吴红林;黄成雄;刘俊
【摘 要】本文针对粒度、液固比、浸出温度、始酸浓度、浸出时间、搅拌速率等对锌冶炼铜渣浸出的影响;硫酸铜品质影响因素因素,二次母液资源化利用技术进行研究,研究出锌冶炼铜渣生产五水硫酸铜工艺技术. 【期刊名称】《世界有金属》
【年(卷),期】剪力墙加固2017(000)012
【总页数】2页(P7-8)
【关键词】锌冶炼铜渣;硫酸铜;试验;研究
【作 者】吴红林;黄成雄;刘俊
mrow【作者单位】云南驰宏锌锗股份有限公司,云南曲靖655011;云南铅锌资源综合利用企业重点
试验室,云南曲靖655011;云南驰宏锌锗股份有限公司,云南曲靖655011;云南驰宏锌锗股份有限公司,云南曲靖655011
【正文语种】中 文
【中图分类】TF81
某公司湿法炼锌过程中，产出大量的锌冶炼铜渣，目前仅曲靖10万吨锌每年产出锌冶炼铜渣就达400～600t，其中除含铜以外，还含有铅、银、锗、锌、镉等有价金属。2016年全国锌产量627.3万吨，采用常规工艺的占85%，年产锌冶炼铜渣2.1～3.1万t。该公司选矿和锌冶炼又需要消耗硫酸铜，将锌冶炼铜渣合理回收利用生产硫酸铜，形成产业链闭路循环，即有利于提升公司经济效益，又有利于资源综合利用。
目前锌冶炼铜渣浸出技术有高温焙烧—常规浸出法、氧化剂或催化剂溶解法、液相空气氧化法、氧压浸出和堆存氧化—常规浸出法等五种技术；浸出液结晶有浓缩结晶法、冷却法和盐析法等三种技术，硫酸铜除杂技术有浸出液净化除杂和硫酸铜重溶解除杂等两种技术。
本试验拟采用常压浸出-浓缩结晶生产硫酸铜及浸出液净化除杂工艺技术开展试验研究。
3.1 锌冶炼铜渣水份，见表1。
3.2 锌冶炼铜渣化学成分，见表2。
试验采用“锌冶炼铜渣-常压浸出-浓缩结晶”的工艺流程生产硫酸铜。
锌冶炼铜渣浸出时的主要影响因素为：液固比、浸出温度、始酸浓度、浸出时间、搅拌速率。
氧分压：常压下进行，氧气流量为0.15m3/h；液固比：5:1～20:1；温度：60℃ ～85℃；始酸浓度：70～180g/L；浸出时间：2～3.5h；浸出搅拌转速：200～400r/min；浓缩结晶温度：80℃～90℃。
锌冶炼铜渣原料中-200目含量占94%以上，各种矿物基本呈单体解离状态，故后续浸出试验均在没有磨矿时进行。
试验表明，随着液固比的增大（液固比从5～20），反应会更加充分，Cu浸出率也就越高。
这是因为液体质量不变，固体质量相应减少，锌冶炼铜渣可以充分接触酸和氧。考虑到实际生产情况，一味增大液固比势必牺牲浸出量为代价。故应充分考虑到既能满足Cu浸出率要求，又能符合工厂的实际生产情况，故试验确定液固比值为5～10。
试验表明，Cu浸出率的大小随着温度的升高而增大。这是因为温度越高，布朗运动越激烈，反应越完全。考虑到后续五水硫酸铜浓缩结晶温度，故浸出温度80℃～90℃。
试验表明，随着始酸用量的增大，酸度越强，金属与H+置换反应越迅速，Cu浸出率也就越高。但酸的用量太大（从140g/L→180g/L），对浸出的提高没有太大的好处，工业生产时对管道和设备的腐蚀也就越大。故选择始酸浓度100～140g/L。
装配平台试验表明，随着浸出时间的延长，酸与金属的接触时间也就越长，反应越完全，Cu浸出率明显提高。但浸出时间太长，工业生产时不但会影响到生产率，而且杂质的浸出比例也就越多，影响到后续五水硫酸铜的纯度。故选择最佳浸出时间为2～4h。
试验表明，随着搅拌速度的加快，氧气传质速率相应加快，锌冶炼铜渣和溶液接触几率增多，Cu浸出率越高。合适的搅拌速度与所选设备有关，一般控制在200r/min左右。
在生产中，锌冶炼铜渣浸出时，比较适宜条件是：不需要磨矿，液固比值为5～10，温度80℃～90℃，始酸浓度100～140g/L，时间为2～4h，搅拌速度一般控制在200r/min左右。
试验表明，一次母液的体积与浸出时间的长短和浸出温度的大小紧密相关，均影响到浸出时的蒸发量。一般浸出时间越长，蒸发量越大；浸出温度越高，蒸发量也越大。
超声波除垢浓缩时得到的结晶体的大小与结晶温度、降温速率、浓缩比重、受冷均匀结晶紧密有关。
试验表明，在高温下蒸发结晶，其结晶体要均匀些。
试验表明，采取缓慢冷却方式降温时，晶体成核速率较小，生成的晶核数比较适中，有利于晶体的成长，晶体长得比较大。
试验表明，当浓缩比重偏小时，蒸发量不够，降温结晶时，易发生五水硫酸铜的分解，将会出现大量蓝白絮状，结晶后形成蓝白鳞片状不均匀颗粒。
试验表明，受冷不均，会形成各种不同粒径的晶体，导致晶体粒度分度宽。
因此，降温方式不同，生产的晶体大小差别大，粒度分布也不同。
泥沙过滤器
试验表明，浸出率越大，二次母液中铜含量越小，五水硫酸铜产量越高。五水硫酸铜经过二次再结晶后，产品的品质达到YS/T 94-2007标准。硫酸铜以CuSO4·5H2O计＞96%，杂质均不超标。
试验表明，二次母液加入Zn后，反应剧烈，能迅速置换溶液中的铜，快速反应生成黑氧化铜，过一段时间后又变成红的海绵铜。原因是刚被锌置换出来的铜，纯度较高，铜原子的活性较强，极易与溶液中的游离氧反应，生产黑氧化铜。
开始生成的海绵铜纯度高，随着Zn的继续投加，Cu逐渐被置换出来后，Cd、Fe等金属元素也被置换出来，置换渣呈黑灰。过量的Zn仍与硫酸缓慢反应，生成小气泡，持续2h，反应结束后，溶液的pH值为7。
试验表明，金属锗的浸出率在50%左右。
通过研究，我们得到如下的研究结论：
7.1 锌冶炼铜渣含Cu 为26.07%，品位较高，该锌冶炼铜渣通过常压充氧酸浸制备得到五水硫酸铜产品。
7.2 锌冶炼铜渣在常压下硫酸浸出，其主要的影响因素为液固比、浸出温度、始酸用量、浸出时间和浸出搅拌速度。试验结果验证，实现87%的Cu 浸出率，液固比的范围为5～10；浸出温度范围为80℃～90℃；始酸浓度范围为100～140g/l；浸出时间范围为2～4h。
7.3 锌冶炼铜渣常压浸出均能实现87%的Cu 浸出率目标，最高可以达到97%的浸出率。
7.4 对生产的五水硫酸铜其纯度最高96.17%，达到YS/T94-2007 中一级品96% 的纯度要求。
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