溶剂萃取处理低品位氧化锌矿的常用方法
1酸性浸出体系
1. 1常规酸浸
一些文献报道,采用废电解液浸出氧化锌矿石中的锌时,矿石中的s}o2易进入浸出溶液并形成胶体,因而既影响了浸出渣的分离速度,又加大了如铁、钙、镁、铝等金属杂质元素的浸出率和分离难度。
而用硫酸溶液浸出低品位氧化锌矿时,通过控制矿浆pH值、添加酸量和加酸速度等工艺条件,可得到大于97%的Zn浸出率,而Si和Fe的浸出率可控制在13%和0.84%以内。尽管如此,但常规酸浸的工艺效果��尽如人意,存在如酸耗大、浸出液的锌浓度低、浸出液难以净化等缺陷。
1. 2微波酸浸
在常规酸浸体系中,常采用蒸汽加热方式提高浸出体系温度,但反应体系存在温度梯度,会影响锌的浸出率。己有研究表明,以微波对硅酸锌浸出体系进行加热,在最佳实验条件下,Zn的浸出率为99.08%,Si02和Fe的浸出率分别为0.30%和0 .10 %。
由于微波加热时的空化作用,物质内部可以同时达到高温,浸出过程中形成的硅胶H4Si04产生分解,形成固体SiO2,因此浸出渣过滤性能良好。但由于微波加热设备在工业上大规模应用时难于控制微波泄露,故该方法只停留在实验室阶段。
1. 3氧压酸浸
在1.0 MPa压力和120 ℃温度下,用氧压酸浸高硅低品位氧化锌矿时,控制矿物粒度、硫酸浓度、浸出时间及反应温度等工艺条件,可控制Si02的浸出率小于0.8%,而锌浸出率达97%以上,由于高温破坏了Si(OH)4的胶体结构,因而矿浆的过滤性能良好。采用氧压酸浸工艺处理高硅氧化锌矿,可有效避免硅大量溶出形成Si(OH)4,改善了渣液分离,但在工业生产上,因反应器的投入较大,且高温提高了常压酸浸难于浸出的金属杂质,所以浸出液的净化难度增大。
1. 4两段逆流酸性浸出——萃取——电解
常规酸浸工艺中,为达到既提高金属锌浸出率,同时又降低杂质浸出率和酸耗的目的,采用浸出——萃取——电解工艺,经过破碎、磨矿、浸出、液固分离、萃取、电解等工序,处理低品位氧化锌矿。此方法常采用两段逆流浸出,即先在终点以pH为5.2——5.5的中性浸出处理矿物,然后以pH为1.5 ——2.0的酸性浸出处理中性浸出渣的工艺,通过该工艺处理,矿物的总锌浸出率可达92 %,且浸出液中Fe, Si02, Al2O3的质量分数都很低,这有利于锌萃取作业的顺利进行。萃取时,采用有机相为50%的P204 + 260#煤油3级萃取+2级反萃,得到Zn反萃液;然后将Zn反萃液经活性炭除去有机物后的电解液进行锌电解,所得电解锌中,Zn的质量分数高达99.99%,且表面光滑平整。
1. 5酸性堆浸
常规釜浸的缺点是渣量大,因此有些研究者采用堆浸工艺处理低品位氧化锌矿。采用酸性堆浸工艺进行处理时,矿石粒度为自然粒度,控制堆积密度和矿堆堆层厚度,间歇喷淋20——32℃的质量浓度为60 g/L的硫酸溶液,喷淋强度为10——12 L/(㎡. h)}。为了降低堆浸液中Fe2+的浓度,在喷淋间歇时让空气进入矿堆,以氧化溶液中的Fe2+为Fe3+,水解后滞留堆层,从而降低了堆浸液的处理费用。为使空气能够进入整个矿堆,每天喷淋的闲置时间应达总时间的1/3。喷洒应尽量均匀,控制溶液成细小雨滴而不雾化。经过3个多月的浸出后,锌的浸出率可达93.25%,溶液中Zn2+的质量浓度为10——20 g/L, Fe3+的质量浓度为0.5——5 g/L。
另外,采用硫化胺法对低品位氧化锌矿进行浮选,得到品位为24.52%的锌精矿,即在硫化钠介质中用伯胺作捕收剂浮选氧化锌矿物,再用硫酸浸出锌精矿,锌的浸出率为80.39%
2碱性浸出体系
