【正文】 鋅焙砂熱酸還原浸出赤鐵礦法沉鐵提取鋅銦半工業(yè)試驗研究報告來賓冶煉廠質量體系文件鋅焙砂熱酸還原浸出赤鐵礦法沉鐵提取鋅銦半工業(yè)試驗研究報告鋅焙砂熱酸還原浸出赤鐵礦法沉鐵提取鋅銦半工業(yè)試驗研究報告前言廣西華錫集團股份有限公司是我國特大型金屬礦產(chǎn)資源基地，擁有大廠錫銻銦鋅鉛銀多金屬資源，集團以產(chǎn)錫為主，綜合回收銦、鉛、銻、鋅、銀、鎘、鉍等多種金屬，現(xiàn)已形成年采選250萬噸礦石、80噸銦、4萬噸鉛銻、6萬噸鋅、70噸銀的生產(chǎn)能力。華錫集團擁有得天獨厚的礦產(chǎn)資源，其中銦儲量居世界第一位，錫儲量約占全國總量的三分之一，鋅占廣西總量的60%強，居全國第二位，銻名列全國前茅，同時富含鉑、釕、鈀、鎵、鍺、鉈等可綜合回收的稀貴、稀散金屬元素。來賓冶煉廠是廣西華錫集團股份有限公司下屬主要冶煉生產(chǎn)企業(yè)之一，是國家大型有色冶煉基地，現(xiàn)有錫冶煉和鋅銦冶煉兩大系統(tǒng)，主要產(chǎn)品有錫錠、鋅錠、銦錠、硫酸等。其中鋅銦系統(tǒng)是目前世界上最大的銦冶煉基地，除生產(chǎn)銦錠外，同時可生產(chǎn)鋅錠6萬噸，硫酸12萬噸。，％，%），％，%~%、%~%、%~%、%~%、Ag80~150g/t，精礦中的銅、鎘、錫、鉛、銀和鐵也是可以利用的資源。每年處理的鋅精礦含銦大約80 t。該鋅精礦具有銦品位高，鋅品位低，鐵品位高的特點，因而在提取鋅的過程中，回收銦與除鐵是工藝流程選擇的關鍵。目前鋅系統(tǒng)采用沸騰爐焙燒脫硫—熱酸浸出鐵礬法沉鐵銦—凈化—電積的濕法冶煉技術，來賓冶煉廠鋅冶煉系統(tǒng)是為了處理大廠礦區(qū)產(chǎn)出的含F(xiàn)e高達14%~18%，含In 800~1200g/t的鋅精礦而建設、有其專門的工藝特點。為適應精礦含鐵、銦高的特點，解決鐵與鋅的分離以及銦的有效富集是浸出工藝技術關鍵?，F(xiàn)在，鋅焙燒砂浸出采用“熱酸浸出鐵礬法沉鐵銦”工藝，獲得較高的鋅浸出率，同時，鐵和銦一起沉淀富集到鐵礬渣中。含銦鐵礬渣通過回轉窯還原揮發(fā)富集鋅銦到煙塵，高銦煙塵再通過“浸出—萃取—反萃—置換—電解”提取銦。經(jīng)過10年的生產(chǎn)實踐，現(xiàn)有提鋅、銦的工藝流程存在明顯的不足，表現(xiàn)為：1) 鋅精礦高鐵低鋅的特點，采用熱酸浸出――鐵礬法除鐵，鐵礬渣渣量大（礬渣渣率45%），含鋅高，鋅損失大，％~90%。2) 銦回收系統(tǒng)流程長，銦的冶煉回收率低，生產(chǎn)成本高，目前以礬渣為原料計算的銦冶煉回收率只有70％左右，同時噸銦的成本高。3) 鐵礬渣中含有大量的硫酸根，在回轉窯還原揮發(fā)過程中鐵礬渣分解出二氧化硫有害氣體，濃度在11000～13000mg/m3。4) 鐵礬渣回收銦過程，需要將大量含水高的鐵礬渣干燥，然后在回轉窯中高溫還原揮發(fā)，焦炭消耗量大，能耗高。 