專利名稱：一種富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法，屬于礦物加工技術 領域。
背景技術：
富銦高鐵鋅焙砂是高銦高鐵硫化鋅精礦經焙燒處理后得到的一種富含銦及大量 雜質鐵的鋅冶金物料。隨著濕法煉鋅工藝的發(fā)展，低鋅品位、高雜質含量的復雜鋅礦物資源 的利用越來越普遍，尤以高鐵鋅精礦的利用最為明顯。高鐵硫化鋅精礦通常是指含鐵大于7. 5wt%,含鋅小于48wt%，含硫一般在25 35wt%，并伴生有較高含量的金屬銦的一類硫化鋅精礦的總稱。對于處理這一類高鐵硫化 鋅精礦，通常采用的工藝技術流程有兩種，第一種工藝技術流程是鋅精礦沸騰焙燒-中性 浸出-中性浸出渣回轉窯高溫還原揮發(fā)。在該工藝技術流程中，鋅精礦沸騰焙燒目的是控 制溫度870 1100°C，將鋅精礦中的元素硫脫除，得到幾乎不含硫的焙燒礦，同時，在該焙 燒條件下，硫化鐵和硫化鋅被氧化生成氧化物，高鐵硫化鋅精礦中鐵與鋅鑲嵌共存，生成的 氧化鐵與氧化鋅將發(fā)生化學反應，生成鐵酸鋅，因而，在焙燒過程中，大部分的鐵不可避免 地生成難溶于稀硫酸溶液的鐵酸鹽，如鐵酸鋅等物質，形成一系列的鐵酸鹽固溶體，而鐵酸 鋅是一種難以被稀硫酸浸出的鐵酸鹽。中性浸出的目的是用稀硫酸將鋅焙燒礦中的鋅大 部分的溶解到硫酸溶液中，實現(xiàn)金屬鋅從礦物中轉化到硫酸水溶液的目的，中性浸出過程 得到合格的硫酸鋅溶液，這種硫酸鋅溶液做為下一步提取金屬鋅的原料轉入下一工序；在 中性浸出過程中還產生中性浸出渣；由于鐵酸鋅等不被稀硫酸浸出，造成鋅、銦等有價元 素進入到浸出渣，造成金屬鋅、銦等有價元素的損失，幾乎所有的鐵也進入中性浸出渣。為 了更好的回收和利用這部分不被稀硫酸浸出而進入到浸出渣中金屬鋅、銦等，需要特定工 藝和技術；中性浸出渣根據(jù)高鐵硫化鋅精礦含鐵的不同，其含鋅在18 左右，含鐵 在25 35wt%左右，含硫在5 8wt%。中性浸出渣回轉窯高溫還原揮發(fā)是一種處理中 性浸出渣的技術工藝，該過程是控制1250°C的高溫，添加焦炭作為發(fā)熱劑和還原劑，焦炭 的用量是投入回轉窯物料量的50wt%。對中性浸出渣進行高溫還原揮發(fā)，在高溫還原揮 發(fā)過程中，氧化鋅及其它含鋅化合物被還原揮發(fā)并收塵得到氧化鋅粉，金屬鋅在該氧化鋅 粉中得到富集，一般含鋅為50wt%左右；回轉窯高溫還原揮發(fā)過程中，中性浸出渣中的元 素硫被氧化，生成二氧化硫進入高溫煙塵氣中，由于在回轉窯高溫還原揮發(fā)過程中，控制 高的過?？諝庀禂?shù)，使得該過程中煙氣量很大，稀釋了生成的二氧化硫，使煙氣含二氧化硫 很低，難以回收利用，全部排放到大氣中，造成二氧化硫污染，進而產生酸雨；金屬鐵被還 原成低價氧化物或金屬鐵進入到窯渣中，在這個過程中實現(xiàn)鐵鋅的分離。該過程所產氧化 鋅粉含鋅約50wt%左右，需要單獨專門處理以回收其中的金屬鋅和銦等有價元素。第二 種工藝技術流程是鋅精礦沸騰焙燒-中性浸出-中性浸出渣高溫高酸浸出-黃鉀鐵礬法 除鐵-液固分離-黃鉀鐵礬渣(堆存)_含鋅溶液返回主流程回收鋅，在這個技術工藝流 程中，鋅精礦沸騰焙燒和中性浸出的目的如前所述。中性浸出渣高溫高酸浸出是控制浸出溫度在95°C，硫酸濃度達到200 300g/l的技術條件，終酸濃度控制35 70g/l，對中性 浸出渣進行浸出，這時鐵酸鋅等不溶解于稀硫酸的礦物，可以順利的溶解進入到高濃度的 硫酸溶液中，得到一種含鐵高、含鋅較低的硫酸鹽混合溶液，這種硫酸鋅和硫酸鐵混合溶液 中鐵與鋅的分離，必須采用特殊的方法才能夠進行，從硫酸鋅和硫酸鐵混合溶液中分離鐵 鋅的方法，在工業(yè)上采用的方法有黃鉀鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法。