張仁丙， 李茂林,，崔 瑞，金 喬，陳海軍

(1.武漢科技大學冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430081；2.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

丹霞冶煉廠隸屬中金嶺南公司，在經(jīng)過鋅冶煉生產(chǎn)工藝的改造和技術(shù)提升后，現(xiàn)已成為國內(nèi)首個大規(guī)模鋅氧壓浸出工藝生產(chǎn)基地，年生產(chǎn)10萬t鋅錠。但是鋅的浸出率僅為90%左右，浸出渣含鋅高達9%～10%左右，由于浸出率與設(shè)計指標相差較大，嚴重影響了冶煉廠的經(jīng)濟效益，造成了鋅金屬的巨大浪費。從現(xiàn)場生產(chǎn)情況來看，主要是一段和二段氧壓浸出前的磨礦流程處的指標與設(shè)計指標存在較大差異，即氧壓浸出的給礦粒度與設(shè)計指標相差甚大，尤其是二段氧壓浸出的給礦粒度較大，影響二段浸出效果?，F(xiàn)二段磨礦參數(shù)經(jīng)武漢科技大學冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室技術(shù)改造(以5mm高鋁陶瓷球替換原1.2mm鋯球)，本次試驗是在二段磨礦技術(shù)經(jīng)改進后驗證粒度變化對氧壓酸浸效果的影響，以此為依據(jù)來證明磨礦流程改進的效果，看是否提高了浸出率，增大了經(jīng)濟效益。

1 試驗原料和設(shè)備

1.1 試驗礦樣性質(zhì)

試驗礦樣為生產(chǎn)現(xiàn)場所取的一段氧壓浸出后的濃密機底流和底流經(jīng)過磨機后的礦樣。從Zn、S元素分布上看，Zn元素主要分布在較粗粒級中，而S元素主要分布在較細粒級中，這可能是造成浸出效果不好的主要原因。

1.2 實驗設(shè)備和藥劑

試驗用的主要設(shè)備有GSHA-5型反應釜和反應釜控制儀，高壓氧氣筒，濾斗，濾瓶和微型真空泵，烘箱等；主要藥劑有木質(zhì)素(做浸出分散劑用)，浸出后續(xù)作業(yè)電解的廢液，用作浸出液，其硫酸含量為160g/L。

2 試驗過程及浸出原理

2.1 浸出原理

鋅精礦氧壓浸出工藝是靠一個簡單的基本反應來完成的(式(1))。硫化鋅精礦與加入的廢電解液中的硫酸在一定氧壓下反應，以硫化物形式存在的硫被氧化為單質(zhì)硫，鋅轉(zhuǎn)化到溶液中成為可溶性硫酸鹽。

(1)

在缺乏加速氧傳遞介質(zhì)的情況下，反應進行得很慢，這種傳遞介質(zhì)為溶解的鐵，一般精礦含有大量可溶的鐵去滿足浸出需要，反應通常是按以下兩個反應步驟進行的，見式(2)、式(3)。

(2)

(3)

礦體中的溶浸液主要以吸附水、薄膜水和自由水三種形式存在。浸出作業(yè)過程中，只有自由水在壓差作用下產(chǎn)生滲流流動，而吸附水與薄膜水中只產(chǎn)生溶質(zhì)的擴散作用。因此，硫化鋅礦浸出的主要過程為浸出劑沿礦石層中裂隙的滲流與礦石薄膜水中溶質(zhì)的擴散過程。

2.2 浸出試驗操作

將浸出礦樣和試劑溶液同時加入高壓反應釜中，上好釜蓋后，通氧調(diào)節(jié)壓力10個大氣壓，加熱升溫，待溫度達130℃時開始攪拌，溫度達150℃后保持恒溫浸出，2h后停止加熱攪拌，降壓降溫至60℃后開釜取出浸出礦漿，過濾烘干后，浸出渣制樣做化驗分析。

