CN113584304A - 一种硫化锌精矿的氯化浸出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，属于湿法冶金技术领域，包括浸出设备，浸出设备包括搅拌槽、吸收塔、安保吸收塔、泵和管道，所述浸出设备的氯化浸出方法为：将硫化锌粉末与水或电解质溶液在搅拌槽中混合搅拌，得到硫化锌浆料；用泵将硫化锌浆料泵入吸收塔，向吸收塔中通入氯气，使氯气与硫化锌浆料在吸收塔中充分接触反应；当硫化锌浆料与氯气的反应达到终点时，关闭泵并停止氯气输入，对搅拌槽中反应完成的硫化锌浆料进行过滤，得到滤液和滤渣；对滤渣进行浮选分离，得到单质硫。本发明通过搭建硫化锌精矿浸出设备，利用浸出设备实现对硫化锌精矿的直接浸出，生成物为硫单质，较硫酸更易于储运，工业用途更广，价值更大。

Description

一种硫化锌精矿的氯化浸出方法

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种硫化锌精矿的氯化浸出方法。

背景技术

硫化锌精矿是锌的冶炼原料，目前的常规利用方法有两种：一种是精矿焙烧制酸，同时得到主成分为氧化锌的焙砂，再利用焙砂进行湿法冶炼。该方法成型较早，经过数十年的实践，目前已成为业内普遍使用的常规方法。但经过这么多年的实践，也暴露出一些不足：精矿焙烧在生产金属锌的同时，会产生副产品硫酸，但硫酸市场需求有限，价值低，且作为危险化学品，储运成本较高，运输半径较小。另一种是较新的方法——氧压浸出，既在较高的温度和压强下，将氧气通入浸出槽，利用高压高温下，氧气对硫化锌进行氧化浸出，同时得到硫磺。该方法是近年来从国外引入，并已被国内消化吸收的新技术。经过多年的摸索实践，目前在业内也有少许企业正在使用，该方法的缺点也很明显：①高温高压强酸性的浸出条件，不仅能耗高，而且对设备的要求十分苛刻，稍有不慎，易发生安全事故；②该方法对温度压强和氧气浓度等参数要求较高，参数配合不好时，浸出率较低。

此外，上述两种方法均存在着以下缺陷：①浸出过程需要加热到较高温度，还要进行多段浸出，才能确保较高的浸出率；②为氧化除铁，反应过程需要大量使用氧化剂，成本较高。因此，对现有硫化锌精矿冶炼方法进行改进已经成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，通过搭建硫化锌精矿浸出设备，利用浸出设备实现对硫化锌精矿的直接浸出，生成物为硫单质，较硫酸更易于储运，工业用途更广，价值更大，同时用氯气代替氧气和硫酸作为浸出剂，可在常压下进行浸出，设备要求简单，且反应本身放热大，可自行维持反应所需温度，保持较高的浸出率，并且氯气本身作为氧化剂，无需再额外使用氧化剂进行氧化除铁操作，成本较低，适合大批量生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，包括浸出设备，其特征在于：所述浸出设备包括搅拌槽、吸收塔、安保吸收塔、泵和管道，所述吸收塔底部一侧设置有氯气输入管，吸收塔顶部一侧设置有浆料输入管，浆料输入管通过泵与搅拌槽相连通，搅拌槽通过管道与吸收塔相连通，吸收塔顶端设置有排气口，排气口通过管道与安保吸收塔相连接，所述搅拌槽内部设置有氧化还原电位传感器；

所述浸出设备的具体氯化浸出方法如下步骤：

S1：称取硫化锌精矿原料，将称取的硫化锌精矿原料粉碎研磨至400目，得到硫化锌粉末；

S2：将硫化锌粉末倒入搅拌槽中，并向搅拌槽中注入水或电解质溶液，混合均匀，搅拌呈浆料，得到硫化锌浆料；

S3：用泵将步骤S2中的硫化锌浆料泵入吸收塔，向吸收塔中通入氯气，使氯气与硫化锌浆料在吸收塔中充分接触；

S4：通过吸收塔与氯气反应后的硫化锌浆料通过管道进入搅拌槽，保持泵开启，形成硫化锌浆料在搅拌槽-吸收塔-搅拌槽中的循环，让硫化锌浆料与氯气在吸收塔内充分进行反应；