在濕法煉鋅過程中， 通常采用黃鉀鐵礬法除去鐵離子含量高的硫酸鋅溶液中的鐵。黃鉀鐵礬法是控制溫度為 90 95°C，控制溶液pH值為小于等于1. 5，添加一定量的一價離子，如鉀離子，鈉離子，銨 離子等，同時添加晶種，使硫酸鐵生成AFe53(SO4)2(H2O)6這樣的物質，這個物質是一種微晶 沉淀，可以從溶液中分離出來。生成黃鉀鐵礬的化學反應為3Fe2 (SO4) 3+2A (OH)+IOH2O = 2AFe33 (SO4)2 (H2O) 6+5H2S04，生成黃鉀鐵礬的化學反應是一個可逆反應，也就是說，生成黃鉀 鐵礬沉淀的過程是一個釋放硫酸的過程，當硫酸濃度達到一定量時，生成的黃鉀鐵礬微晶 沉淀將重新被酸溶解，生成鐵離子，使鐵離子重返溶液。所以，為了使黃鉀鐵礬生成，必須保 持PH小于等于或接近1. 5，這樣才能使黃鉀鐵礬保持沉淀狀態(tài)。而黃鉀鐵礬生成的過程，將 使反應體系中硫酸濃度上升，因而，生成黃鉀鐵礬的全過程必須進行酸度調整和控制，生成 黃鉀鐵礬過程中采用添加鋅焙燒礦的方法，中和在生成黃鉀鐵礬過程產生的硫酸；當鐵從 溶液中全部生成黃鉀鐵礬后，就實現(xiàn)了鐵鋅的分離。這時，得到含鋅的溶液返回主流程提取 金屬鋅。同時得到含鋅3 8wt%的黃鉀鐵礬渣，該黃鉀鐵礬渣是濕法煉鋅過程的終渣，進 行堆存，這種黃鉀鐵礬渣含有多種重金屬離子，在堆存過程中，存在重金屬離子污染問題， 是一種典型的重金屬污染源。綜上所述，在常規(guī)技術和工藝中，無論是回轉窯高溫揮發(fā)方法還是高溫高酸浸出 方法處理中性浸出渣，達到鐵鋅分離的目的，都存在技術工藝流程長，過程控制困難，金屬 回收率低，試劑消耗大，高溫還原揮發(fā)過程中二氧化硫對環(huán)境污染大，黃鉀鐵礬渣堆存存在 重金屬離子污染等問題，同時也限制和影響了鋅、銦的回收率以及鐵資源的利用率。國內外學者對提高鋅、銦浸出率、除鐵方法研究較多，相繼研究開發(fā)了黃鉀鐵礬 法、針鐵礦法、赤鐵礦法等熱酸浸出工藝，其基本思路與共同特點是采用高溫、高酸等浸出 條件來破壞鐵酸鋅，然后以黃鉀鐵礬、針鐵礦或赤鐵礦的形式沉淀除除，以達到提高鋅、銦 回收率的目的。針對提高鐵酸鋅中鋅、銦浸出率的研究，李希明等利用機械活化促進鐵酸鋅 分解進行了研究，通過機械活化促進焙砂顆粒表面活化，提高鋅的浸出率；李洪桂等研究了 機械活化鋅浸出渣的方法，以此提高浸出渣的鋅、銦浸出率以及抑制鐵的浸出；黃煒、劉晨 等利用還原焙燒處理鋅焙砂，分解鐵酸鋅，提高鋅浸出率等。上述方法雖然在提高焙砂中鋅、銦的浸出率上取得了較好的效果，但在分解鐵酸 鋅提高浸出率的同時都不可避免的將大量的鐵浸出到溶液中，需經凈化除鐵，且由于浸出 液富含銦，為了有效的回收金屬銦，其凈化工藝較為復雜，在凈化過程中，浸出的鋅、銦又大 量損失到鐵渣中，降低了金屬回收率。導致這些工藝方法浸出液含鐵高的根本原因是焙砂 中鐵酸鋅的存在。由于高銦高鐵硫化鋅精礦物相組成復雜，主金屬鋅、鐵、銦以硫化物形態(tài) 嵌布共生，且其中的銦絕大部分以細粒度嵌布在硫化鐵礦物中，在沸騰焙燒脫硫所得的焙 砂中的鐵絕大部分形成鐵酸鋅，呈直徑為3-15 μ m的微小粒子嵌布在ZnO基體上；而焙砂中 的^由于離子半徑與鐵離子半徑相近，絕大部分通過置換鐵離子的方式進入鐵酸鋅晶格 中，形成鐵酸鹽固溶體。這一特性就決定了若要提高焙砂中鋅和銦的浸出率，就必須采取有效的措施，分解鐵酸鋅，破壞鐵酸鋅晶格，將其包裹的鋅和銦釋放出來；同時為了保證焙砂 中的鐵盡可能少的進入浸出液，就必須在浸出之前將大部分鐵通過選礦方式去除。