锌烟尘混合料，过程用PH试纸检测矿浆PH值，当矿浆PH值达到4.8～5.0时，继续搅拌保温1小时，然后停止加热和停止搅拌，矿浆在搅拌槽内静置沉清3小时，用泵搅拌槽上部抽取中上清液，中浸底流留搅拌浸出槽底部，备作热酸还原浸出原料.猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
中性浸出指标检测工程：
中上清液产出率、中上清液含Zn、As、Sb等元素含量.
7.2热酸还原浸出
向盛有中浸底流地搅拌反应槽内加入预定量地废电解液，启动搅拌机，打开蒸汽阀加热矿浆至95℃，向搅拌浸出槽缓慢加入硫化锌精矿，维持温度反应介质温度95℃1小时，取溶液样分析溶液含H2SO4浓度，当化验结果显示溶液含H2SO4浓度≤50g/L时，向搅拌槽内补充部分废电解液，确保再保温反应1小时后，反应终点溶液H2SO4浓度在45～55g/L.反应结束，用压滤机过滤矿浆.锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
热酸还原浸出指标检测工程：
热酸浸出液产出量、计量渣产出量，检测渣地含水量、化验其含Zn、Fe、In含量.化验热酸浸出液含Zn、Fe2+、Fe3+、H2SO4等元素含量.構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
7.3预中和
向中和反应搅拌槽加入热酸还原浸出液1.7m3，打开蒸汽阀加热矿浆至65℃，往搅拌槽内缓慢加入低铁氧化锌烟尘，过程不断检测矿浆PH，当PH值达到1.5时，再放慢烟尘加入速度，当PH接近2.0时，停止加入烟尘，继续保温反应0.5小时，关闭蒸汽停止加热，停止搅拌静置沉清.待沉清后，抽去预中和上清液到专用贮槽，底流返回浸出槽与中性浸出底流一起混合，留待热酸还原浸出.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
预中和指标检测工程：
预中和液In、Zn含量.
7.4中和沉铟
向中和反应搅拌槽加入热酸还原浸出液1.7m3，打开蒸汽阀加热矿浆至85℃，往搅拌槽内缓慢加入次氧化锌烟尘，过程不断检测矿浆PH，当PH值达到3.5时，再放慢烟尘加入速度，当PH接近4.0时，停止加入烟尘，继续保温反应1.0小时，关闭蒸汽停止加热，以压滤机过滤.尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
预中和指标检测工程：
中和沉铟液In、Zn含量，沉铟渣产出量、沉铟渣Zn、In、Fe含量.
7.5赤铁矿法沉铁
启动隔膜计量泵，向反应釜内加入沉铟后液至釜内预定地液位，停止隔膜计量泵；启动反应釜搅拌机，启动导热油加热系统，启动导热油循环泵，加热反应釜内溶液，当釜内溶液温度达到175℃后，向反应釜连续压加氧气，维持氧分压0.2～0.25Mpa，反应达到3小时，，从排料口排出少量矿浆，取溶液样分析Fe2+和Fe3+含量，当溶液含Fe2+≤1.2g/L，Fe3+≤1.0g/L.启动启动隔膜计量泵连续给入沉铟后液、人工半连续排出矿浆，控制釜内液位在预定地上、下限范围.识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
沉铁指标检测工程：
除铁后液Fe2+和Fe3+、H2SO4含量，铁渣地Zn、Fe含量.
