高硅锌精矿的处理方法

有色冶炼N国外工程技术M7<M

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高硅锌精矿的处理方法

何洪涛摘译

株洲冶炼厂"湖南株洲!

摘(

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要)介绍了处理高硅锌精矿的方法*锌精矿中的二氧化硅在焙烧时反应生成硅酸锌"在浸出时溶

于硫酸溶液中"然后缓慢沉淀析出*如果工艺条件控制不当"析出的胶态氧化硅可能形成无法过滤的胶体*根据试验结果认为"应通过加速沉淀析出反应的方法"控制浸出反应槽中二氧化硅浓度+,-最.!/佳浓度为+%-本文提出的方法可以使二氧化硅以易于液固分离的形式沉淀"无需添置大型过滤设.’*/备"并且通过向浸出反应槽加入经预先调整0来控制浸出液较低的二氧化硅浓度*12%含量的混合物"

关键词)高硅锌精矿3焙烧3浸出3液固分离3沉淀(

中图分类号)4(6$78&7%5

文献标识码)9(

文章编号)$(&&%:6;#7!%&&$’&7:&&7<:&7

$前言

在锌的湿法冶金过程中"当处理高硅锌精矿时"会遇到浸出渣液固分离的问题*当工艺条件控制不当时"溶解在硫酸溶液中的二氧化硅会形成胶体"使浸出渣的液固分离变得困难3甚至有时整个矿浆都成为胶体而无法处理*因此就需要大型浓密机?压滤机等液固分离设备*根据这一情况"有必要研究使溶解的二氧化硅以易于液固分离的形式沉淀的技术*

本文提出的方法"利用了二氧化硅在硫酸溶液中的某些性质"从而可以有效地处理含硅高的锌精矿*

究液固分离特性及锌的浸出率变化情况*图$表示

GH值对浸出渣的沉降速度和锌的浸出率的影响*从图中可以明显看到"在G参数8,左右时"H值为%

发生很大变化*用K射线衍射分析法测量浸出渣的密度"当G8,时"H值高于%BC012#在浸出渣中的%含量呈峰值3相反"当G8,时"H值小于%BC012#则%无峰值*进一步用电子显微探针分析法对在GH值小于%发现二氧化8,时得到的浸出渣进行了分析"硅是溶解后又沉降下来的*从试验结果得出的结论是L当G焙砂中的B8,时"H值小于%C012#溶解并%

以液固分离特性差的二氧化硅胶体形式沉降下来

"

%试验

@8A焙砂浸出试验

在焙烧炉中"精矿中的二氧化硅按下列反应式生成BC012#*%

D7.%BC02%%BC2D012%

EBC2D02%EBC012#%

!$’!%’

BC012#易溶于硫酸溶液中*如果工艺条件控%

制不当"溶解的二氧化硅会形成胶体"并对浸出渣的液固分离产生负面影响*为弄清其成因"进行了焙砂浸出试验*试验温度为=在不同的溶液G&F"H值下将含%以研&IB&&-."C012#的$/焙砂浸出#J%

译者简介)何洪涛!男"湖南株洲人"助理工程师*($;=#>’"收稿日期)%(&&&:$%:%,

图AGH值对浸出渣的沉降速度

和锌浸出率的影响

@8@二氧化硅在硫酸溶液中的行为

焙砂中的二氧化硅按反应式!溶解在硫酸溶7’液中"然后按反应式!沉淀析出并达到一个平衡浓#’

高硅锌精矿的处理方法HH何洪涛摘译$::>年8月第0期G0@G

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII度!

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试验结果表明反应式,易于进行1但是1反应式,0-(-的速度比浸出反应速度慢1因此二氧化硅以过饱和浓度存在1见图$当二氧化,-!可得出这样的结论2.硅变得过饱和时1将优先以胶体形式从溶液中析出1从而对液固分离特性造成不利影响!为了量化二氧以改善浸出渣的沉降特性!

697改善液固分离性能的试验

由反应式,的浸出速率和30-%&’$浓度最大值4反应式,的沉淀析出速率决定!从图$可以看(-,-5

到1当提高反应式,的转化速率时1(-3%&’$浓度最大值4可降到一个较低值!通过这种分析1对影响沉淀析出速率的各种参数进行了研究!

$909>最佳工艺条件控制

研究了?*值和温度对析出反应的影响!试验

化硅过饱和参数1将二氧化硅在溶液中的最高含量定义为3%&’$浓度最大值4

!,.-析出速度慢时示意图,5

-析出速度快时示意图图6%&’$浓度与溶液停留时间之间的关系图0给出3%&’$浓度最大值4

与浸出渣沉降速率之间的关系!从图中看到1当3%&’$浓度最大值4升高时1浸出渣沉降速率则下降1特别是当3%&’$浓度最大值4达到89:;<=时1整个矿浆将成为胶体!试验结果表明1如果使3%&’$浓度最大值4

变小1可图73%&’$浓度最大值4

对浸出渣沉降速度的影响

在@:A下进行1用锌电解废液溶解"#$

%&’(得到B;<=%&’$浓度的溶液!浸出渣过滤后1滤液保持特定温度并用"#’,超高级试剂-调节到特定的?*

值1试验结果见图(

!

