专利名称：一种处理低品位氧化锌矿石的方法
技术领域：
本发明涉及湿法冶金领域，尤其是一种用碱液直接浸出含Zn8～19％的低品位氧化锌矿石产出金属锌粉或氧化锌粉的方法。
背景技术：
自然界蕴藏着丰富的氧化锌矿石，属难选矿物。目前处理低品位氧化锌矿石，国内外大多采用火法富集产出锌氧粉再经湿法提取金属锌的复杂方法。据中国《云南冶金》(县乡版)1992年第四期记载，用回转窑(威尔兹法)高温还原挥发处理含Zn18～21％的氧化锌矿，产出平均含Zn50～60％的锌氧粉，锌金属直接回收率83～86％。但是该方法存在的主要缺点是处理入窑氧化锌矿含Zn＞20％才有效益。开发利用含Zn＜20％的更低品位的氧化锌矿仍然受到制约。在相同技术领域内现有技术只能开发利用含Zn20％以上的“富矿”。中国《有色金属》(冶炼)1995年第三期介绍了5家试验或投产的工厂采用直接酸浸的全湿法流程处理含锌29.34～36.58％的高硅氧化锌矿，锌浸出回收率达80～85％。用此技术处理含锌品位低的氧化锌矿石势必导致锌回收率大幅度降低，经济效益不好。含Zn高的“富矿”毕竟很少，开发利用受到制约。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，提出一种处理低品位氧化锌矿石的方法，采用碱浸—电积工艺流程产出金属锌粉或者水解沉淀产出氧化锌粉，特别适宜于处理含Zn＜20％的低品位氧化锌矿石，此工艺流程具有作业温度低、能耗低、简化了净液作业、流程缩短的优点，从而能充分有效地利用待开发的锌资源，增加经济效益。
本发明处理的低品位氧化锌矿石的化学成分为(％)Zn 8～19，Pb0.92～2.47，Cd 0.12～0.18，CaO 8.12～18.33，Fe8.44～13.96，SiO210.56～60.30％，MgO0.44～1.67，Al2O31.82～1.85，S 0.84～2.98，Cu0.025～0.069，Mn0.44～0.58，As 0.007～0.12。锌物相锌分布率为(％)硫酸盐0.2～1.14，菱锌矿(含水锌矿)61.21～92.00，硅锌矿(含异极矿)12.16～36.23，硫化物0.94～3.3，锌铁尖晶石及其它锌1.22～5.1。
本发明的目的可以通过以下措施达到用NaOH水溶液作为浸矿剂，使矿石中的锌以锌酸钠进入浸出液，以Na2S的水溶液作为沉淀铅、铜、镉等杂质的沉淀剂，使铅、铜、镉、锰、铁、钙及大部分硅等杂质元素残留在渣中，实现锌与杂质分离，浸出液经电解沉积产出金属锌粉，或经水解沉淀产出氧化锌粉。
本发明的具体步骤是将浓度5M的NaOH水溶液浸矿剂先加入浸出槽内，然后将-100目占90％以上的磨细氧化锌矿石按液固比6∶1加入浸出槽内，根据原料性质不同控制温度为室温或者45～80℃的温度，例如，菱锌矿(包括水锌矿)占90％以上的氧化锌矿石可控制为室温浸出，以菱锌矿(包括水锌矿)和硅锌矿(包括异极矿)的混合型氧化锌矿石可控制45～80℃的温度浸出。搅拌浸出120min后按可溶铅量化学计算量的2.5～3.5倍加入Na2S水溶液，继续搅拌浸出30min，时间控制为2.0～2.5h。浸出结束后，采用公知的过滤设备进行液固分离，例如板框压滤机、莫尔过滤机、圆盘过滤机、真空过滤机。浸出渣洗涤后堆存，浸出液进入电积槽电积金属锌粉。控制电流密度为250～500A/m2，槽电压2.5～3.0V，电积温度为20～60℃。阴极板和阳极板均为不锈钢板，电积后的金属锌粉起槽洗涤，离心机过滤、烘干为产品金属锌粉。
上述方法中还可对浸出液进行水解沉淀产出氧化锌粉，加水量控制稀释比为浸出液∶水＝1∶3～4，温度85～90℃，稀释终点浸出液含NaOH 18～24g/L，沉锌后液含Zn＜1g/L。
上述的电积或水解废液经处理后返回浸出使用。
主要技术经济指标为锌浸出率79～89％，电解回收率大于99％，电流效率大于90％，锌的回收率78.0～88.0％，直流电耗2300～2800kWh/t·Zn，金属锌粉含全Zn 95～99.5％，含金属Zn85～96％，含Pb 0.012％，Fe0.066％，Cu＜0.005％，Cd＜0.005％。锌含量和杂质含量均达到国家GB6890-86规定的标准。