处理高钙镁或高铁、高铝硅氧化锌矿石时,可采用碱性浸出体系,它能有效降低金属杂质进入溶液,可实现选择性浸出金属锌,得到易分离的矿浆。碱性浸出体系主要有氢氧化钠浸出和氨浸出2个体系。
2. 1氢氧化钠浸出法
以锌的质量分数为18.34%的氧化锌矿为原料,开展了氢氧化钠碱法浸出研究。所用矿粉中一200目的矿粒的质量分数占95%,以浓度为5 mol/L的NaOH溶液为浸出剂,在液固质量分数比为10:1,60℃条件下浸出3h,得到锌的浸出率为92.50%。
根据扩散动力学原理,碱法浸出时所用碱液的浓度越大,作用的因子越多,对浸出过程越有利。碱法浸出工艺虽然具有生产成本较低、NaOH可以循环利用的优点,但由于不能有效脱除溶液中的铅杂质,目前还停留在实验室研究阶段。
2. 2氨浸法
氨浸法是目前国内外研究湿法浸出氧化锌矿中比较成熟的方法,其浸出液主要有4个体系:NH3-H20体系,NH3- NH4C1-H20体系,NH3-(NH4)2C03-H20体系和NH3- (NH4)2S04-H20体系。
2.2.1 NH3-HZO体系
氧化锌氨浸可发生氨水与H+的反应、Zn2+与OH的络合反应和Zn2+与氨水的络合反应。溶液中无氨存在时,Zn2+与OH一的配合反应可忽略。Zn0在氨水溶液中的溶解度随氨水浓度和pH的变化而变化,而当溶液氨浓度为4 mol/L时,总锌浓度保持在1 mol/ L左右。以浓度为4 mol/ L的氨水溶液浸出兰坪难选氧化锌矿38 min,发现锌浸出率达81.89 %。
2.2.2 NH3-NH4CI-H2O体系
在NH3-NH4C1-H20体系浸出氧化锌矿过程中,ZnO, ZnCO3和ZnS4、等物料与NH3及C1-生成锌氨和锌氯配合物,在NH3-NH4Cl-H20体系浸出氧化锌矿过程中,矿物中的Cu, Cd, Co, Ni, Pb, Ca, Mg等杂质元素部分或全部溶解进入溶液,Fe, Mn等元素直接留在矿渣中。通过溶液循环提高浸出液中Zn2+浓度,在优化工艺条件下,锌浸出率可达98.47%,浸出液中Zn2+平均质量浓度为37.37 g/L。
2.2.3 NH3 (NH4)2C03-H2O体系
NH3-(NH4)2C03-H20体系浸出氧化锌矿是以(NH4)2C03为浸出剂,液固体质量分数比为15:1、浸出剂浓度为5 mol/L的条件下浸出低品位锌矿。
该浸出体系要求液固比较高,而浸出液Zn2+含量较低,且氨水为易挥发性物质,从生产环境考虑,浸出过程温度不宜过高。本体系浸出矿物时,若浸出剂的浓度为5 mol/ L,温度为25℃,浸出液的液固质量分数比为15:1,则 Zn0的浸出率可达91.3%
2.2.4 NH3- (NH4)ZS04 HZO体系
在以NH3-(NH4)2S04-H20体系为浸出液浸出氧化锌矿过程中,氧化锌矿中的锌将以Zn(NH3)n2+的形式进入浸出液。
本体系浸出氧化锌矿的方法中,主要利用不同温度下Zn在(NH4)2S0、中的溶解度不同,先在高温下将Zn0矿浸入溶液,然后降温冷却,使Zn2+呈与(NH4)2504结合成溶解度很低的复盐析出,然后回收。己有研究结果表明:浸出温度和硫酸铰浓度显著影响锌的浸出率。NH3-(NH4)2S04-H20体系浸出氧化锌矿的最佳条件是:浸出液的液固质量分数比为16:1,硫酸铰浓度为4.0 mol/L, pH值为5.5,浸出温度为90℃,浸出时间为4h。在该条件下,锌的浸出率达85.16%。
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