5) 銦在回轉窯還原過程中揮發(fā)的不徹底，渣中仍含有200～400g/t的銦，同時還原揮發(fā)后得到的氧化鋅煙塵在酸浸過程中的酸浸渣含銦也有2000~3000g/t，使得銦分散，一部分難以回收利用。為克服上述不足，對鋅浸出工藝和提銦工藝進行了不同的試驗研究，如“熱酸浸出還原針鐵礦法”工藝、“熱酸浸出EZ法”工藝、熱壓酸性選擇性浸出工藝以及北京礦冶研究院已經(jīng)進行研究的“熱酸浸出還原赤鐵礦法”工藝等。從各自的試驗結果比較，“熱酸浸出還原赤鐵礦法”解決了現(xiàn)有的礬渣揮發(fā)產(chǎn)生的二氧化硫問題造成的環(huán)保問題，同時，鋅銦冶煉回收率也比現(xiàn)有工藝高，特別是銦的回收率提高的幅度在15%以上，鋅精礦中的鐵可以轉化為赤鐵礦加以資源化利用?！盁崴峤鲞€原赤鐵礦法”具有一定的技術優(yōu)勢。但該工藝也存在著工藝流程較長、熱酸浸出和還原兩個作業(yè)環(huán)節(jié)要求95℃的高溫常壓，蒸汽消耗量大等缺點。在充分考慮利用“熱酸浸出還原赤鐵礦法”試驗研究獲得的技術成果和保持其技術先進性的基礎上，為了進一步簡化該工藝流程，基于熱酸浸出和還原兩個作業(yè)環(huán)節(jié)要求95℃的高溫常壓的相近工藝條件，冶金研究室于2009年開展了鋅焙砂中性浸出中浸渣熱酸還原浸出小型試驗。即在熱酸浸出過程中同時加入硫化鋅精礦對Fe3+進行還原成Fe2+，小型試驗取得了預期的效果，熱酸還原浸出小型試驗結果表明，鋅焙砂經(jīng)過中性浸出和熱酸還原浸出，鋅總浸出率92% ，銦浸出率80%，熱酸還原浸出鐵的浸出率80%，熱酸浸出液含F(xiàn)e3+~，%，%。為簡化熱酸浸出——還原赤鐵礦工藝，實施熱酸浸出與還原兩個工序合并為一個工序奠定了理論基礎。為了考察從鋅焙砂的整個“熱酸還原浸出——赤鐵礦法”工藝全流程中性浸出、熱酸還原浸出、預中和、沉銦、赤鐵礦法沉鐵等5 個工序的匹配融合，為現(xiàn)有的“熱酸浸出——鐵礬法沉鐵銦”浸出工藝改造為“熱酸還原浸出——赤鐵礦法”浸出工藝提供工程設計依據(jù)。為來賓冶煉廠鋅銦冶煉系統(tǒng)擴建工程的設計提供有效的工藝參數(shù)和設備選擇參數(shù)。具體為：（1） 通過連續(xù)運行，檢驗工藝流程的可靠性。（2） 確定中性浸出的鋅浸出率、中性浸出的渣率。（3）確定熱酸還原浸出的鋅精礦消耗率、鐵還原率、浸出渣產(chǎn)出率。（4） 確定熱酸浸出液預中和的低鐵氧化鋅消耗量。（5）考察氧壓赤鐵礦法沉鐵的氧氣消耗量、鐵渣產(chǎn)出率、鐵渣質量。（6） 考察中和沉銦渣的含銦品位和銦渣產(chǎn)出率。（7） 確定工藝流程各工序廢電解液投入比例與物料平衡關系。（8） 對中和沉銦渣進行酸性浸出小型試驗，考察其浸出的效果。（9）跟蹤Cu、Cd的走向。（10） 考察還原浸出渣的成分組成、粒度分布。（11）試驗確定高壓反應釜氧壓赤鐵礦法沉鐵的設備處理能力。（12）考察赤鐵礦法沉鐵得到的赤鐵礦的成分組成、開展小型試驗探索其資源化利用的方向。