通過熱力學分析，可知鐵酸鋅易于被CO還原分解，其組分F^O3在還原溫度570°C 以上，隨爐氣中CO濃度的提高，按!^e2O3 — Fe3O4 — FeO — Fe順序轉變，在還原溫度570°C 以下按!^e2O3 — Fe3O4 — Fe順序轉變；且其中嵌布的L2O3可在還原溫度500°C以下直接還 原為蒸氣壓較小的金屬銦，而SiO的還原則要求很高的溫度和CO濃度，因此在低溫弱還原 氣氛條件下將鐵酸鋅還原分解為&ι0、Fe3O4和金屬h是很容易的，且還原產物!^e3O4為強 磁性礦物，通過磁選分離可有效去除焙砂中的鐵。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有工藝的不足，提供了一種富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的 工藝方法，使焙砂中的鋅銦鐵在浸出前以選礦方式相分離，避免了后續(xù)浸出時大量鐵進入 浸出液，簡化了凈化工藝，同時可達到資源綜合利用的目的。解決本發(fā)明上述技術問題所采取的的技術方案是將沸騰焙燒得到的含鋅 45wt% 55wt%、含鐵15wt% 30wt%、含銦0. 08wt% 0. 25wt%的富銦高鐵鋅焙砂，利 用其自身余熱，通入煤氣在570°C以下進行低溫弱還原處理，使其中的鐵酸鋅分解還原為 ZnO^Fe3O4及部分鐵，再將還原焙砂磨細制漿，進行濕式磁選分離鋅銦鐵，得到鐵精礦和富銦 鋅精礦。本發(fā)明的具體工藝方法還包括以下方案①沸騰焙燒得到的富銦高鐵鋅焙砂的溫度為800 900°C ；②通入煤氣還原處理 的溫度為450 550°C;③還原焙砂磨細制漿的質量濃度為40wt% 60wt%，磨細至100目 以下；④磁選分離的磁感應強度為30 lOOmT。所述的還原處理是將富銦高鐵鋅焙砂在沸騰焙燒后直接送入回轉窯，通過回轉 窯口的煤氣發(fā)生器在回轉窯口通入焙砂質量3wt % 8wt %的煤氣，控制窯內溫度450 550°C進行低溫弱還原焙燒，焙燒時間為30 80min。所述的還原反應中煤氣的通入量是以還原F^O3為!^e3O4所需的CO的理論量的2 4倍加入；還原后的焙砂是經自然冷卻后送到濕式球磨機磨細制漿，然后導入漿料池 ’磨好 的礦漿泵入可調永磁磁選機中進行磁選分離除鐵。上述工藝中發(fā)生的主要反應為3ZnFe204+C0 = 3Zn0+2Fe304+C02ZnFe204+C0 = Zn0+2Fe0+C02ZnFe204+Fe0 = ZnCHFe3O43 (ZnO)2 · In2O3 · Fe203+4C0 = 6Zn0+2Fe304+2In+4C02Fe304+4C0 = 3Fe+4C02本發(fā)明的有益效果為本方法針對富銦高鐵鋅焙砂采用選冶結合、先冶后選的技 術手段，運用還原焙燒——弱磁選工藝分離鋅銦鐵，得到鐵精礦和富銦鋅精礦，與現(xiàn)有技術 相比具有如下有益效果(1)能耗低、還原劑用量少。充分利用沸騰焙砂自身余熱，在沸騰焙燒完成后，使鋅 焙砂與少量還原劑接觸，在自身的余熱作用下，進行低溫弱還原焙燒，將鐵酸鋅分解還原為SiOJe3O4及少量鐵。(2)金屬回收率高。低溫弱還原焙燒，避免了高溫強還原反應生成大量金屬鋅、金 屬鐵及氧化亞鐵，同時由于M2O3可在500°C以下直接還原為蒸氣壓較小的金屬銦，低溫弱 還原焙燒不僅可使鐵酸鋅中嵌布的金屬銦得到解離，又避免了銦高溫揮發(fā)造成的損失。(3)操作簡單、易于控制，克服了焙砂中礦物顆粒過細、有價元素與雜質金屬分散 混雜、嵌布共存、難以選別分離的問題。經還原焙燒后，鐵酸鋅的晶格被破壞，焙砂中鐵的物 相部分轉變?yōu)閺姶判缘墓?04及金屬鐵，顯著改善其選別性能，易于磁選分離。