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湿法炼锌常规法浸出的一般操作及技术条件的控制

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2021-11-09      来源:本站

一、常规法浸出流程

湿法炼锌常规浸出工艺指的是采用一段中性浸出、一段酸性浸出,浸出渣经过一个火法冶金过程使锌还原挥发出来,变成氧化锌再进行湿法处理,其原则工艺流程见图1。

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湿法冲矿工艺流程的特点是:在焙烧炉的排料口下面设置一溜槽,从炉内排出的热料直接落入溜槽内,并被连续流经溜槽的稀硫酸溶液(含30~50g/LH2SO4,俗称氧化液),带到矿浆分级器,分级溢流进中性浸出,分级底液经球磨后进酸性浸出。其优点主要有:①省去了热焙砂的冷却设备;②可以利用热焙砂的显热加热浸出溶液,减轻浸出槽的加热负荷。

株洲冶炼厂新建的湿法炼锌系统未采用冲矿工艺,焙砂经冷却、球磨后送浸出系统,多余焙砂送焙砂储仓储存。其优点是:①焙砂经干式球磨后,粒度较细,能取得较好的浸出效果,浸出渣含锌比冲矿浸出工艺低1.0%~1.5%;②由于设置了焙砂储仓,浸出部分不会因焙烧系统发生故障停产而受到影响。

二、浸出过程的技术条件控制

为确保浸出矿浆的质量和提高锌的浸出率,一般来说,浸出过程技术条件控制主要有三个方面:中性浸出终点控制、浸出过程平衡控制和浸出技术条件控制

中性浸出控制终点pH为4.8~5.4,使三价铁呈Fe(OH)3水解沉淀,并与砷、锑、锗等杂质一起凝聚沉降,从而达到矿浆沉降速度快、溶液净化程度高的目的。过去浸出终点pH值控制是通过操作人员用试纸或PH计测定,然后调整浸出过程的加酸量来达到控制终点pH值的目的。随着自动化水平的提高,浸出过程终点pH的控制可以通过pH自动控制系统来实现。浸出过程的各个浸出槽出口的pH值设定后,自动控制系统可根据设定的pH值信号自动调整酸的加入量,使浸出终点达到设定的pH值。

湿法炼锌的溶液是闭路循环,故保持系统中溶液的体积、投入的金属量及矿浆澄清浓缩后的浓泥体积一定,即通常说的保持液体体积平衡、金属含量平衡和渣平衡是浸出过程的基本内容。湿法炼锌溶液的总体积,一方面因水分蒸发、渣带走水以及跑、冒、滴、漏损失等原因会随过程进行不断减少,另一方面又由于贫液、洗渣、洗滤布、洗设备等收集的低酸、低锌废水,给系统带进许多新水,二者必须保持平衡,即保持系统中溶液体积不变,否则有可能因带入的水过多,系统的溶液量增加,致使溶液无法周转,打乱生产过程,导致生产技术条件失控。如果带入的水不足,则系统溶液体积减少,同样会使正常溶液周转受到影响,影响正常生产技术条件控制。同时溶液体积减少相当于系统溶液浓缩,将导致溶液含锌量升高,如果偏离允许范围,将直接影响浸出以及后续净化及电解工序。实践中,夏天气温高,溶液体积容易减小;冬天蒸发量少,且蒸汽直接加热的冷凝水增加等原因,溶液的体积容易膨胀。故为了保持溶液体积平衡,必须严格控制各种洗水量,因时、因地保持水量平衡。浸出过程的金属量平衡是指浸出过程投入的焙砂经浸出后进入溶液的金属量与锌电解过程析出的金属量保持平衡。如投入的金属量与析出的锌量不平衡,将导致电解产出的废液量不平衡,影响正常生产。

渣平衡是指焙砂经两段浸出后所产出的渣量,与从系统通过过滤设备排出的渣量的平衡。如果浸出产出的渣不能及时从系统中排走,浓缩槽中浓泥体积增大,不仅影响上清液的质量,也直接影响到下一工序生产的进行,无法保持浸出过程连续稳定进行。浓泥体积的变化往往是造成上述恶性循环的起因,如酸性浓泥体积大,澄清困难,使酸性上清液含固体量升高,当返回一次中性浸出时,又增加了一次浸出矿浆的固体量,从而减少了一次浸出矿浆的液固比,使一次浸出矿浆澄清困难,结果是中性上清液中悬浮物大量增加,净液工序的压滤负担加重,甚至无法完成净液作业。

浸出过程的好坏与选用的技术条件密切相关。实践表明,只有正确选用操作技术条件,严格操作,精心控制,方能取得好的浸出效果。常规法浸出一般控制的浸出工艺条件如下:

(一)中性浸出的技术条件

浸出温度 60~75℃

浸出液固比(浸出液量与料量的质量比)10~151

浸出始酸浓度 30~40g/L

浸出终点pH值 4.8~5.4

浸出时间 1.5~2.5h

(二)酸性浸出的技术条件

浸出温度 70~80℃

浸出液固比(浸出液量与料量的质量比)7~91

浸出始酸浓度 25~45g/L

浸出终点pH值 2.5~3.5

浸出时间 2~3h

由于原料和酸同时加入,故按浸出矿浆最后从浸出槽出口终酸的PH值控制始酸。浸出过程的产物为矿浆,是硫酸锌溶液和不溶残渣的悬浊液,为了满足下一工序的要求,矿浆必须进行液固分离。湿法炼锌的浸出矿浆液固分离通常采用重力沉降浓缩和过滤两种方法。一段中性浸出矿浆经中性浓缩液固分离后,中性上清液送净化,中性浓缩底流送酸性浸出。