（13）考察雜質As、Sb在流程的分布情況。（14）測定各種渣的沉降速率、過濾速率。（15）探索預中和液使用離子交換樹脂纖維提銦工藝試驗 試驗原料試驗投入的原料有硫化鋅精礦、鋅焙砂和鋅煙塵、低鐵氧化鋅煙塵、次氧化鋅煙塵主要化學成分見表21，Zn%Fe%In%As%Sb%Cu%Cd%S%鋅煙塵1鋅煙塵2鋅焙砂1鋅焙砂2鋅精礦1鋅精礦2低鐵氧化鋅次氧化鋅原理（略）4 、 試驗工藝流程 鋅精礦 沸騰爐 煙氣 制酸 廢電解液 鋅焙燒砂、軟錳礦 中性浸出 沉淀濃密 中上清液 廢電解液 硫化鋅精礦 中浸濃密底流 熱酸還原浸出 浸出渣 還原浸出液 低鐵氧化鋅 浮選 低鐵氧化鋅 預中和 硫精礦 尾礦 中和沉銦 預中和底流 煙化爐 富銦渣 鋅鐵溶液 工業(yè)氧氣 （小型浸出試驗） 水淬渣 氧化鋅塵 赤鐵礦法沉鐵 沉鐵后硫酸鋅溶液 赤鐵礦渣 洗滌除水溶性鹽 干燥 煅燒轉型 鐵精礦 鐵紅產(chǎn)品 圖41 “熱酸還原浸出—赤鐵礦法”鋅浸出工藝流程試驗設備 浸出設備試驗浸出過程所使用的攪拌槽、溶液貯運設備為非標準設備攪拌槽使用不銹鋼板焊制，攪拌槽內(nèi)配置不銹鋼盤管，用以間接加熱礦漿。 液固分離設備液固分離設備采用橡膠廂式壓濾機、溶液和礦漿轉移使用不銹鋼泵。 反應釜赤鐵礦法沉鐵使用的反應釜為600升容積的4 室臥式釜，釜外殼使用16Mn鋼，釜內(nèi)壁襯以鈦合金；反應釜加熱系統(tǒng)采用單獨的導熱油加熱箱，再以熱油循環(huán)到反應釜夾套對反應釜間接加熱反應介質。反應釜的溫度控制系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)組成：（1）導熱油溫度控制，通過溫度控制儀、固態(tài)繼電器調(diào)節(jié)加熱導熱油的電加熱管的給入電功率大小，實現(xiàn)對導熱油溫度的自動控制。（2）反應釜內(nèi)反應介質的控制，通過溫度控制儀、電動三通分流調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)給入反應釜夾套的高溫導熱油流量大小，實現(xiàn)對反應釜反應介質的控制。反應釜四個室分別設有四個雙層三葉槳式攪拌軸，攪拌槳直徑250mm。 反應釜給料設備——隔膜計量泵采用重慶水泵廠有限責任公司生產(chǎn)的LJ3M160/，過流部分材質：鈦材。電機: YB90L4V1 功率:。附試驗主要設備表于表41。試驗主要設備表 表51序號設備名稱規(guī)格材質臺數(shù)備注1攪拌浸出槽， m3不銹鋼3非標設備2耐酸泵28．8m3/h，H=25m不銹鋼23箱式壓濾機FHBMJ8/600，過濾面積8m2，復合橡膠3半自動4礦漿泵28．