硫酸烧渣的综合利用研究

第２６卷第１期　２０１０年２月　有色矿冶　

Ｎ０Ｎ—ＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＩＮＩＮＧ　ＡＮＤ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｖｏ１．２６．№１　

Ｆｅｂｒｕａｒｙ　２０１０　

文章编号：１００７—９６７Ｘ（２０１０）０１—００２４—０４　硫酸烧渣的综合利用研究　

马　涌　，路殿坤　，金哲男　，李斌川　［１．山东黄金矿业（莱州）有限公司精炼厂，２６１４４１；２．东北大学材料与冶金学院有色所，１１０００４］　摘要：采用盐酸一氯化钠体系对硫酸烧渣中的有价金属进行浸出了探索性浸出试验研究，并对　浸出脱硫效果进行了跟踪研究。根据正交试验的结果分析，得到了Ｐｂ、ｚｎ和鲰金属浸出　和脱硫的最优化条件。对最优条件下的试验结果进行估算，同时对该最佳条件进行了验　证性实验。验证实验所得的Ｐｂ、ｚｎ和Ａｇ金属的浸出率和脱硫率与估算结果吻合良好。　关键词：硫酸烧渣；银；锌；浸出；脱硫　中图分类号：ＴＤ９２６．４　文献标识码：Ｂ　

Ｌ——Ｌ　１　日ＩＪ　舌　

某硫酸厂采用铅锌选矿厂尾矿浮选出的硫铁矿　为原料，年产硫酸４万ｔ。１３焙烧硫精矿约１００　ｔ，产　出的硫酸烧渣也约有１００　ｔ，渣中有价元素及硫的定　量分析结果见表１，半定量分析结果见表２。　表１烧渣试样中主要有价元素分析　

Ｎｏ．　组分　结果　单位　

样品：烧渣；分析方法：Ｏｘｉｄｅ—ｃｐ３０一ＢＮＣＯ；模式：厚样　根据定量分析结果，该烧渣中铅、锌和银等有价　

金属具有提取价值。从表２可知，该烧渣含铁较高，　约为５７％。因此针对该渣的综合利用应该主要考　虑生产铁球团。但作为铁精粉要求Ｓ＜０．５％，ＴＦｅ　

＞６０％＿１　Ｊ，因此其含硫量超标。从黄铁矿烧渣中去　

除元素Ｓ，使其含量低于０．５％有以下一些处理方　法。意大利蒙特卡梯尼厂采用磁化焙烧一磁选一球　团法来生产铁精粉，从沸腾炉出来的烧渣经磁选以　后，含铁量可从４９％提高到６７％，铁的回收率为　９４％。此外，美国田纳西州铜公司采用残硫燃烧烧　结法，德国鲁奇和杜依斯堡厂采用高温氯化挥发一　竖炉球团法，日本同和矿业公司冈山厂采用硫酸化　焙烧一水浸一烧结法等都取得了不错效果　。我　国也对烧渣制取铁精粉进行了试验研究，一般采用　磁选、重选或磁一重联合流程等对烧渣进行选矿，达　到富铁降硫的目的　Ｊ。这些方法多为火法与选矿　联合工艺，均为炼铁原料脱硫研究，没有兼顾有价金　属的提取。　氯化浸出法在硫酸烧渣中有价金属的提取方面　研究较多，效果较好　Ｉ５　Ｊ。若能在生产球团原料之　前采用某种湿法冶金的方法，将其中的有价金属提　取出来，同时除去多余的元素硫是最为理想的选择。　这将会极大地提高资源的利用率和经济效益，因此　针对该烧渣中的有价元素进行提取和脱硫试验研究　具有重要的意义。　

２实验　（１）实验原料：本实验的硫酸烧渣取自硫酸厂，　该厂烧渣与收集的烟尘混合在一起，烧渣较干，粒度　较细，经过进一步烘干、称重后保存于干燥皿中，用　于化验分析与试验研究。　（２）主要的实验仪器及化学试剂：　