S5：对搅拌槽中的氧化还原电位传感器进行检测，当硫化锌浆料的氧化还原电位≥a时，即认为硫化锌浆料与氯气的反应达到终点；

S6：关闭泵并停止氯气输入，对搅拌槽中反应完成的硫化锌浆料进行过滤，得到滤液和滤渣；

S7：对步骤S6中的滤渣进行浮选分离操作，得到单质硫。

所述步骤S2中硫化锌粉末与水或电解质溶液的固液比为1：3～1：6。

所述步骤S2中的电解质溶液选用浓度为0～6mol/L的氯化钠、氯化铵、氯化锌中的一种或多种无机盐混合溶液。

所述步骤S2中为强化浸出效果，可向电解质溶液中添加浓度为0～0.1mol/L的Fe^{2 +}、Fe³⁺和Cu²⁺。

所述步骤S5中a的取值范围为170～400mv。

所述安保吸收塔为填料喷淋吸收塔，所述填料采用惰性填料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明通过搭建硫化锌精矿浸出设备，利用浸出设备实现对硫化锌精矿的直接浸出，生成物为硫单质，较硫酸更易于储运，工业用途更广，价值更大；

2)采用氯气代替氧气和硫酸作为浸出剂，氯气比氧气的反应活性强，可在常压下进行浸出，设备要求简单，且反应本身放热大，可自行维持反应所需温度，保持较高的浸出率；

3)氯气本身作为氧化剂，无需再额外使用氧化剂进行氧化除铁操作，成本较低，适合大批量生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明实施例中的浸出设备结构示意图。

图2是本发明实施例中精矿焙烧制酸的工艺流程简图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了更好地理解本发明的实质性内容，进行以下说明：

1.精矿焙烧制酸，同时得到焙砂(主成分是氧化锌)，再利用焙砂进行湿法冶炼，工艺流程简图如图1所示。其主要反应过程如下：

2ZnS+3O₂＝2ZnO+2SO₂(去制硫酸)

ZnO+H₂SO₄＝ZnSO₄+H₂O

2.氧压浸出，在较高的温度和压强下(高于一个标准大气压)，将氧气(或富氧空气)通入浸出槽，利用高压高温下，氧气对硫化锌进行氧化浸出，同时得到硫磺，其主要反应过程如下：

2ZnS+O₂+2H₂SO₄＝2ZnSO₄+2S+2H₂O

实施例

一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，包括浸出设备，所述浸出设备包括搅拌槽、吸收塔、安保吸收塔、泵和管道，所述吸收塔底部一侧设置有氯气输入管，吸收塔顶部一侧设置有浆料输入管，浆料输入管通过泵与搅拌槽相连通，搅拌槽通过管道与吸收塔相连通，吸收塔顶端设置有排气口，排气口通过管道与安保吸收塔相连接，所述搅拌槽内部设置有氧化还原电位传感器；

所述安保吸收塔是为了防止多余的氯气污染空气而设置的填料喷淋吸收塔，其以惰性填料为吸收剂，用以吸收多余的氯气，避免氯气外泄的装置。

所述浸出方法的具体操作步骤为：

S1：称取硫化锌精矿原料，将称取的硫化锌精矿原料粉碎研磨至400目，得到硫化锌粉末；

S2：将硫化锌粉末倒入搅拌槽中，并按照1：3～1：6的固液比向搅拌槽中注入水或电解质溶液，混合均匀，搅拌呈浆料，得到硫化锌浆料；

S3：用泵将步骤S2中的硫化锌浆料泵入吸收塔，向吸收塔中通入氯气，使氯气与硫化锌浆料在吸收塔中充分接触；

S4：通过吸收塔与氯气反应后的硫化锌浆料通过管道进入搅拌槽，保持泵开启，形成硫化锌浆料在搅拌槽-吸收塔-搅拌槽中的循环，让硫化锌浆料与氯气在吸收塔内充分进行反应，所述氯气通入速度视浆料浓度及泵的循环量而定。一般为根据实际化学反应计算的理论量的2.5～50％；

S5：对搅拌槽中的氧化还原电位传感器进行检测，当硫化锌浆料的氧化还原电位≥a时，即认为硫化锌浆料与氯气的反应达到终点；

S6：关闭泵并停止氯气输入，对搅拌槽中反应完成的硫化锌浆料进行过滤，得到滤液和滤渣，

所述滤液即为浸出后的氯化锌溶液，其主要成分为氯化锌溶液，根据硫化锌精矿中的成分组成，其中还可能含有：氯化铅、氯化铜、氯化钠、氯化钾、氯化钙等杂质；

所述滤渣中主要含有硅铝酸盐(脉石成分)、单质硫及氢氧化铁等在浸出液中难以溶解的成分；

S7：对步骤S6中的滤渣进行浮选分离等操作，得到单质硫。

步骤S2中的电解质溶液可以是氯化钠、氯化铵、氯化锌或其他无机盐的单一溶液或几种无机盐的混合溶液，其浓度范围为0～6mol/L。

为强化浸出效果，可向步骤S2中的电解质溶液中添加少量Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，其浓度范围为0～0.1mol/L。

