Zn萃取冶金综述.docx

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1、锌萃取冶金综述第一章研究的背景1.1引言金属锌被因其良好的物理化学性能而广泛应用于国民经济建设与发展的各个领域，生成锌的氧化物对其他金属具有很好的保护性，被称为“现代工业的保护剂”。目前世界上将近80%的锌都是采用湿法冶炼工艺生产的，并且我国也是世界上锌的生产和消耗的大国。然而锌在自然界中主要以硫化矿和氧化矿两种方式存在。在硫化矿中主要以闪锌矿（ZnS）或铁闪锌矿（nZnS﹒mFeS）状态。氧化矿中主要以菱锌矿（ZnCO3）和硅锌矿（Zn2SiO4）。世界上锌矿主要以硫化锌矿的方式存在，氧化锌矿是氧化锌矿长期风华的结果，属于

2、次生矿。在国内锌矿物主要分布在四川、云南、贵州、广西、甘肃等地，约占国内锌总量的60%左右。其中云南兰坪铅锌矿在亚洲排名第一、世界第二，但是锌的平均品位为5.74%，难处理的低品位氧化矿约占总量的50%。锌的二次原料主要生产源为热镀锌厂的锌灰、高锌炉渣、废旧锌制品、锌制品加工废料钢铁厂含锌烟灰、干电池锌皮等。具相关文献统计我国锌二次资源的回收约占锌总产量的15%。随着科技的发展，我国锌的利用率越来越高，锌的二次资源也就越多。近几年我国对锌二次资源利用的技术也有很大的进步。锌冶炼方法分为火法冶金和湿法冶金两种。火法冶炼有横（平

3、）罐忽然竖罐炼锌、密闭鼓风炼锌（ISP）及电热法冶炼锌；湿法炼锌首次在1915年首次被使用与工业生产中，并且采用了扩大化的生产（如设备的大型化、生产的连续化）。在湿法炼锌中还消除了一些活法中的不足，如避免了生产过程中产生的大量烟气和产生的余热无法被充分回收和利用等造成环境的污染。湿法炼锌一般包括锌矿的焙烧、焙烧矿的浸出、萃取、电积四个工序组成。焙烧的主要目的是利用硫化矿锌矿的氧化生成氧化矿（ZnO），主要的反应为：ZnS+1/2O2=ZnO+SO2.锌在矿床中主要以伴生矿的形似存在，故在焙烧过程中往往有其他金属氧化物的产生，

4、主要的反应式为：MeS+1/2O2=MeO+SO2。其中有些氧化物在锌冶炼过程中是有很大的危害的，所以在浸出时必须对浸出渣进行处理。如通过黄钾铁钒法、针铁矿法和赤铁矿法除去三价铁和二价铁。1.2锌的浸出工艺锌精矿加压酸浸的浸出温度一般为423K，氧分压为700kpa，浸出时间约为1h。锌的浸出率可达98%以上，硫的回收率约88%，经浮选可得含硫99.9%以上的硫产品。锌的浸出实质是将含锌物料（如焙烧矿、含锌烟尘、锌氧化矿、锌硫化矿等）溶于稀硫酸中，将物料中的锌尽可能的溶于溶液中与有机萃取剂生成配位化合物。而杂质（Fe2+、F

5、e3+）则要尽可能少的溶于溶液中。硫化锌矿经焙烧后得到氧化锌矿，在硫酸的作用下发生如下反应:MenO+mH2SO4=Men(SO4)m+mH2O在浸出过程中的动力学方面，各种金属离子在水溶液中的稳定性与金属离子的电位、pH值、离子活度、温度和压力有关，故现代湿法冶广泛使用E-pH图（反应电位与pH值、离子活度的函数关系）来分析浸出过程中的各种金属离子的行为，在E-pH图中不仅可以看出各种反应的平衡条件，还可以条件变化时平衡运动的方向和限度，从而找出最适合浸出的条件。在热力学方面，含锌物料的浸出属于气-固-液多相间的反应，浸出

6、的速度取决于表面化学反应速度和扩散的速度。事实上，在溶液中进行的化学反应速度三非常快的，所以锌物料的浸出速度的决定环节是表面扩散速度。要提高浸出速率，必须提高扩散速度。影响表面扩散速度的因素有温度、溶剂溶度、搅拌强度、矿物粒度、矿浆粘度和锌焙烧矿的物理化学特性有关。在实际生产中为了加快浸出速率往往要充分磨细矿物、提高温度、提高溶剂浓度和加强搅拌速度等措施。1.2.1锌浸出渣的处理在湿法炼锌中，所得到的中性浸出渣除含锌以外，还有其他的有价金属如铅、铜及贵金属金银等。为此必须从锌渣中回收金及有价金属。但是在硫化锌精矿中也通常都含

7、有铁，铁以类质同相形式存在于铁闪锌矿中，也可以单独的形式如黄铁矿、白铁矿与磁铁矿等存在于精矿中，铁的含量与存在形式对锌物料的浸出能有明显的影响。锌的浸出一般包括一段和二段浸出，根据某些期刊表明，经中浸和若浸两段浸出过后，仅约15%的铁进入溶液。铁的浸出主要发生在热酸和高酸浸出段，两段浸出率约达80%。如果浸出液中铁离子的溶度过高（〉30g/l），在低酸条件下会形成铁钒类副盐沉淀物，导致浸出渣渣率偏高，并严重影响后续的浸出作业。一般除铁的方法主要有黄钾铁钒法、针铁矿发和赤铁矿法，现在常用的方法是中和水解除铁。中和水解包括两个过

8、程，即焙烧矿中ZnO的溶解和浸出液中Fe3+的水解。对氧化锌而言是酸性溶解属于浸出过程，而对于Fe3+是中和水解除铁，属于除杂过程。中性水解对pH值控制在5.2—5.4，水解生成氢氧化铁沉淀。（1）黄钾铁钒法三价铁离子在较高的温度、常压和添加碱金属或铵离子下可沉淀出分子式为AFe3（SO4