二段酸性浸出矿浆经酸性浓缩液固分离后,酸性上清液返回中性浸出,酸性底流经过过滤、干燥后送回转窑火法处理,使锌还原挥发变成氧化锌。

三、浸出的主要技术经济指标

(一)锌浸出率

浸出率系焙烧矿经两段浸出后,进入溶液中的锌量与焙烧矿中总锌量之比。

当焙烧矿含锌量为50%~55%、可溶锌率为90%~92%时,锌浸出率为80%~87%。在设计时,连续浸出可取80%~82%,间断浸出可取86%~87%。

(二)浸出渣率

浸出渣率系焙烧矿经浸出、过滤干燥后的干渣量与焙烧矿量的百分比。

当焙烧矿含锌为50%~55%时,其相应的浸出渣率为50%~55%。近几年来各厂渣率一般约为52%。

(三)渣含锌

各厂渣含锌波动于下列范围:全锌18%~22%;酸溶锌2.5%~7%;水溶锌0.5%~5.5%。

四、浸出矿浆的液固分离

浸出所得矿浆须经液固分离,才能分别送往下一工序处理。一次浸出矿浆经浓缩,所得上清液送净化,底流送二次浸出;二次浸出矿浆先经浓缩,所得上清液返回一次浸出,底液送去过滤。

矿浆的浓缩在浓缩槽(亦称浓密机)内进行。浸出矿浆的浓缩效率取决于固体粒子的沉降速度:

在实际生产过程中情况比较复杂,因此影响浓缩的因素很多,主要有:

(一)矿浆的pH值

矿浆的pH值一般控制在4.8~5.4之间,因为此条件最有利于细微胶质氢氧化铁和硅胶粒子的凝聚长大,所以澄清速度较快,浓缩效果较好。

(二)焙烧矿的粒度

固体粒子沉降速度与其粒度成正比,粒度越大,沉降越快,故浓缩效果越好。但粒度太大,易堵塞浓缩槽和损坏扒动设备;反之,粒度越小,沉降越慢,浓缩效率就越差。

(三)固体与液体的密度差

固体与液体的密度差越大,固体粒子的沉降速度越快,浓缩效率越高。

(四)矿浆的温度

一般锌焙烧矿中性浸出矿浆浓缩温度以55~60℃为宜;酸性浸出矿浆浓缩温度以60~70℃为宜。温度升高,矿浆粘度减小,固体粒子的沉降速度加大。

(五)矿浆的液固比

矿浆的液固比越大,则矿浆的粘度就越小,就越有利于固体的沉降,浓缩效果也越好。

(六)溶液中胶体氢氧化铁和二氧化硅的含量

当溶液中含氢氧化铁和硅酸增多时,矿浆的粘度就升高,从而使固体物料的沉降困难,恶化浓缩过程,所以应严加控制。遇此情况可用提高矿浆温度和增大液固比的办法,降低其粘度,利于固体粒子的沉降。

(七)浸出时间

当浸出时间较短时,则残存的固体粒子较大,其沉降速度较快;相反,则固体粒子较细,甚至将已凝聚的大颗粒击碎,而使浓缩发生困难。

(八)3凝聚剂的加入量

3凝聚剂一般只在中性浓缩槽中加入。其用量为20~30ppm。凝聚剂的加入可使微小的悬浮颗粒凝聚成较大的粒子,因而加快沉降速度,浓缩机能力提高1.5~2倍。

二次浸出矿浆经浓缩后得到的底流,仍是含有很多硫酸锌溶液的浓泥,为了尽可能地回收其中的锌,必须将底流过滤,进一步进行液固分离。过滤就是将浓缩后所得底流装在有过滤介质的过滤机中,在一定压力差的作用下,使溶液通过过滤介质,而固体(浸出渣)则截留在过滤介质上,达到液固分离的目的。

过滤机的生产能力取决于过滤速度,影响过滤速度的因素有:

1、滤渣的性质

当浓泥中含胶状物质如氢氧化铁、硅酸过多和渣粒过细时,将使浓泥的粘度增高,且细小的胶状微粒在过滤时会堵塞过滤介质的毛细孔道;当浓泥中含硫酸锌、硫酸钙、硫酸镁等硫酸盐过多时,同样会使浓泥的粘度增高,且在过滤时它们易生成细小结晶而堵塞过滤介质的毛细孔道,这些都使过滤困难,降低过滤速度。

2、滤饼的厚度

过滤时随着过滤时间的延长,滤饼厚度增加,被过滤的浓泥中的溶液通过过滤介质的阻力增大,而使过滤速度降低。同时,还可能由于滤饼过厚而将滤布损坏。为此,应控制滤饼厚度。根据某厂实践,滤饼的合理厚度以25~35mm为宜。

3、过滤温度

温度对过滤速度有很大影响,归纳起来有如下几点:过滤温度高,浓泥的流动性好,过滤速度快;提高过滤温度,可以消除滤饼和滤布的毛细孔道内形成的小气泡,从而加快过滤速度;提高过滤温度,有利于滤液中悬浮固体微粒凝聚长大,使过滤速度加快。

因此,在生产实践中应控制较高的过滤温度,一般为70~80℃,有时甚至高达90℃。


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