铁矾渣和锌精矿混合浸出试验研究

Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．９　２０１２年９月　中国资源综合利用　

Ｃｈｉｎａ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏ试验研究　

铁矾渣和锌精矿混合浸出试验研究　李相良，刘三平，闰　丽，王海北　（北京矿冶研究总院，北京　１００１６０）　摘要：对铁矾渣、锌精矿的混合浸出进行了试验研究。试验结果表明，在１８０℃，铁矾渣和锌精矿配比为　２：１的条件下，加压浸出４ｈ，锌的浸出率为９１．ｏ４％，铁的沉淀率为８１．３３％。基本实现了锌精矿浸出、除　铁和铁矾渣处理三重目标。　关键字：铁矾渣；锌精矿；加压浸出；综合利用　中图分类号：Ｘ７５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—９５００（２０１２）０９—００２５—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌｅａｃｈｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　Ｊａｒｏｓｉｔｅ　ａｎｄ　Ｚｉｎｃ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　Ｌｉ　Ｘｉａｎｇｌｉａｎｇ，Ｌｉｕ　Ｓａｎｐｉｎｇ，Ｙａｈ　Ｌｉ，Ｗａｎｇ　Ｈａｉｂｅｉ　（Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｊａｒｏｓｉｔｅ　ａｎｄ　ｚｉｎｃ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｚｉｎｃ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　９　１．０４％ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｒｏｎ　ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｗａｓ　８　１．３３％ａｆｔｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｌｅａｃｈｉｎｇ　ｆｏｒ　４　ｈｏｕｒｓ　ａｔ　１８０　ｏＣ（ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ　ｏｆ　ｊａｒｏｓｉｔｅ　ａｎｄ　ｚｉｎｃ　ｉｓ　２：１），ｗｈｉｃｈ　ｍｅａｎｓ　ｔｈｅ　ｇｏａｌｓ　ｏｆ　ｚｉｎｃ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ　ｌｅａｃｈｉｎｇ，ｄｅｉｒｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｊａｒｏｓｉｔｅ　ｗｅｒｅ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｊａｒｏｓｉｔｅ；ｚｉｎｃ　ｅｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ；ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｌｅａｃｈｉｎｇ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　

我国锌产量的８５％是通过湿法炼锌产出的．在　湿法炼锌中．有４５％的产量是通过热酸浸出一铁矾　除铁生产的。热酸浸出一铁矾除铁工艺产出的铁矾　渣量大、污染大，目前全国堆存铁矾渣量超过３　０００　万ｔ，而且每年将以１００万ｔ的速度增长，对环境产　生巨大的潜在污染。同时金属损失大，如果铁矾渣　按平均含锌５％计算．积存锌金属量超过１５０万ｔ，　利用价值很高。基于以上两点，对铁矾渣深入研究，　变废为宝．具有重大意义Ｏ对于铁矾渣的处理，关键　是实现无渣工艺和防止处理过程中产生二次污染。　本研究拟采用加压浸出替代铁矾除铁，将热酸浸出　液与锌精矿、铁矾渣一起送人加压釜内浸出，利用　热酸浸出液中铁和铁矾渣中铁水解生成赤铁矿产　出的酸．以及热酸浸出液本身具有的残酸浸出锌精　矿，实现锌精矿浸出、除铁和铁矾渣处理三重目标。　１　试验　１．１试验原理　浸出过程中的主要反应如下。　铁矾渣变成赤铁矿：　２ＡＦｅ３（ｓｏ４）２（ＯＨ）６＝３Ｆｅ２Ｏ３＋Ａ２ＳＯ４＋３Ｈ２Ｓ０４＋３Ｈ２０（１）　锌精矿氧压浸出：　ＺｎＳ＋Ｈ２Ｓ０４＋０２＝ＺｎＳＯ４＋Ｓ＋Ｈ２Ｏ　（２）　热酸浸出液中的Ｆｅ　变成赤铁矿：　２Ｆｅ３＋＋３Ｈ２Ｏ＝Ｆｅ２Ｏ３＋６Ｈ　（３）　由以上反应可以看出，铁矾渣及热酸浸出液中　的Ｆｅｓ＋变成赤铁矿时，均会有酸产出。而锌精矿的　浸出过程为耗酸过程，因此控制合适的铁矾渣和锌　精矿的比例、反应温度、反应时间等影响因素，可以　实现锌精矿浸出、除铁和铁矾渣处理三重目标。　１．２原料性质　本研究采用国内某厂的锌精矿、铁矾渣和浸出　液。锌精矿原矿的粒度较大，３００目以下仅为　７４．６％，为满足试验要求，对其湿式球磨０．５　ｈ。球磨　后的粒度筛析结果见表１。　由表ｌ看出，３００目以下颗粒已占９９％，说明　该矿容易破碎。　铁矾渣为除铁过程中生成的，其粒度比较小，　３００目以下占９８．３％。满足试验要求，不需再球磨。　锌精矿及铁矾渣的主要元素分析结果见表２。　