收稿日期：２００９—０８—１３　作者简介：马涌（１９７２一），男，河南扶沟人，本科，冶金工程师，从事黄金精炼技术研究及管理工作。　第１期　马涌等：硫酸烧渣的综合利用研究　２５　仪器：ＤＺＴＷ调温电热套５００ｍＬ，北京市永光明　医疗仪器厂；　ＩＲＷ　２０　ＤＺＭ无级调速搅拌机，德国ＫＡ￣集团　公司；　试剂：氯化钠，过氧化氢３０％，盐酸均为分析纯。　（３）试验方法及程序：　将一定量的矿样与浸出液介质混合后，升到所　需的温度，搅拌并加入所需的氧化剂进行浸出试验，　浸出结束后经过滤洗涤后，将滤饼称重并送去化验　铅、锌和银。根据浸出前后固相化验的结果计算金　属的浸出率。金属元素化验分析采用ＡＡＳ法测定。　

３实验结果与讨论　３．１　试验方案的设计与结果　参考国外类似焙烧矿的浸出方法　，采用相似　的ＨＣ１一ＮａＣ１一Ｈ　Ｏ　浸出体系作氧化浸出试验研　究。对影响铅、锌、银浸出率和脱硫深度的因素进行　优化试验。试验采用Ｌ，　（４　）正交表设计试验，每次　实验用硫酸烧渣量为５０　ｇ，试验考察的主要因子及　水平见表３，根据Ｌ。　（４　）正交试验表设计的试验方　案及试验后计算出的铅、锌和银的浸出率和脱硫率　见表４。　表３　Ｌ，　（４　）正交试验的因子水平表　因子　水平　ｌ　２　３　４　氯化钠　双氧水　ｃ‘盐酸　Ｄ（￣ｆ，．［Ｎｔｚｇ）　度　ｖ－／Ｌ　ｍＬ　ｍＬ　ｏｃ　ｌ５Ｏ　３．９３　２　５　２００　７．８５　５　２５０　Ｉ１．７８　７．５　３ｏ０　ｌ５．７０　ｌ０　２０　４０　６ｏ　８０　

