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濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討

文檔作者：馬菲菲文檔來源：白銀有色集團股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠		點擊數：	更新時間： 2024年06月14日
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2017年4月第2期馬菲菲：濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討·19·
濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討
馬菲菲
(白銀有色集團股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠，甘肅白銀730900)
[摘要] 比較了常規黃鉀鐵礬法與低污染黃鉀鐵礬法沉鐵的優缺點，針對常規黃鉀鐵礬法鐵礬渣含
鋅高以及低污染黃鉀鐵礬法無法處理高鐵原料的問題，提出常規黃鉀鐵礬法與低污染黃鉀鐵礬法聯合
沉鐵新工藝。
[關鍵詞] 濕法煉鋅；浸出；常規黃鉀鐵礬法；低污染黃鉀鐵礬法；聯合沉鐵
[中圖分類號] TF813 [文獻標志碼] B [文章編號] 1672—6103(2017)02一0019—04
1 黃鉀鐵礬法的原理和特點
國內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，也
使大量鐵進入溶液。沉礬的主要目的是除去溶液中
三價鐵離子，條件為溫度大于90℃，pH 1．5～1．7，
同時溶液中必須具有一定濃度的K+、Na+、NH4+
(工業生產一般使用硫酸鈉、硫酸氫鈉或碳銨較
多)，在反應6～8h后，形成鐵礬，達到沉鐵的目的。
反應方程式如下：
Me2S04+3Fe2(S04)3+12H20葉
2MeFe3(S04)2(OH)6+6H2S04 (1)
由反應式(1)可知，該沉鐵過程屬于放酸反應，
即隨著反應的進行，礦漿酸度隨時都在發生變化。
因此，黃鉀鐵礬法有兩種：常規黃鉀鐵礬法和低污染
黃鉀鐵礬法。常規黃鉀鐵礬法是指沉礬工序加入鋅
焙砂，中和沉鐵過程中不斷放出的酸，來滿足沉鐵工
藝pH值1．5的條件。低污染黃鉀鐵礬工藝主要是
通過調整預中和焙砂的加入量，控制預中和的終酸，
以滿足沉鐵工藝pH值1．5的條件，從而實現沉礬
不加料，杜絕因沉礬加入焙砂造成鐵礬渣污染嚴重、
不溶鋅高的問題。低污染黃鉀鐵礬工藝是在常規黃
鉀鐵礬工藝基礎上取消了沉礬加入含鋅物料，即通
過對沉礬劑的改型，使沉礬劑在起沉礬作用的同時，
[作者簡介]馬菲菲(1988一)，女，陜西南鄭人，大學本科學歷，助
理工程師，主要從事濕法冶金技術管理工作。
[收稿日期]2016一03一叭
將沉礬過程中產生的部分酸中和，從而保證沉礬過
程中酸的平衡。
常規黃鉀鐵礬工藝用鋅焙砂中和沉鐵過程中不
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有加入鋅焙砂，鐵
礬渣含鋅較低，但沉鐵過程中不斷釋放出的酸使其
無法處理高鐵原料。因此，研究低污染黃鉀鐵礬與
常規黃鉀鐵礬聯合沉鐵工藝具有現實意義。
2 生產實踐
西北鉛鋅冶煉廠年產10萬t電鋅，采用黃鉀鐵
礬法的濕法煉鋅工藝。近幾年的生產經歷了由低污
染黃鉀鐵礬工藝改為常規黃鉀鐵礬工藝，再由常規
黃鉀鐵礬工藝改為低污染黃鉀鐵礬法與常規黃鉀鐵
礬法聯合沉鐵的過程。
2．1低污染黃鉀鐵礬工藝
2．1．1 存在問題
西北鉛鋅冶煉廠是國內第一家采用黃鉀鐵礬法
