氨浸法在湿法炼锌中的优点及展望 | [PDF全文] |
以氨或氨与铵盐做浸出剂的浸出过程称为氨浸。目前, 氨浸法在有色金属湿法冶金中的应用日益广泛, 特别是应用于铜、镍、钴等的冶炼[1~2], 在湿法炼锌中的应用目前还处于研究阶段, 国内外虽有少量报道, 见文献[3~5], 但均不全面、不系统。当前, 工业上大多数湿法炼锌厂家基本上采用传统的硫化矿焙烧-硫酸浸出-净化-电积法炼锌, 针对目前锌精矿的品位不断下降, 而杂质含量特别是硅、铁、氯、氟等含量的不断上升, 造成选矿和冶炼都非常困难。采用氨浸法处理含锌物料回收有价金属, 具有原料适应性广、工艺流程短、净化负担轻、环境污染小、产品品种多、投资少等特点, 对推动湿法炼锌技术的进步具有深远的意义。
1 氨浸法在湿法炼锌中的优点 1.1 原料广对于低品位锌矿, 特别是含硅、铁、氟、氯、碳酸盐等杂质含量高的含锌物料, 采用传统的酸法处理必将消耗大量的酸, 同时产生硅酸盐胶体, 造成矿浆澄清抽滤困难, 而且锌浸出率也较低。国内外如昆明贵金属研究所虽研究了连续浸出-絮凝法, 而且取得了一定的效果, 但对硅锌在总锌中的含量要求严格, 当硅酸锌含量在50%左右时, 锌浸出率为80 %~ 85%, 当硅酸锌含量达90 %时, 锌浸出率下降到60 %左右。如采用氨-碳氨法处理该矿时具有明显效果, 锌浸出率可达91%以上, 煅烧所得产品可达间接法氧化锌B201一级品要求[6], 氨浸法除了能处理高硅、高碳酸盐氧化锌矿外, 还适宜处理含铁、氟、氯、砷、锑、钙、镁等杂质含量高的含锌物料, 这些不与氨配合的杂质均不进入溶液。在传统工艺中, 对于含以上杂质高的原料虽成功地开发出各种处理方法, 但是工艺流程长、过程复杂、成本高、技术指标难以控制。此外, 氨浸法除了能处理低品位氧化锌矿外, 还可以处理锌烟灰、锌焙砂、铸锌渣灰和各种含锌冶炼废渣等。因此, 氨浸法回收锌具有非常广的适应性。
1.2 净化负担轻采用氨浸法处理各种含锌物料, 物料中的许多有害杂质不与氨配合而留在渣中。同时, 因该体系为弱碱体系, 许多有害杂质在此条件下发生水解而留在渣中, 其他可与氨配合的杂质Cu、Ni、Co等进入溶液后, 一次加入适量锌粉除杂均可达电积要求。杂质总类和含量均很低, 铁可除至0.1g/L以下, 对生产高纯锌具有重要意义。而且, 所有操作均在常温常压下进行, 操作简单, 杂质净化非常容易, 特别是钴, 在该体系中用锌粉极易在常温常压下除去, 不需加热。但在酸浸体系中, 除钴需要加锑盐或砷盐, 且需加热至85~ 90℃, 操作条件苛刻, 除钴后溶液又要冷却至40~50 ℃才能进行电积, 消耗大量能量。此外, 采用氨浸法浸取还可有效回收有价金属银, 且回收率可达57 %以上, 比国内外如株洲冶炼厂的34.3 %高出近一倍[7]。因此, 采用氨浸法所得浸出液杂质种类少、含量低, 净化除杂容易、过程简单, 有价金属回收率高。
1.3 工艺流程短采用氨浸法处理各种含锌物料, 浸出液中杂质种类少、含量低, 从而决定了该工艺省去了许多除杂工序, 形成较短工艺流程。如制取高纯电锌只需浸出、净化、电积3个基本工序, 该法不但具有工艺流程短, 而且还可实行封闭循环操作, 减少对环境的污染。
1.4 产品品种多采用氨浸法处理各种含锌物料可以制取氧化锌、磷酸锌、阴极锌和锌粉。在制取氧化锌方面, 目前已成功地开发氨法制取氧化锌[8-14], 该工艺以含氧化锌物料为原料, 经氨水或氨-铵溶液浸出, 浸出液经净化除杂后蒸氨, 所得碱式碳酸锌沉淀经烘干、煅烧后制得氧化锌产品。在制取磷酸锌方面, 中南大学冶金科学与工程系唐谟堂教授已开发出氨-硫铵法制取磷酸锌工艺[15], 该工艺以氧化锌矿为原料, 用氨-硫铵溶液浸取, 浸出液经净化后用加入磷酸得到磷酸锌沉淀(NH4ZnPO4), 沉淀经磷酸溶解后煮沸制得符合涂料要求的磷酸锌产品。