在锌精矿的沸腾焙烧过程中,不可避免地生成铁酸锌(ZnOFeO),它是一种难溶于稀硫酸的铁氧体。

ZnO+FeO==ZnOFeO(1-1)

在一般酸浸条件下,ZnOFeO不溶解而留在中性浸出残渣中,使渣含锌在20%左右。生产中采用热酸浸出(温度90-95℃,始酸大于150g/L,终酸40-60g/L),使渣中的锌溶解:

ZnOFeO+4HSO=ZnSO+Fe(SO)+4HO(1-2)

同时渣中残留的硫化锌使三价铁还原到2价而溶解:

ZnS+Fe(SO)=ZnSO+2FeSO+S(1-3)

热酸浸出后金属浸出率显着提高,铅、银富集于渣中,但大量铁也转入溶液,溶液含铁量达到20mg/L~40mg/L。若采用常规的中和水解除铁,因为形成体积庞大的Fe(OH)胶体无法浓缩和过滤。为从高铁溶液中沉淀除铁,需要采用高成本的黄钾铁矾[KFe(SO)(OH)]

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收稿日期:2010年月日;接受日期:

法、针铁矿(FeOOH)法和赤铁矿(FeO)法等新的除铁方法。

1.2完全湿法

在加压浸出条件下,锌精矿中的硫化锌与硫酸发生下述反应:

2ZnS+2HSO+O=2ZnSO+2HO+2S(1-4)

当有铁溶解时将发生下列反应:

ZnS+Fe(SO)=ZnSO+2FeSO+S(1-5)

4FeSO+2HSO+O=2Fe(SO)+2HO(1-6)

在加压浸出锌精矿石、铁闪锌矿、磁黄铁矿中的铁都有可能溶出:

4FeS+15O+2HO=2Fe(SO)+2HSO(1-7)

4FeS+15O+8HO=2FeO+8HSO(1-8)

在高温、低酸溶液中的铁可以发生如下反应:

3Fe(SO)+PbSO+12HO=PbFe(SO)(OH)+6HSO(1-9)

Fe(SO)+(x+3)HO=FeOxHO+3HSO(1-10)

3Fe(SO)+14HO=(HO)Fe(SO)(OH)+5HSO(1-11)

但是,高酸浸取尽管能减少锌因为铁酸锌的生成造成锌的流失,但高酸浸取之后,浸取液中含有的大量的铁离子,为以后的净化工艺带来困难;高氧酸浸已经成为湿法炼锌的主流,很多研究工作卓有成效。但是,高氧酸浸并不能阻止铁等杂质随着锌一起进入到浸取液之中,高的铁含量必将对以后的除铁工艺带来巨大了困难。

目前,对于高铁矿还没有一种好的办法既能除去铁而又不至于造成大的经济损失,即使是含铁较低的锌矿,浸取液的净化仍然是人们长期研究所要解决的问题。

2氨浸方法的提出与理论研究

2.1高铁闪锌矿的氨浸工艺的提出

文献表明,火法炼锌终将逐渐退出历史舞台,生物浸取离进入工业化应用还有非常远的路要走,而现行的湿法炼锌并不能同时实现锌的高浸出率和铁的低浸出率。为解决这一矛盾,本课题组一直致力于铁、铜、锌、钴、镍、镉等金属的分离研究,根据已有文献和我们的研究成果,提出了高铁闪锌矿精矿的催化高氧氨浸工艺。其基本原理设想为:

高压反应釜中,加入矿粉、催化剂、氨水、碳铵等,充入高压氧气,利用凝固末端电磁搅拌器进行搅拌,计时。浸取液利用原子吸收分光光度计分析。反应如下:

2MS+O+8NH+2HO=2[M(NH)]+2S↓+4OH(2-1)

其中,M=Zn、Cu(Co、Ni、Cd生成六配位离子,Co要氧化为Co)

4FeS+3O+4CO+6HO=4Fe(OH)CO↓+8S↓+8OH(2-2)

2.2热力学计算

在高氧、高氨、碳酸铵、催化剂存在下,反应能不能进行以及如何进行。

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