馬菲菲

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討

馬菲菲

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

比較了常規(guī)黃鉀鐵礬法與低污染黃鉀鐵礬法沉鐵的優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)常規(guī)黃鉀鐵礬法鐵礬渣含鋅高以及低污染黃鉀鐵礬法無(wú)法處理高鐵原料的問(wèn)題，提出常規(guī)黃鉀鐵礬法與低污染黃鉀鐵礬法聯(lián)合沉鐵新工藝。

濕法煉鋅； 浸出； 常規(guī)黃鉀鐵礬法； 低污染黃鉀鐵礬法； 聯(lián)合沉鐵

1 黃鉀鐵礬法的原理和特點(diǎn)

國(guó)內(nèi)濕法煉鋅大部分浸出采用黃鉀鐵礬工藝，主要有中性浸出、高溫高酸浸出、預(yù)中和、沉礬、酸洗等工序。采取高溫高酸在提高鋅浸出率的同時(shí)，也使大量鐵進(jìn)入溶液。沉礬的主要目的是除去溶液中三價(jià)鐵離子，條件為溫度大于90 ℃， pH 1.5～1.7，同時(shí)溶液中必須具有一定濃度的K+、Na+、NH4+(工業(yè)生產(chǎn)一般使用硫酸鈉、硫酸氫鈉或碳銨較多)，在反應(yīng)6～8h后，形成鐵礬，達(dá)到沉鐵的目的。反應(yīng)方程式如下：

Me2SO4+3Fe2(SO4)3+12H2O→

2MeFe3(SO4)2(OH)6+6H2SO4

(1)

由反應(yīng)式(1)可知，該沉鐵過(guò)程屬于放酸反應(yīng)，即隨著反應(yīng)的進(jìn)行，礦漿酸度隨時(shí)都在發(fā)生變化。因此，黃鉀鐵礬法有兩種：常規(guī)黃鉀鐵礬法和低污染黃鉀鐵礬法。常規(guī)黃鉀鐵礬法是指沉礬工序加入鋅焙砂，中和沉鐵過(guò)程中不斷放出的酸，來(lái)滿足沉鐵工藝pH值1.5的條件。低污染黃鉀鐵礬工藝主要是通過(guò)調(diào)整預(yù)中和焙砂的加入量，控制預(yù)中和的終酸，以滿足沉鐵工藝pH值1.5的條件，從而實(shí)現(xiàn)沉礬不加料，杜絕因沉礬加入焙砂造成鐵礬渣污染嚴(yán)重、不溶鋅高的問(wèn)題。低污染黃鉀鐵礬工藝是在常規(guī)黃鉀鐵礬工藝基礎(chǔ)上取消了沉礬加入含鋅物料，即通過(guò)對(duì)沉礬劑的改型，使沉礬劑在起沉礬作用的同時(shí)，將沉礬過(guò)程中產(chǎn)生的部分酸中和，從而保證沉礬過(guò)程中酸的平衡。

常規(guī)黃鉀鐵礬工藝用鋅焙砂中和沉鐵過(guò)程中不斷釋放出的酸，可處理高鐵原料，但不可避免地使鋅焙砂中未溶解的鋅殘留在鐵礬渣中，造成鋅金屬的損失。低污染鉀鐵礬工藝由于沒(méi)有加入鋅焙砂，鐵礬渣含鋅較低，但沉鐵過(guò)程中不斷釋放出的酸使其無(wú)法處理高鐵原料。因此，研究低污染黃鉀鐵礬與常規(guī)黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 生產(chǎn)實(shí)踐

西北鉛鋅冶煉廠年產(chǎn)10萬(wàn)t電鋅，采用黃鉀鐵礬法的濕法煉鋅工藝。近幾年的生產(chǎn)經(jīng)歷了由低污染黃鉀鐵礬工藝改為常規(guī)黃鉀鐵礬工藝，再由常規(guī)黃鉀鐵礬工藝改為低污染黃鉀鐵礬法與常規(guī)黃鉀鐵礬法聯(lián)合沉鐵的過(guò)程。