在制取阴极锌方面, 目前中南大学冶金科学与工程系杨声海老师已成功开发出氨-氯化铵处理氧化锌矿制取高纯阴极锌新工艺[3], 该工艺以氧化锌矿为原料, 以氨-氯化铵溶液为浸出剂, 浸出液经净化后电积制得含Fe < 1.0×10-4 %、Zn >99.995%的高纯锌。在制取锌粉方面, 北京矿冶研究总院已开发氨水制取锌粉工艺[5], 该工艺以氢氧化锌为原料, 经氨水浸出后净化, 净化液经电解制得松装密度为0.45g·cm-3, 比表面积为2.37m2·g-1的锌粉。随着人们对氨浸法的不断认识的重视, 将会出现更多、更有价值的各种含锌产品。
2 展望根据以上分析, 氨浸法在湿法炼锌中具有原料适应性广、净化负担轻、工艺流程短、产品品种多、成本低、操作简单、环境污染小等优点, 在实际生产中具有良好的经济效益和广阔的应用前景, 该工艺对传统湿法炼锌工艺提出了新的挑战, 在21世纪的应用具有不可估量的价值。
[1] |
Sukla L B, Panda S C, Jena P K. Recovery of Cobalt Nickle and co pper from converter slag through roasting with Ammoniun Sulphate and Sulphuric acid[J].
Hydrometallurgy, 1986, 116(2): 153–165. |
[2] |
Siemens Richard E, Corrik John D. Process for recovery of Nickel Cobalt and Co pper from domesticlaterites[J].
Mining cogress Jourual, 1977, 163(1): 29–34. |
[3] |
唐谟堂, 杨声海. Zn(Ⅱ)-NH 3 -NH 4Cl -H2O体系电积锌工艺及阳极反应机理[J].
中南工业大学学报, 1999, 30(2): 153–156.
|
[4] |
唐谟堂, 欧阳民. 硫铵法制取等级氧化锌[J].
中国有色金属学报, 1998, 8(1): 118–121.
|
[5] |
江培海. 络合物体系电解制锌粉[J].
有色金属(冶炼部分), 1998(6): 14–17.
|
[6] |
欧阳民. 氨法处理云南兰坪氧化锌矿制取等级氧化锌[D]. 长沙: 中南工业大学, 1996.
|
[7] |
杨声海. Zn(Ⅱ)-NH3 -NH 4Cl -H 2O体系电积锌新工艺及其基础理论研究[D]. 长沙: 中南工业大学, 1998.
|
[8] |
彭清静, 黄诚. 氨浸法菱锌矿制得活性氧化锌[J].
化学世界, 1996, 37(6): 294–296.
|
[9] |
龙怀中, 舒万艮. 从硫化锌精矿制取活性氧化锌[J].
有色金属, 1997, 149(1): 87–89.
|
[10] |
吴本泰. 从菱锌矿制氧化锌技术[P]. 中国专利: 88102610, 1998 -04 -30.
|
[11] |
倪景清, 唐天彪. 一种制取氧化锌的方法[P]. 中国专利: 1047841, 1990 -06 -30.
|
[12] |
杨锡祖, 杨茉, 周刚. 用氯化铵与次氧化锌生产活性氧化锌的方法[P]. 中国专利: 1075301, 1992 -11 -24.
|
[13] |
蒋元春, 付家吉, 冉永鸣. 生产分散性活性氧化锌的方法[P]. 中国专利: 1101327, 1994 -08 -11.
|
[14] |
张振逵. 超微氧化锌制取的工艺与装置[P]. 中国专利: 1121046, 1994 -03 -02.
|
[15] |
程华月. 氨法制取磷酸锌新工艺及其基础理论研究[D]. 长沙: 中南工业大学, 1999.
|