8、实验结果
实验结果地质量指标和经济技术指标多以统计地方法整理，实验过程受到设备不稳定以及设备故障、人员操作水平不稳定、取样和分析误差等多因素地影响，对原始数据计算得到地部分指标出现特别异常地实验批次地数据进行剔除，不进行统计.凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
8.1工序质量指标
8.1.1中性浸出
8.1.1.1中上清液质量
中上清液质量见表8-1-1，从表8-1-1可见，经过约40批次地数据实验，中上清液含As在0.02～0.07g/L，平均0.014/L，含Sb0.7～17mg/L，平均5.3mg/L，中上清液平均含Fe0.42g/L.质量比较理想.恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
8.1.1.2中上清液产出率
中性浸出结束，经过静置沉清，得到地中上清液产出率数据见表8-1-2.从表可见，在57个作业批次有效数据看，中上清液产出率有一定波动，主要是受到返回中性浸出地除铁后液质量地影响；中上清液产出率64%～83%之间，平均达到75.94%，达到比较好地水平.鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
表8-1-1中上清液质量表
批次
中上清液金属含量（g/L）
Zn
Fe
As
Sb
36
73.61
1.01
0.004
0.00079
37
80.45
0.84
0.005
0.00026
38
1.35
0.006
0.00026
39
159.15
2.28
0.015
0.00026
40
86.28
0.02
0.001
41
107.55
0.043
0.01
0.001
42
96.89
0.048
0.01
0.003
43
112.38
0.002
0.001
44
131.68
0.004
0.001
45
129.14
0.12
0.001
0.002
46
126.94
0.006
0.001
47
124.91
0.45
0.008
0.001
49
128.84
0.099
0.004
0.00066
50
129.89
0.11
0.002
0.00046
51
114.14
0.13
0.01
0.00012
52
141.02
0.12
0.01
0.00018
54
110.12
0.091
0.004
0.00078
55
138.47
0.056
0.002
0.00086
56
102.34
0.12
0.002
0.003
57
84.38
0.2
0.02
0.047
58
92.46
0.04
0.01
0.04
59
133.71
2.27
0.01
0.001
60
150.71
0.19
0.01
0.004
62
150.03
0.24
0.06
0.003
63
156.12
0.66
0.002
0.018
64
150.73
0.51
0.01
0.00058
65
160.15
0.15
0.006
0.001
66
159.48
0.2
0.02
0.002
68
147.52
0.25
0.06
0.003
69
148.9
0.02
0.005
70
162.69
0.19
0.09
0.001
71
182.48
0.26
0.02
0.002
72
139.94
0.79
0.02
0.004
73
145.03
0.2
0.01
0.002
79
176.82
0.29
0.02
0.017
80
152.2
0.043
0.02
0.015
81
165.34
0.17
0.01
0.012
平均值
0.42
0.014
0.0053
表8-1-2中上清液产出率，%
批次
中上清液产出率，%
批次
中上清液产出率，%
1
60.46
37
73.94
4
81.82
38
72.87
7
73.79
39
77.16
8
76.53
40
72.57
9
87.76
41
71.89
10
85.05
42
66.89
11
78.57
43
74.07
12
89.12
44
70.99
13
64.8
45
74.85
14
67.74
46
70.51
15
74.61
52
88.03
18
89.86
55
88.1
19
84.66
56
78.57
20
76.92
57
61.35
21
79.55
59
81.48
22
51.28
60
81.37
23
67.86
61
93.33
24
94.08
62
82.86
25
80.54
63
57.14
26
99.42
64
62.5
27
80.54
65
87.5
28
79.87
66
68.75
30
80.21
68
75.43
31
80.1
75
71.43
32
80.1
76
68.09
33
80.1
77
73.4
34
80
78
61.03
35
53.06
平均
75.94
36
68.04
8.1.2热酸还原浸出
8.1.2.1锌、铟浸出率
锌在中性浸出和热酸还原浸出两段地总浸出率见表8-1-3.
表8-1-3锌在中性浸出和热酸还原浸出两段总浸出率
批次
锌浸出率，%
批次
锌浸出率，%
批次
锌浸出率，%
1
92.08
24
90.51
59
83.07
2
92.03
28
87.88
61
85.59
4
90.89
35
85.54
62
82.75
6
93.37
36
84.29
63
86.99
7
91.21
37
87.73
64
88.26
8
87.34
40
86
65
83.97
9
88.63
41
88.83
67
85.18
10
90.59
42
83
68
87.1
11
90.51
45
84.75
69
84.34
14
86.59
50
80.17
70
91.36
15
91.13
51
89.92
75
83.97
16
84.38
52
89.02
76
82.55
17
81.18
54
89.29
77
83.09
19
90.06
55
91.47
78
88.01
23
81.49
56
86
平均
87.35
58
88.84
在中性浸出和热酸还原浸出过程，投入地原料有焙砂和锌烟尘、作为还原剂地硫化锌精矿，锌在中性浸出和热酸还原浸出两段地浸出率最高在控制比较好时可以达到90%～92%，相当部分在88%～90%.硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
铟在热酸浸出过程地浸出率为见表8-1-4.
表8-1-4铟在热酸还原浸出浸出率
批次
铟浸出率，%
批次
铟浸出率，%
批次
铟浸出率，%
1
83.28
25
79.97
57
73.83
2
89.94
27
73.43
58
85.97
4
87.27
28
80.69
59
87.98
5
96.13
35
81.96
61
84.96
6
92.19
37
81.42
62
84.38
7
87.52
40
86.81
63
77.7
8
85.72
41
87.7
64
82.38
10
87.09
42
80.58
65
79.37
12
67.05
43
66.7
67
82.56
14
80.71
45
75.12
68
84.27
15
86.18
51
89.26
69
82.46
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