3 磨礦前后礦樣粒度變化

冶煉廠氧壓浸出工序二段磨礦采用德國耐馳公司的立式攪拌磨(亦稱砂磨機)，這種攪拌磨是一種比較先進的超細粉末設(shè)備，但是在現(xiàn)場磨礦效果并不理想(磨后與磨前粒度相差不多)。經(jīng)武漢科技大學技術(shù)改造后，磨礦介質(zhì)由原1.2mm鋯球換成5mm高鋁陶瓷球，磨礦效果有了大幅度提升，為后續(xù)浸出作業(yè)提供了粒度更細的原料。濃密機底流經(jīng)篩析后得粒度分布如表1所示，經(jīng)砂磨機磨礦后，礦漿粒度如表2所示。

表1 砂磨機給礦粒度分布

表2 砂磨機排礦粒度分布

從表1、表2可以看出，磨礦前后物料粒度和各粒級Zn元素含量都有了明顯變化。磨前物料中，+0.04mm含量42.7%，這一部分粒級Zn品位達到了37%，其Zn金屬量占總金屬量的49.61%，即-0.04mm細粒級中Zn含量僅約50%；而磨后物料中，-0.04mm含量達到了92%，-0.04mm粒級中Zn含量也達到了90.4%，這種物料的粒度和元素分布都有利于提高浸出效率。

4 浸出試驗數(shù)據(jù)分析

每組浸出試驗分別取磨機給礦和排礦2種礦樣以驗證粒度對浸出率的影響，每次試驗取礦漿500mL，礦漿濃度38%左右，礦中Zn品位按40%來估算，浸出液中酸的摩爾量為鋅摩爾量的1.6倍。浸出試驗連續(xù)5組，以驗證其重復性，數(shù)據(jù)如表3所示。不同細度的浸出效率對比見圖1。

表3 浸出試驗數(shù)據(jù)

圖1 不同細度浸出效率對比圖

由表3、圖1可以看出，浸出物料變細，浸出效率會有相應的提高。在經(jīng)過砂磨機后，浸出效率提高了2%～3%，浸出渣中Zn品位有明顯下降，效果好的降到了7%以下，提高了回收率，減少了鋅資源的浪費。

5 結(jié)論

1)礦漿在經(jīng)過砂磨機以后，細度有所下降，尤其是-40μm含量達到了92%左右，此時-40μm粒級中Zn含量達到了90.4%，這就為后續(xù)的的浸出作業(yè)提供了良好的原料，同時也證明了磨礦參數(shù)技術(shù)改進后磨機良好的磨礦能力。

2)粒度差異對閃鋅礦的氧壓浸出效率具有較大的影響，磨礦前后渣率有明顯變化，相差近10個百分點，磨礦前后浸出渣中Zn品位也相差2～3個百分點，磨礦后浸出效率更是提高了2個百分點，這就很大程度的降低了新資源的浪費，同時增大了冶煉廠的收益，按年生產(chǎn)10萬t鋅錠，每噸鋅1.45萬元價格計算，每年提高廠里收益3000萬左右，效益可觀。

3)雖然在磨礦后，浸出效率得到了改善，但這與當初冶煉廠浸出效率為98%的設(shè)計指標還有一些差距。從試驗的數(shù)據(jù)來看，要想達到設(shè)計指標，還要更好的改善一段及二段磨礦效果，同時提高一段和二段浸出效率，若二段浸出物料中-40μm含量能達到95%或更高，浸出渣中Zn品位將會降到6%以下，Zn資源將更好地得到回收。

[1] 許時.礦石可選性研究[M].修訂版.北京： 冶金工業(yè)出版社，1989：179-180.

[2] 李有剛，李波.鋅氧壓浸出工藝現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展[J].中國有色冶金，2010，39(3)：111-113.

[3] 張登凱.攪拌磨在鋅加壓浸出備料過程的應用[J].有色金屬:冶煉部分，2013(10)：56-59.

[4] 曾凡霞.超細磨礦分級工藝優(yōu)化對鋅浸出率的影響研究[D].武漢：武漢科技大學，2012.