(4)實現(xiàn)了富銦高鐵鋅焙砂中的鋅銦鐵在浸出前以選礦方式相分離。還原焙燒后 采用易于實施的濕磨濕選，不僅可高效分離鋅銦鐵，得到富銦鋅精礦，同時可得到大量鐵精 礦，使焙砂中的鐵得以回收利用，資源綜合利用率高。(5)采用煤氣還原，無新雜質引入，煙塵量小，設備腐蝕程度低。因此，本發(fā)明具有操作簡單、易于控制、生產效率高、生產成本低、試劑消耗量少、 能耗低、金屬回收率高等優(yōu)點，可高效處理富銦高鐵鋅焙砂分離鋅銦鐵。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例實例一來自云南某地的富銦高鐵鋅焙砂，其主要化學成分為
權利要求
1.一種富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法，其特征在于將沸騰焙燒得到的 含鋅45wt% 55wt%、含鐵15wt% 30wt%、含銦0. 08wt% 0.富銦高鐵鋅焙 砂，利用其自身余熱，通入煤氣在570°C以下進行低溫弱還原處理，使其中的鐵酸鋅分解還 原為ZnO、Fe3O4及部分鐵，再將還原焙砂磨細制漿，進行濕式磁選分離鋅銦鐵，得到鐵精礦 和富銦鋅精礦。
2.根據(jù)權利要求1所述的富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法，其特征在于 ①沸騰焙燒得到的富銦高鐵鋅焙砂的溫度為800 900°C ；②通入煤氣還原處理的溫度為 450 550°C ；③還原焙砂磨細制漿的質量濃度為40wt% 60wt%，磨細至100目以下；④ 磁選分離的磁感應強度為30 IOOmT。
3.根據(jù)權利要求2所述的富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法，其特征在于 所述的還原處理是將富銦高鐵鋅焙砂在沸騰焙燒后直接送入回轉窯，通過回轉窯口的煤氣 發(fā)生器在回轉窯口通入焙砂質量3wt% 8襯％的煤氣，控制窯內溫度450 550°C進行低 溫弱還原焙燒，焙燒時間為30 80min。
4.根據(jù)權利要求3所述的富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法，其特征在于 還原反應中煤氣的通入量是以還原Fe2O3為Fe3O4所需的CO的理論量的2 4倍加入；還 原后的焙砂是經自然冷卻后送到濕式球磨機磨細制漿，然后導入漿料池；磨好的礦漿泵入 可調永磁磁選機中進行磁選分離除鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種富銦高鐵鋅焙砂還原磁選分離鋅銦鐵的方法，屬于礦物加工技術領域。本發(fā)明的特征是，采用選冶結合、先冶后選的技術手段，將沸騰焙燒得到的富銦高鐵鋅焙砂，利用其自身余熱，通入煤氣在570℃以下進行低溫弱還原處理，使其中的鐵酸鋅分解還原為ZnO、Fe3O4及部分鐵，再將還原焙砂磨細制漿，進行濕式磁選分離鋅銦鐵，得到鐵精礦和富銦鋅精礦。本發(fā)明的方法能耗低，還原劑用量少，操作簡單、易于控制，金屬回收率高，可使鐵酸鋅中嵌布的金屬銦得到解離，又可避免銦高溫揮發(fā)造成的損失，可實現(xiàn)富銦高鐵鋅焙砂中的鋅銦鐵在浸出前以選礦方式相分離。
文檔編號C22B1/00GK102134655SQ201010611028
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者徐紅勝, 李興彬, 李存兄, 李旻廷, 樊剛, 鄧志敢, 魏昶 申請人:昆明理工大學