8m3/h，H=50m1Cr18Ni94外購5電解液貯槽， m3A3鋼+內(nèi)襯玻璃鋼1非標設備6中浸液貯槽， m3A3鋼+內(nèi)襯玻璃鋼1非標設備7還原浸出液貯槽， m3A3鋼+內(nèi)襯玻璃鋼1非標設備8反應釜溶液預熱裝置， m3不銹鋼1外購9沉銦后液貯槽， m3A3鋼+內(nèi)襯玻璃鋼1非標設備10除鐵后液貯槽， m3A3鋼+內(nèi)襯玻璃鋼1非標設備11清液泵26m3/h，H=15m1Cr18Ni9512高壓反應釜600L，四室鈦+16Mn1外購13隔膜計量泵160L/h316L1外購14玻璃鋼貯運罐4m3環(huán)氧玻璃鋼+鋼板1非標設備設備試驗配置圖見附表1。 浸出主流程試驗工藝技術控制參數(shù)與考察內(nèi)容 中浸始酸：57～60g/L 終點PH＝ 作業(yè)時間： 作業(yè)溫度：60℃ 還原浸出始酸：115g/L 終酸：35～40 g/L 作業(yè)溫度：95℃ 作業(yè)時間： 鋅精礦量：40%（占中浸渣量） 預中和工藝條件 溫度：50℃ 終點PH≤ 時間：考察預中過程低鐵氧化鋅煙塵的消耗量。低鐵氧化鋅煙塵和次氧化鋅兩種物料作為中和劑，考察使用不同中和劑得到的沉銦渣的含銦品位、渣產(chǎn)出率的區(qū)別。中和沉銦的技術條件：溫度：85℃ 終點PH＝ 時間： 高溫赤鐵礦除鐵考察高壓反應釜磁鐵礦沉鐵的生產(chǎn)能力。除鐵溫度：170℃ 溶液在反應釜停留時間：氧分壓： 總壓： 反應釜攪拌軸轉速340～350r/min（） 7. 試驗方法與過程控制 中性浸出將除鐵后液和廢電解液按比例配入攪拌浸出槽，打開蒸汽閥加熱溶液至60～70℃，加入鋅焙砂和鋅煙塵混合料，過程用PH試紙檢測礦漿PH值，～，繼續(xù)攪拌保溫1小時，然后停止加熱和停止攪拌，礦漿在攪拌槽內(nèi)靜置沉清3小時，用泵攪拌槽上部抽取中上清液，中浸底流留攪拌浸出槽底部，備作熱酸還原浸出原料。中性浸出指標檢測項目：中上清液產(chǎn)出率、中上清液含Zn、As、Sb等元素含量。 熱酸還原浸出向盛有中浸底流的攪拌反應槽內(nèi)加入預定量的廢電解液，啟動攪拌機，打開蒸汽閥加熱礦漿至95℃，向攪拌浸出槽緩慢加入硫化鋅精礦，維持溫度反應介質溫度95℃ 1小時，取溶液樣分析溶液含H2SO4濃度，當化驗結果顯示溶液含H2SO4濃度≤50g/L時，向攪拌槽內(nèi)補充部分廢電解液，確保再保溫反應1 小時后，反應終點溶液H2SO4濃度在45～55g/L。反應結束，用壓濾機過濾礦漿。熱酸還原浸出指標檢測項目：熱酸浸出液產(chǎn)出量、計量渣產(chǎn)出量，檢測渣的含水量、化驗其含Zn、Fe、In含量?；灍崴峤鲆汉琙n、Fe2+、Fe3+、H2SO4等元素含量。 預中和，打開蒸汽閥加熱礦漿至65℃，往攪拌槽內(nèi)緩慢加入低鐵氧化鋅煙塵，過程不斷檢測礦漿PH，再放慢煙塵加入速度，停止加入煙塵，關閉蒸汽停止加熱，停止攪拌靜置沉清。待沉清后，抽去預中和上清液到專用貯槽，底流返回浸出槽與中性浸出底流一起混合，留待熱酸還原浸出。預中和指標檢測項目：預中和液In、Zn含量。 中和沉銦，打開蒸汽閥加熱礦漿至85℃，往攪拌槽內(nèi)緩慢加入次氧化鋅煙塵，過程不斷檢測礦漿PH，再放慢煙塵加入速度，停止加入煙塵，關閉蒸汽停止加