收稿日期：２０１２—０７—１１　作者简介：李相良（１９８４一），男，山东德州人，硕士研究生，研究方向：湿法冶金。　

一２５—　。试验研究　中国资源综合利用　第９期　表１锌精矿湿式球磨０．５ｈ后的筛析结果　％　

表２锌精矿及铁矾渣主要元素含量　％　铁矾渣中铁的物相分析结果见表３。　表３铁矾渣中铁的物相分析　％　

铁矾渣中的铁主要是以铁矾的形式存在．其占　总铁的９４．５４％。其次是硫酸铁中的铁．占总铁的　３．２２％。　浸出液采用锌冶炼过程中的中性浸出液。其主　要成分见表４。　表４浸出液主要元素分析结果　ｇ／Ｌ　２结果与讨论　２．１反应温度的影响　锌精矿和铁矾渣的比例为１：１，各取５０　ｇ，加人　中性浸出液９００　ｍＬ，使液固比为９：１。分别在反应　温度为１５０、１６０、１７０、１８０和２００　ｏＣ条件下．反应２　ｈ。初始氧压为０．６　Ｍｐａ。　反映温度对试验的影响分别见表５、图１。　表５反应温度对试验的影响　－２６－　褂　、＿，　祷　田　１５０　１６Ｏ　１７０　１８０　１９０　２００　温度（℃）　图１反应温度对试验的影响　由表５和图１可以看出，温度是影响反应进行　的重要因素。随反应温度的升高，锌的浸出率由　５９．２９％升高至９７．３０％。这主要是因为升高温度利　于铁矾渣向赤铁矿转化反应的进行，从而提高了反　应溶液中的酸度。促进了锌精矿的浸出。但溶液中　酸度的升高，抑制了Ｆｅｓ＋的水解沉淀，使溶液中的　Ｆｅ　含量升高，不利于除铁。因此，控制溶液中合适　的终点酸度是试验的关键。当反应温度为２００　ｏＣ　时，浸出液中铁的含量达到了６．１　ｇ／Ｌ，铁的沉淀率　仅为０．５４％，浸出液终酸浓度为３７．６１　ｇ，Ｌ。显然此　酸度偏高。致使铁以离子的形式存在于溶液中。为　便于控制。设１８０℃为最佳的反应温度。　２．２铁矾渣和锌精矿配比的影响　在液固比为９：１，反应温度１８０　ｏＣ，反应时间４ｈ，　初始氧压为０．６　Ｍｐａ的条件下，进行了铁矾渣和锌　精矿的配比试验。试验结果见表６。　表６铁矾渣和锌精矿的配比对试验的影响　

由表６看出，改变锌精矿和铁矾渣两者的配比　对浸出液终酸的影响不明显，从而使锌的浸出率和　铁的沉淀率变化不大。当只加入铁矾渣时，铁矾渣　中的锌有９７．３８％被浸出，这主要是由于铁矾渣中　的锌主要为可溶性的锌．较易浸出。在锌精矿和铁　矾渣加入量为１：２时，锌的浸出率为９１．０４％．渣含　锌较低为１．９％，溶液中的铁含量＜２　ｇ，Ｌ。综合考虑　

∞　舳　∞　∞　加　Ｏ　第９期　李相良：铁矾渣和锌精矿混合浸出试验研究　。试验研究　锌的浸出率和铁的沉淀率．当锌精矿和铁矾渣的配　比为１：２时，结果最优。　２－３反应时间的影响　锌精矿和铁矾渣的加入量为３３．３　ｇ和６６．６　ｇ，　液固比为９：ｌ，初始氧压为０．６　Ｍｐａ．在１８０￣Ｃ的条件　下，考察反应时间为１、２、３、４和５　ｈ，试验的影响结　果分别见表７、图２。　表７反应时间对试验的影响　

由表７和图２看出。随反应时间的延长，锌的　浸出率会提高，铁的沉淀率降低。这主要是由于延　长反应时间利于铁矾渣向赤铁矿转化反应的进行，　进而放出更多的酸。当反应时间为４　ｈ时，锌的浸　出率达到９１．０４％，铁的沉淀率为８１．３３％。继续延　长反应时间至５　ｈ，锌的浸出率提高到９１．３５％。铁　的沉淀率为８０．９２％，变化不明显。综合考虑，反应　时间为４　ｈ较为适宜。　

３结论　通过对反应温度，铁矾渣、锌精矿的配比及反　

。广而告之　

料　蟮　、－一　褂　

羽　赂　

２　３　４　５　反应时ｌ司（ｈ）　图２反应时间对试验的影响　应时间等因素影响的研究．得出了铁矾渣和锌精矿　混合浸出的最佳工艺条件。当反应温度为１８０℃，铁　矾渣、锌精矿的配比为２：１，浸出４　ｈ，锌的浸出率可　达到９１．ｏ４％，铁的沉淀率为８１．３３％。对锌冶炼过　程中产生的铁矾渣的综合利用具有指导意义。　

参考文　献　１梅光贵，王德润，周敬元，等．湿法炼锌学［Ｍ］．长沙：中南大　学出版社，２００１．　２陈家镛，杨守志．湿法冶金的研究与发展［Ｍ］　Ｅ京：冶金工　业出版社．１９９８．　（责任编辑／陈　军）　

《现代铸铁》杂志征订启事　《现代铸铁》杂志（双月刊）创刊于１９８１年，由　中国机械工程学会与无锡一汽铸造有限公司联合　主办，国内外公开发行。主要内容为黑色金属的材　料研究、工艺试验、车间技术改造、计算机技术应　用、国内外情况介绍，以及设备、仪器、环保、检测、　管理等信息报导，并侧重报道国内外铸铁领域的先　进科技成果、应用技术、生产及管理经验和信息动　态。适合铸造、冶金、热处理等热加工专业的管理干　部、技术人员，以及大专院校师生阅读。　《现代铸铁》全年６期，双月末２５日发行，每本　定价１２元．全年定价７２元。读者可在全国各地邮　局直接订阅。邮发代号：２８—１７８；错过邮局订阅时间　者也可向编辑部订阅。　地址：江苏省无锡市惠山经济开发区北惠路５５号　邮编：２１４１７４　联系人：诸文峰　电话：０５１Ｏ一８１８８１７８８—８６７５　传真：０５　１０—８５４３５３３２　Ｅ－ｍａｉｌ：ｌａｏｗｕｘｉ２０１０＠ｇｍａｉｌ．ｔｏｍ　

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