工藝的鋅冶煉廠，受當時工藝認識及設備選型的局
限，浸出系統設備能力比較小。采用低污染黃鉀鐵
礬工藝，鐵礬渣含鋅較低，但沉礬時間不足，系統沉
鐵能力不足，僅為10 g／L，沉礬上清鐵升高，導致中
浸上清率較低，嚴重影響了生產。為了保證沉礬后
液鐵含量達標，只好使預中和過程中礬渣大量早熟。
大量鐵礬渣進入預中和底流，并隨其返回酸浸，與酸
浸工序鉛銀渣混合，兩渣互混，導致鐵礬渣量變小，
鉛銀渣量變大，有價金屬無法得到有效回收。表1
萬方數據
·20· 中國有色冶金A生產實踐篇·重金屬
10—11 80～90 27～30 28～30 18—25 17—25 ll～13 19～28 2—4
2．1．2 問題分析
造成上述問題的主要原因是低污染鉀鐵礬工藝
無法處理高鐵原料，浸出系統沉鐵能力不足，再加上
黃鉀鐵礬沉鐵過程屬于放酸反應，即隨著反應的進
行，礦漿酸度隨時都在發生變化，實際生產中沉鐵酸
度控制不到位的情況經常出現。為了追求較好的沉
鐵效率，在酸度不到位影響了沉鐵效率的狀況下，誤
認為是Na+、NHf濃度不足，以至于片面增加沉鐵
劑使用量，雖然取得了較理想效果，但正真的機理是
利用碳銨中和反應過程釋放的酸達到沉鐵的目的。
由此導致Na+、NH-過量，周而復始濕法系統Na+、
NHf不斷積累。西北鉛鋅冶煉廠預中和酸度控制
為15～25 g／L，溫度在85℃以上，完全滿足礬渣早
熟的條件。I段酸浸低酸控制在28～30 g／L，雖然
不具備沉鐵條件，但很接近沉鐵酸度，從反應化學平
衡方面考慮，如果Na+、NHf濃度較高，沉鐵反應有
進行的可能，預中和工序底流返回酸浸，兩渣互混
嚴重。
2．1．3解決方案
對目前浸出工藝控制條件進行分析，導致鐵
礬早熟和兩渣互混的主要原因是系統Na+、NHf
積累，其次是預中和酸度控制過低，再者是預中和
和沉礬工序濃密機液固分離效率低，兩工序上清
含固量較高，特別是預中和上清，近幾年一直十分
渾濁，大量的渣被帶人沉礬。以上問題的解決方
案：
(1)降低系統Na+、NH?濃度，保持現有工藝技
術控制條件不變，僅在沉礬系統減少碳銨使用量，在
原基礎上減少一半，即按照預中和上清鐵量的0．72
倍加入，運行12～14 d后，I段、預中和鐵含量相差
不大，則說明系統Na+、NHf濃度已降至可控范圍，
達到了降低Na+、NHf濃度的目的。
(2)沉礬系統適量增加焙砂，調節pH值至沉鐵
酸度控制范圍，即采用常規黃鉀鐵礬工藝。
(3)若系統陽離子濃度降下來，將預中和底流
由一段酸浸改為進入沉礬工序，杜絕早熟的鐵礬進
入酸浸工序與鉛銀渣互混。
2．2 常規黃鉀鐵礬工藝
2．2．1 存在問題
采用常規黃鉀鐵礬工藝，浸出兩渣得到徹底分
離，鉛銀渣中的Pb由原來的2％富集到8％～12％
左右，Fe由原來的22％下降到了10％以下，Ag的富
集比達到了3～5倍。但鐵礬渣含鋅有較大幅度上
升，達到了5％～6％。浸出兩渣成分見表3。
表3常規黃鉀鐵礬工藝浸出兩渣成分
萬方數據
2017年4月第2期馬菲菲：濕法煉鋅浸出沉礬沉鐵工藝探討·2l·
2．2．2 問題分析
常規黃鉀鐵礬工藝通過加入鋅焙砂中和沉鐵過
程中不斷放出的酸，以達到沉礬沉鐵的條件，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。隨著優質礦源的減少，鋅
精礦含鐵不斷上升，達到了11％左右，鐵礬渣的渣
量大幅上升，酸洗設備能力不足問題更加凸顯，渣含
鋅大幅上升。
2．3低污染黃鉀鐵礬與常規黃鉀鐵礬聯合沉鐵
2．3．1 改進方案
為了降低浸出兩渣含鋅，同時實現兩渣分離，克
服兩種黃鉀鐵礬沉鐵法的缺點，采用低污染黃鉀鐵
礬與常規黃鉀鐵礬聯合沉鐵工藝，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黃鉀鐵礬產生的鐵礬