本发明的目的还可以通过以下措施达到在浸出液里加水、同时加温直接沉淀出氧化锌粉。技术条件稀释比控制为浸出液∶水＝1∶3～4，温度85～90℃，稀释终点浸出液含NaOH 18～24g/L，沉锌后液含Zn＜1g/L。氧化锌质量含ZnO大于90％。
图1是本发明生产金属锌粉的工艺流程图。
图2是本发明生产氧化锌粉的工艺流程图。
本发明与现有技术相比有以下优点1、本发明特别适宜于处理含Zn8～19％，Pb0.92～2.47％，CaO8.12～18.33％，Fe8.44～13.96％，SiO210.56～60.30％的低品位氧化锌矿石，此类矿石点多、面广、量大，是可持续发展中待开发利用的重要锌资源。
2、本发明也特别适宜于处理含钙、铁、硅高的氧化锌矿石，用本发明处理此类矿石能有效的将锌与钙、铁、硅、铅、铜、镉、锰等杂质分离，产出质量好的金属锌粉或氧化锌粉。
3、本发明简化了净液工序，缩短了流程，有利于提高锌回收率。
4、本发明的浸出、电积作业均在室温或45～80℃的温度条件下进行，电积时的电流密度为250～500A/m2的电流密度。
总之，使用本发明处理低品位氧化锌矿石流程短，可操作性好，可降低能耗，加工成本低，能充分有效的开发利用锌资源，增加经济效益。
实施例1氧化锌矿石成分(％)Zn 9.69，Pb 1.28，Cd 0.12，CaO12.11，MgO0.84，SiO234.22，Al2O33.41，S 0.84，Fe8.44，Cu0.06，Mn0.48，As0.077。
锌物相锌分布率为菱锌矿(包括水锌矿)占61.61％，硅锌矿(包括异极矿)占31.06％，余为其它锌矿物。
氧化锌矿石用量100g。
浸出技术条件NaOH浓度5M，Na2S用量1.5g，液固比为6∶1，温度为80℃，机械搅拌2.5h。
浸出渣含锌1.97％，浸出渣量84g，浸出液成分(g/L)Zn 11.20，Pb 0.01，Cd＜0.001，Cu0.0011，Fe0.0063，Ca0.029，Mg0.0009，浸出液体积700ml；锌浸出率渣计82.92％，液计80.91％。
实施例2氧化锌矿石成分(％)Zn12.75，Pb0.92，Cd 0.12，CaO18.33，MgO1.67，SiO211.77，Al2O31.85，S 2.98，Fe11.3，Cu 0.025，Mn 0.44，As0.012。
锌物相锌分布率为菱锌矿(包括水锌矿)占79.45％，硅锌矿(包括异极矿)占12.16％，余为其它锌矿物。
氧化锌矿石用量100g。
浸出技术条件NaOH浓度5M，Na2S用量1.6g，液固比为6∶1，温度为45℃，机械搅拌2.5h。
浸出渣含锌3.40％，浸出渣重量78.5g。
浸出液成分(g/L)Zn 13.31，Pb 0.0022，Cd＜0.001，Cu 0.0008，Fe0.0062，Mg0.0007。
浸出液体积760ml；锌浸出率渣计79.07％，液计79.34％。
实施例3氧化锌矿石成分(％)Zn 9.77，Pb 0.029，Cd 0.015，CaO1.67，MgO2.84，SiO260.30，Al2O36.70，，Fe1.34，Cu0.0067，Mn0.48。
锌物相锌分布率为菱锌矿(包括水锌矿)占61.21％，硅锌矿(包括异极矿)占36.23％，余为其它锌矿物。
氧化锌矿石用量100g。
浸出技术条件NaOH浓度5M，Na2S用量0.06g，液固比为6∶1，温度为80℃，机械搅拌2.0h。
浸出渣含锌 1.45％，浸出渣重量80.40g。
浸出液成分(g/L)Zn 13.73，Pb 0.008，SiO22.41，Al0.25。
浸出液体积630ml；锌浸出率渣计88.07％，液计88.54％。