３．２铅、锌、银浸出及脱硫正交试验结果的极差分析　对于烧渣中铅的浸出来说，浸出率最差也在　９２％以上，浸出效果非常好，而最好的浸出率也不超　过９５％。由此可见，烧渣中的铅很容易在本溶液体　系中浸出，因此在本实验的因子水平范围内，浸出条　件不必优化。　关于锌的浸出，在Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ各因子中，对锌　浸出率影响的主次顺序为Ｅ（２５．８５）＞Ｂ（１８．６０）＞　Ｃ（１６．５）＞Ｄ（１２．１３）＞Ａ（７．６８），其最佳条件组合　为Ａ３ＢｌＣ４Ｄ４Ｅ３。锌的浸出率波动在１８％～６４％　之间，可见浸出因子水平的变动对浸出率的影响十　分显著，所以有必要对锌的浸出条件进行分析和优化。　对于银的浸出，在Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ这５个因子中，　对银浸出率影响的主次顺序为Ｅ（１４．８８）＞Ａ（８．２）　＞Ｄ（６．８８）＞Ｃ（６．７８）＞Ｂ（６．５３），其最佳条件组合　为Ａ４Ｂ４Ｃ４Ｄ２Ｅ３。银的浸出率波动在２４％～６２％　之间，可见因素水平的变动对浸出率的影响十分显　著，有必要对银的浸出条件进行分析和优化。　对于硫的脱除来说，在Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ这５个因　子中，对脱硫率影响的主次顺序为Ｅ（０．７３）＞Ｄ　（０．６６）＞Ｂ（０．６１）＞Ｃ（０．２６）Ａ（０．２３）＞，其最佳　条件组合为Ａ４Ｂ１Ｃ３Ｄ２Ｅ３。硫的含量波动在　０．１５％～１．７９％之间，可见因素水平的变动对脱除　率的影响十分显著，有必要对硫的脱除条件进行分　析和优化。　３．３最佳浸出工艺条件的选择与论证　３．３．１金属浸出率及经济性的的比较　（１）铅的浸出率均高于９２％，且最高不超过　９５％。因此各因素对铅的浸出影响不够显著，因此　在金属提取的技术条件优化时可以将其放在次要地　位考虑，甚至不用考虑。　（２）锌的浸出率比较低，波动在１８％～６４％之　间，可见浸出条件对锌浸出率的影响十分显著。锌　浸出的最佳工艺条件是：Ａ３Ｂ１　Ｃ４Ｄ４Ｅ３。　（３）银的浸出率波动在２４％～６２％之间，其波　动范围与锌类似，浸出条件对浸出效果的影响也很　显著。银浸出的最佳工艺条件是：Ａ４Ｂ４Ｃ４Ｄ２Ｅ３。　（４）硫的脱除波动范围很大，浸出条件对脱除　效果的影响十分显著。银浸出的最佳工艺条件是：　Ａ４Ｂ１　Ｃ３Ｄ２Ｅ３。　在金属浸出中要兼顾锌和银两种金属的回收，　每吨烧渣中的银和锌价值相当，在浸出条件的确定　上，应该以药剂消耗和成本较低为主。同时硫的最　佳脱除条件与银的浸出很相近，而且由于银的价值　略高于锌，因此在条件冲突时可优先考虑银的回收　和硫的脱除。　３．３．２浸出条件的选择与论证　Ａ：氯化钠浓度的选择：氯化钠浓度为２５０　ｇ／Ｌ　时（３水平），锌的浸出率最高，在此条件下银的浸出　率与最佳条件３００　ｇ／Ｌ的结果相比变化不大，而对　于脱硫来说属于次要因素。因此可以选择浸出液的　氯化钠浓度为２５０　ｇ／Ｌ。　Ｂ：双氧水用量的确定：锌和银浸出的最佳双氧　水用量分别处于ｌ水平和４水平，即锌的浸出不需　要太多的双氧水，３．９３　ｍＬ／５０　ｇ渣（相当于７８．６　Ｌ／ｔ　渣），而银的浸出双氧水需要最高，达到ｌ５．７２　ｍＬ／　５０　ｇ渣（相当于３１４．４　Ｌ／ｔ渣），但银的浸出在双氧　水最低时效果与最高时相差不大。同时硫的脱除与　锌的浸出最佳双氧水用量相同，因此选择最低的双　氧水用量，即７８．６　Ｌ／ｔ渣。　２６　有色矿冶　第２６卷　Ｃ：盐酸用量的确定：浸出锌和银时盐酸的最佳　用量均为４水平的最高值，而且盐酸剂量对脱硫属　于次要因素，因此选盐酸用量为最高水平，相当于　２００　Ｉ／ｔ渣。　Ｄ：液固比的选择：浸出锌和银的最佳液固比分　别为４水平和２水平，即Ｌ／Ｓ分别为６和４。但液　固比对锌的浸出影响是相对次要的因素，而对于银　的浸出来说略微重要一点，但对于脱硫十分重要，因　此可取２水平，即选择液固比为４。　Ｅ：浸出温度的选择：从锌和银的浸出来看，温　度处于３水平最佳，这一点与脱硫条件相同，此时温　度为６０℃，因此选择最佳的浸出温度为６０℃。　因此，从多金属浸出和脱硫综合考虑来看，可将　最佳浸出工艺条件定为：Ａ３Ｂ１Ｃ４Ｄ２Ｅ３，即：氯化钠　浓度２５０　ｇ／Ｌ；双氧水用量３．９３　ｍＬ；盐酸用量１０　ｍＬ；液固比为４；浸出温度为６０℃。　

３．４最佳浸出工艺条件下的浸出率估算与验证性　实验　３．４．１　最佳条件下铅、锌和银浸出率数值的估算　按照前面选定的最佳实验条件：Ａ３Ｂ１Ｃ４Ｄ２Ｅ３，　根据模型。６　Ｘ优＝Ｘ＋ＡＸＡ３＋ＡＸＢｌ＋ＡＸＣ４＋ＡＸＤ２　＋ＡＸ睇，式中△ｘ∞是Ａ因子为３水平时的平均浸　出率减去均值Ｘ；同理，ＡＸＢｌ、ＡＸｃ４、ＡＸ。　和ＡＸＥ３　分别为Ｂ４、Ｃ４、Ｄ４和Ｅ３水平下的平均浸出率减去　ｘ。由以上公式分别计算计算可得Ｘ　优＝９５．２８％，　Ｘｚ　优＝７０．７０％和ＸＡ　优＝６４．１５％，Ｘｓ优＝０．４５％。　

３．４．２最佳条件下浸出铅、锌和银的验证试验　取烧渣试样５０　ｇ，用蒸馏水配置成２００　ｍＬ浓度　为２５０　ｇ／Ｌ的ＮａＣ１溶液，加入双氧水３．９３　ｍＬ置于　烧杯中，加入浓ＨＣ１　１０　ｍＬ，将矿样溶于其中，６０℃　搅拌浸出１　ｈ。浸出结果及与估算值的对比见表５。