步骤S5中的a值，取值范围为170～400mv。

本发明的具体实施例如下：

实施例1

成分组成如下表的锌精矿：

元素	S	Zn	Pb	Cu	Si	Fe
							含量％	27.6	53.5	1.42	0.03	2.8	7.3

将此锌精矿与清水按1：4的比例混合调浆，在吸收塔中通入氯气发生反应。由于反应放热，浆料温度迅速升至90℃以上，此时，降低通入氯气的纯度(补充入部分冷空气以带走反应热，帮助体系降温)。当电位传感器测得浆料的氧化还原电位330mV时，停止反应，将浆料过滤，得滤液成分如下：

元素	Zn	Pb	Cu	Fe
					含量g/L	126.05	0.83	0.06	0.047

所述锌浸出率约为94.3％。

实施例2

成分组成如下表的锌精矿：

元素	S	Zn	Pb	Cu	Si	Fe
							含量％	27.6	53.5	1.42	0.03	2.8	7.3

将此锌精矿与4.5％的氯化锌溶液按1：4的比例混合调浆，在吸收塔中通入氯气发生反应(具体过程如前)。当电位传感器测得浆料的氧化还原电位418mV时，停止反应，将浆料过滤，得滤液成分如下：

元素	Zn	Pb	Cu	Fe
					含量g/L	140.6	1.68	0.06	0.02

所述锌浸出率约为89％。

实施例3

成分组成如下表的锌精矿：

元素	S	Zn	Pb	Cu	Si	Fe
							含量％	26.2	50.8	2.06	0.017	4.7	5.8

将此锌精矿与氯化锌和氯化钠的混合溶液(其中锌含量31g/L，钠含量86g/L，PH≈5.4)，按1：5的比例混合调浆，在吸收塔中通入氯气发生反应(具体过程如前)。当电位传感器测得浆料的氧化还原电位362mV时，停止反应，将浆料过滤，得滤液成分如下：

元素	Zn	Pb	Cu	Fe
					含量g/L	122.7	3.11	0.03	0.04

所述锌浸出率约为90.25％。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理。

Claims (6)

1.一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，包括浸出设备，其特征在于：所述浸出设备包括搅拌槽、吸收塔、安保吸收塔、泵和管道，所述吸收塔底部一侧设置有氯气输入管，吸收塔顶部一侧设置有浆料输入管，浆料输入管通过泵与搅拌槽相连通，搅拌槽通过管道与吸收塔相连通，吸收塔顶端设置有排气口，排气口通过管道与安保吸收塔相连接，所述搅拌槽内部设置有氧化还原电位传感器；

所述浸出设备的具体氯化浸出方法如下步骤：

S1：称取硫化锌精矿原料，将称取的硫化锌精矿原料粉碎研磨至400目，得到硫化锌粉末；

S2：将硫化锌粉末倒入搅拌槽中，并向搅拌槽中注入水或电解质溶液，混合均匀，搅拌呈浆料，得到硫化锌浆料；

S3：用泵将步骤S2中的硫化锌浆料泵入吸收塔，向吸收塔中通入氯气，使氯气与硫化锌浆料在吸收塔中充分接触；

S4：通过吸收塔与氯气反应后的硫化锌浆料通过管道进入搅拌槽，保持泵开启，形成硫化锌浆料在搅拌槽-吸收塔-搅拌槽中的循环，让硫化锌浆料与氯气在吸收塔内充分进行反应；

S5：对搅拌槽中的氧化还原电位传感器进行检测，当硫化锌浆料的氧化还原电位≥a时，即认为硫化锌浆料与氯气的反应达到终点；

S6：关闭泵并停止氯气输入，对搅拌槽中反应完成的硫化锌浆料进行过滤，得到滤液和滤渣；

S7：对步骤S6中的滤渣进行浮选分离操作，得到单质硫。

2.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，其特征在于：所述步骤S2中硫化锌粉末与水或电解质溶液的固液比为1：3～1：6。

3.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，其特征在于：所述步骤S2中的电解质溶液选用浓度为0～6mol/L的氯化钠、氯化铵、氯化锌中的一种或多种无机盐混合溶液。

4.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，其特征在于：所述步骤S2中为强化浸出效果，可向电解质溶液中添加浓度为0～0.1mol/L的Fe²⁺、Fe³⁺和Cu²⁺。

5.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，其特征在于：所述步骤S5中a的取值范围为170～400mv。

6.根据权利要求1所述的一种硫化锌精矿的氯化浸出方法，其特征在于：所述安保吸收塔为填料喷淋吸收塔，所述填料采用惰性填料。

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