渣，渣量減少，同時延長常規黃鉀鐵礬沉鐵時間，確
保預中和上清鐵控制在10 g／L以下。因此，原預中
和槽(120 m3，2臺)改為常規黃鉀鐵礬產生礬渣的
酸洗槽，原酸洗槽(120 m3，3臺)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
循環流量，沉礬品種由沉礬系統提供。
改進后的工藝流程見圖1。
焙砂、廢液、錳粉．．?r量．
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鉛銀渣
鐵礬渣
圖1 常規黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬
聯合沉鐵工藝流程圖
2．3．2運行效果
采用常規黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬聯合沉鐵
工藝，系統沉鐵能力有了一定程度提高，基本實現了
浸出兩渣的完全分離，且鐵礬渣含鋅有很大程度降
低。系統沉鐵效果與浸出兩渣指標分別見表4、
表5。
表4浸出系統工藝控制參數與沉礬沉鐵效果g／L
分析表4中Fe濃度數據可知，1段酸浸工序基
本沒有鐵礬早熟，并完全滿足系統沉鐵要求。
從表中看出，通過常規黃鉀鐵礬與低污染黃鉀
鐵礬兩段聯合沉鐵，浸出兩渣已實現完全分離，鉛銀
渣中鉛富集至9％，鐵降至10％以內，鉛銀渣中鐵主
要以未裂解的鐵酸鋅存在，銀的富集比增長3～4
倍。同時，鐵礬渣含鋅有了較大幅度下降，達到4％
左右。
3 結論
目前，國內濕法煉鋅行業沉礬工序或者采用單
一的低污染黃鉀鐵礬沉鐵工藝，或者采用常規黃鉀
鐵礬沉鐵工藝。常規黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩
段聯合沉鐵工藝在國內具有創新性和先進性，不僅
解決了鐵礬渣含鋅高的問題，同時實現了浸出兩渣
完全分離。經生產實踐驗證，該工藝是成功的。
一直半
萬方數據
．22． 中國有色冶金A生產實踐篇·重金屬
注：由于鋅精礦Ag品位較低，故鉛銀渣含Ag較低。
常規黃鉀鐵礬與低污染黃鉀鐵礬兩段聯合沉鐵成系統鈣上升，導致出現鈣鎂結晶等問題。中和劑
工藝雖然解決了鐵礬渣含鋅高問題，實現了兩渣分的選擇將是下一步的研究方向。
離，但采用碳酸鈣作為低污染黃鉀鐵礬的沉鐵劑，造
Discussion on Vanadium and iron precipitation process in zinc hydrometallurgy
MA Fei—fei
Abstract：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 10w—pollution jarosite process is proposed fbr iron precipitation in this paper．
Key words： zinc hydrometallurgy； leaching； conventional jarosite process； low—pollution jarosite proeess； com—
bined iron precipitation
D口口口∥，D．口口口口口o、口口．口．》、痧痧痧．痧，口，口∥痧痧痧移移痧．驢護移痧、驢、痧驢、驢護．護．驢，驢痧，驢痧、驢、驢驢驢護
新型納米材料可修復土壤重金屬污染
中科院合肥物質科學研究院科研人員研制成功一種新型納米復合材料，能夠高效修復土壤中的有害重
金屬離子，且畝均成本不超過30元人民幣。這項研究成果近期發表在美國化學會的綠色化學領域核心期刊
《美國化學會可持續化學與工程》上。
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