实施例4氧化锌矿石成分(％)Zn 18.90，Pb 2.47，Cd 0.18，CaO 8.12，MgO0.44，SiO210.56，Al2O31.82，S 0.84，Fe13.96，Cu 0.032，Mn0.58，As＜0.1。
锌物相锌分布率为菱锌矿(包括水锌矿)占92.00％，硅锌矿(包括异极矿)占2.67％，余为其它锌矿物。
氧化锌矿石用量100g。
浸出技术条件NaOH浓度5M，Na2S用量1.6g，液固比为6∶1，温度为室温，机械搅拌2.5h，浸出渣含锌4.05％，浸出渣重量57.2g。
浸出液成分(g/L)Zn22.93，Pb0.003，Cd＜0.001，Cu＜0.001，Fe＜0.018浸出液体积750ml；锌浸出率渣计87.74％，液计91.00％。
实施例5按照实施例1～4相同的技术条件制备浸出液，电积金属锌粉，制备中采取洗液与浸出液分开和调整液固比为4∶1的措施，提高浸出液的含锌浓度。
浸出液成分(g/L)Zn30.72，Pb0.0055，Cd0.001，Ca0.016，Mg0.0011，Mn0.0043，Cu0.0011，Fe0.0081，SiO21.58。
电积条件电流密度500A/m2，槽电压2.5～2.6V，电积温度23～25℃，同极距50mm，阴极板和阳极板均为不锈钢板，电积指标电流效率92.06％，电能消耗2316kWh/t·Zn，锌电积回收率99％。
金属锌粉质量含全Zn99.50％，金属Zn95.12％，含Pb0.012％，Fe0.066％，Cu＜0.005％，Cd＜0.005％。锌含量和杂质含量均达到国家GB6890-86规定的标准。
实施例6用实施例5的浸出液水解沉淀氧化锌粉。
水解沉淀技术条件稀释比为浸出液∶水＝1∶3～4，温度85～90℃，稀释终点含NaOH 18～24g/L，沉锌后液含锌＜1g/L。
氧化锌粉质量含ZnO94.60％。
锌的沉淀率91.40％。
权利要求
1.一种处理低品位氧化锌矿石的方法，将原矿磨细、经过浸出和电积处理，得到锌粉，其特征在于适宜处理含锌Zn8～19％、铁Fe8.44～13.96％、氧化钙CaO8.12～18.33％、二氧化硅SiO210.56～60.30％的氧化锌矿石，用NaOH水溶液作为浸矿剂，使矿石中的锌以锌酸钠进入浸出液，以Na2S的水溶液作为沉淀铅、铜、镉杂质的沉淀剂，使铅、铜、镉、锰、铁、钙及大部分硅杂质元素残留在渣中，实现锌与杂质分离，浸出液经电解沉积产出金属锌粉，或经水解沉淀产出氧化锌粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将浓度5M的NaOH水溶液浸矿剂先加入浸出槽内，然后将-100目占90％以上的氧化锌矿石按液固比6∶1加入浸出槽内，根据原料性质不同控制温度为室温或者45～80℃的温度，搅拌浸出120min后按可溶铅量化学计算量的2.5～3.5倍加入Na2S水溶液，继续搅拌浸出30min，时间控制为2.0～2.5h，浸出后进行液固分离，浸出渣洗涤后堆存，浸出液进入电积槽电积金属锌粉，控制电流密度为250～500A/m2，槽电压2.5～3.0V，电积温度为20～60℃。
3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于对浸出液水解沉淀产出氧化锌粉，加水量控制稀释比为浸出液∶水＝1∶3～4，温度85～90℃，稀释终点浸出液含NaOH18～24g/L，沉锌后液含Zn＜1g/L。
4.根据权利要求2和3所述的方法，其特征在于电积或水解废液经处理后返回浸出液使用。
全文摘要
一种处理低品位氧化锌矿石的方法，采用碱浸—电积工艺流程产出金属锌粉或者水解沉淀产出氧化锌粉，特别适宜于处理含Zn＜20％的低品位氧化锌矿石，用NaOH水溶液作为浸矿剂，使矿石中的锌以锌酸钠进入溶液，以Na
文档编号C22B3/12GK1414121SQ0213378
公开日2003年4月30日 申请日期2002年9月17日 优先权日2002年9月17日
发明者马启坤, 李晓阳, 陈世明, 李学全, 张凡 申请人:昆明冶研新材料股份有限公司