2.1 低污染黃鉀鐵礬工藝

2.1.1 存在問(wèn)題

西北鉛鋅冶煉廠是國(guó)內(nèi)第一家采用黃鉀鐵礬法工藝的鋅冶煉廠，受當(dāng)時(shí)工藝認(rèn)識(shí)及設(shè)備選型的局限，浸出系統(tǒng)設(shè)備能力比較小。采用低污染黃鉀鐵礬工藝，鐵礬渣含鋅較低，但沉礬時(shí)間不足，系統(tǒng)沉鐵能力不足，僅為10 g/L，沉礬上清鐵升高，導(dǎo)致中浸上清率較低，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。為了保證沉礬后液鐵含量達(dá)標(biāo)，只好使預(yù)中和過(guò)程中礬渣大量早熟。大量鐵礬渣進(jìn)入預(yù)中和底流，并隨其返回酸浸，與酸浸工序鉛銀渣混合，兩渣互混，導(dǎo)致鐵礬渣量變小，鉛銀渣量變大，有價(jià)金屬無(wú)法得到有效回收。表1為系統(tǒng)沉鐵能力，表2為浸出兩渣成分。

表1 系統(tǒng)沉鐵能力

表2 低浸染黃鉀鐵礬工藝浸出兩渣成分

2.1.2 問(wèn)題分析

2.1.3 解決方案

(2)沉礬系統(tǒng)適量增加焙砂，調(diào)節(jié)pH值至沉鐵酸度控制范圍，即采用常規(guī)黃鉀鐵礬工藝。

(3)若系統(tǒng)陽(yáng)離子濃度降下來(lái)，將預(yù)中和底流由一段酸浸改為進(jìn)入沉礬工序，杜絕早熟的鐵礬進(jìn)入酸浸工序與鉛銀渣互混。

2.2 常規(guī)黃鉀鐵礬工藝

2.2.1 存在問(wèn)題

采用常規(guī)黃鉀鐵礬工藝，浸出兩渣得到徹底分離，鉛銀渣中的Pb由原來(lái)的2%富集到8%～12%左右，F(xiàn)e由原來(lái)的22%下降到了10%以下，Ag的富集比達(dá)到了3～5倍。但鐵礬渣含鋅有較大幅度上升，達(dá)到了5%～6%。浸出兩渣成分見(jiàn)表3。

表3 常規(guī)黃鉀鐵礬工藝浸出兩渣成分

2.2.2 問(wèn)題分析

常規(guī)黃鉀鐵礬工藝通過(guò)加入鋅焙砂中和沉鐵過(guò)程中不斷放出的酸，以達(dá)到沉礬沉鐵的條件，渣中鋅的浸出主要依靠于鐵礬渣酸洗工序，酸洗工序始酸一般控制在80～90 g/L。隨著優(yōu)質(zhì)礦源的減少，鋅精礦含鐵不斷上升，達(dá)到了11%左右，鐵礬渣的渣量大幅上升，酸洗設(shè)備能力不足問(wèn)題更加凸顯，渣含鋅大幅上升。

2.3 低污染黃鉀鐵礬與常規(guī)黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵

2.3.1 改進(jìn)方案

為了降低浸出兩渣含鋅，同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩渣分離，克服兩種黃鉀鐵礬沉鐵法的缺點(diǎn)，采用低污染黃鉀鐵礬與常規(guī)黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝，即：在高鐵礦情況下，分兩段沉鐵，第一段采用常規(guī)黃鉀鐵礬法沉鐵，第二段采用低污染黃鉀鐵礬法沉鐵。具體方案如下：

(1)第一段采用常規(guī)黃鉀鐵礬法沉鐵，加入焙砂及碳銨，確保一段沉鐵后液Fe<10 g/L，濃密底流進(jìn)入礬渣酸洗工序；第二段采用低污染黃鉀鐵礬法沉鐵，加入碳銨與中和劑碳酸鈣，確保二段沉鐵后液Fe<2 g/L，所得鐵礬渣為純凈鐵礬渣，底流不需要酸洗，與酸洗濃密底流混合后壓濾。

(2)酸洗工序僅處理常規(guī)黃鉀鐵礬產(chǎn)生的鐵礬渣，渣量減少，同時(shí)延長(zhǎng)常規(guī)黃鉀鐵礬沉鐵時(shí)間，確保預(yù)中和上清鐵控制在10 g/L以下。因此，原預(yù)中和槽(120 m3，2臺(tái))改為常規(guī)黃鉀鐵礬產(chǎn)生礬渣的酸洗槽，原酸洗槽(120 m3，3臺(tái))改為一段沉礬槽。