图C?*值和温度对%&’$沉淀

析出速率的影响

从图中可以看到1要提高二氧化硅在稀硫酸溶液中的析出速率1则应提高?*值!另外1在?*值变化范围很小的情况下1通过提高温度也能加快二氧化硅的析出反应!

$909$加入晶种试验说明1提高?*值和升高反应温度都有助于二氧化硅的析出反应!但是1在工业生产上1要求?*值控制在较小的变化范围内1加之提高溶液温度需消耗大量的热能1所以试验结果很难得到实际应用1因此1需寻找浸出高硅焙砂的新途径!如果将沉淀析出的%&’$作为晶种加入溶液中1可能会有助于反应式,(-的进行1试验结果见图,B-!从图中可以看到1晶种的加入的确加速了沉淀反应1使3%&’$浓度最大值4减小!晶种的添加对析出过程有利1并且在反应温度较低和?*值变化范围很大的情况下都能发挥作用!

进一步试验表明1在热酸浸出过程中所用的高酸浓度下,*$%’(D8:E>$:;<=-加入晶种1也有明显作用!试验在F:A下进行1

用一定浓度的硫酸溶

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成功地控制56值.在长达/个月的中间厂生产中-在未加入晶3(.必须指出的是-56值变化范围为)

种的条件下-3(将会极大地影响液固分56值相差)

离特性.中间厂试验在8控制5)9下进行-6值范围(处理含#在不加晶种3:;&3<-3:=的焙砂-$%&/

的条件下浸出渣的沉降性能并未恶化.然而-由于实际生产上要求5加6值控制在较小的变化范围内-之提高溶液温度需消耗大量的热能-所以在这些条件下该工艺在工业上应用受到限制.要改善浸出渣图!晶种添加对"#$%&浓度最大值’

的影响液溶解()*+,可溶#$%&-然后将()*+,不溶#$%&作为晶种加入溶液中.试验结果见图/.从图中可以明显看出-无论溶液酸浓度高低-晶种的添加均能改善浸出渣的液固分离性能.

图0硫酸浓度对沉降速率的影响

1讨论

234生产实际应用

进行了一项如何将试验得到的结果与实际生产结合的课题研究.

上述试验表明-影响高硅锌精矿的浸出和过滤的主要因素是反应槽里的"#$%&浓度最大值’.控制56值7温度和加入晶种是降低该浓度值的唯一办法.由此得出-溶液在反应槽里停留时间较长-"#$%&浓度最大值’则会有所降低.但另一方面-要延长停留时间-则需要大容积的槽罐-这意味着需较大的设备投资.所以-以下就如何控制56值和温度以及晶种的加入予以详细讨论.

正确控制56值有利于#$%&的析出反应.但是-在高温和矿浆密度大的情况下-很难控制好溶液

的沉降性能-加入晶种的方法则显得更具吸引力.图>是一段中性浸出工艺的示意图.如果从工序以外加入不溶#$%&作为晶种-浸出渣的产出量势必会增加.因此-应有效利用沉淀析出的#$%&-将浓密机的底流作添加剂部分返回到工序前段.但是-当浸出渣中#$%&浓度低或#$%&净含量不足时-这部分沉淀析出#$%&的循环则不起作用.要做到浸出渣液固分离特性好-并且沉淀析出#$%&浓度不变-需满足以下的条件?

晶种中不溶#$%&的净含量+以@A&

#$%B存在的可溶#$%&净含量C)

3

1图D#$%&晶种加入示例

此外还发现-EFGH*渣I来自热酸浸出工序J中二氧化硅含量高-也可用作晶种.它可在不同的酸浓度下使用-因此-在浸出渣处理的每道工序均能适用.

在热酸浸出过程中-混合有含二氧化硅沉淀物的中性浸出渣.该二氧化硅沉淀物是在比热酸浸出过程56值高的溶液56值下形成的.试验发现-中性浸出渣中的二氧化硅在高酸浓度下不溶解-而只是起晶种的作用-加速沉淀析出反应K即在高温高酸浸出过程中-只要满足式I<J的工艺条件-无需添置特殊设备.即使反应槽中#$%&浓度升高-通过提高热酸浸出工序浓密机的底流循环流量-也能满足上述条件.

I下转第B&页J

9999999999999999999999999999999999999999999999999上接第/:,页;应用于实际生产1并且在传统锌湿法冶金流程中无

通过调整絮凝剂的种类3用量和配比1可进一步

改善液固分离特性2在jDBJ#0公司的大力协助下1

找到了加入晶种的最佳条件2

+结论

通过利用二氧化硅在硫酸溶液中沉淀的某些特

性1找到了处理高硅锌精矿的有效办法2这项工艺可须做大的调整2锌冶炼企业今后需要处理不同杂质含量3不同种类的锌精矿1本文提出的工艺能够处理高硅锌精矿1而工厂设备无须大的变动2王永慧校