(3)碳銨的漿化液選用Ⅰ段上清，以減少系統(tǒng)循環(huán)流量，沉礬晶種由沉礬系統(tǒng)提供。

改進(jìn)后的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝流程圖

2.3.2 運(yùn)行效果

采用常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯(lián)合沉鐵工藝，系統(tǒng)沉鐵能力有了一定程度提高，基本實(shí)現(xiàn)了浸出兩渣的完全分離，且鐵礬渣含鋅有很大程度降低。系統(tǒng)沉鐵效果與浸出兩渣指標(biāo)分別見(jiàn)表4、表5。

表4 浸出系統(tǒng)工藝控制參數(shù)與沉礬沉鐵效果 g/L

分析表4中Fe濃度數(shù)據(jù)可知，Ⅰ段酸浸工序基本沒(méi)有鐵礬早熟，并完全滿足系統(tǒng)沉鐵要求。

從表中看出，通過(guò)常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯(lián)合沉鐵，浸出兩渣已實(shí)現(xiàn)完全分離，鉛銀渣中鉛富集至9%，鐵降至10%以內(nèi)，鉛銀渣中鐵主要以未裂解的鐵酸鋅存在，銀的富集比增長(zhǎng)3～4倍。同時(shí)，鐵礬渣含鋅有了較大幅度下降，達(dá)到4%左右。

3 結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)濕法煉鋅行業(yè)沉礬工序或者采用單一的低污染黃鉀鐵礬沉鐵工藝，或者采用常規(guī)黃鉀鐵礬沉鐵工藝。常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯(lián)合沉鐵工藝在國(guó)內(nèi)具有創(chuàng)新性和先進(jìn)性，不僅解決了鐵礬渣含鋅高的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了浸出兩渣完全分離。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，該工藝是成功的。

表5 常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯(lián)合工藝鉛銀渣、鐵礬渣主要金屬含量

注：由于鋅精礦Ag品位較低，故鉛銀渣含Ag較低。

常規(guī)黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯(lián)合沉鐵工藝雖然解決了鐵礬渣含鋅高問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了兩渣分離，但采用碳酸鈣作為低污染黃鉀鐵礬的沉鐵劑，造成系統(tǒng)鈣上升，導(dǎo)致出現(xiàn)鈣鎂結(jié)晶等問(wèn)題。中和劑的選擇將是下一步的研究方向。

新型納米材料可修復(fù)土壤重金屬污染

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院科研人員研制成功一種新型納米復(fù)合材料，能夠高效修復(fù)土壤中的有害重金屬離子，且畝均成本不超過(guò)30元人民幣。這項(xiàng)研究成果近期發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)的綠色化學(xué)領(lǐng)域核心期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)可持續(xù)化學(xué)與工程》上。

世界上約30%的不凍土都是酸性土壤，不僅造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，還會(huì)激活重金屬離子，加劇重金屬對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的污染，是中國(guó)乃至世界農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。目前，土壤修復(fù)常規(guī)處理方法有植物修復(fù)和化學(xué)修復(fù)兩種，但存在成本高、周期長(zhǎng)、效率低等缺陷，且治標(biāo)不治本，這也是制約酸性土壤和重金屬污染治理的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物所吳正巖研究員課題組研制出一種復(fù)合納米材料，將黏土、生物炭等天然材料復(fù)配，使其由聚集態(tài)變?yōu)樗缮B(tài)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，既能將土壤pH值提升至接近中性，又能夠高效地富集和抓取土壤中的有害重金屬元素，同時(shí)還能將“六價(jià)鉻”等有害元素轉(zhuǎn)化為安全元素“三價(jià)鉻”。

這種新型的土壤修復(fù)材料畝均成本只有10元至30元，修復(fù)過(guò)程直接融入耕種流程之中，不僅使用便捷，相比傳統(tǒng)修復(fù)方法效率也大幅提高，并且可以制作成粉劑、液體、顆粒等各種形式。

Discussion on vanadium and iron precipitation process in zinc hydrometallurgy

MA Fei-fei

The advantages and disadvantages of conventional jarosite process and low-pollution jarosite process are compared. As the zinc content in residue is high in conventional jarosite process and high iron-bearing materials cannot be treated with low-pollution jarosite process, a new process with the combination of conventional jarosite process and low-pollution jarosite process is proposed for iron precipitation in this paper.

zinc hydrometallurgy; leaching; conventional jarosite process; low-pollution jarosite process; combined iron precipitation

馬菲菲(1988—)， 女， 陜西南鄭人， 大學(xué)本科學(xué)歷， 助理工程師， 主要從事濕法冶金技術(shù)管理工作。

2016-- 03-- 01

TF813

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1672-- 6103(2017)02-- 0019-- 04