[发明专利]锌的硫化矿的复合催化氧化直接浸出工艺

说明书

本发明涉及有色金属湿法工艺，特别涉及锌冶炼的清洁生产新工艺，适用于硫化锌精矿的全湿法冶炼，也适用于其它有色金属硫化矿的全湿法冶炼，属于有色金属冶炼的技术领域。

目前我国锌冶炼过程不管是湿法还是火法，锌精矿都要经过焙烧，焙烧过程中大量二氧化硫等有害气体排放到大气中，污染环境，使生态环境遭到破坏。现有工艺流程对原料的品位，杂质含量的要求非常苛刻，冶炼前需进行严格的配料。随着资源的不断消耗，矿藏品位不断贫化，现有工艺对此将越来越不适应。因此硫化矿不经焙烧而直接进行浸出的工艺受到越来越大的重视。

日本专利J52040403(1975年)提出了用氧化氮作为催化剂浸出硫化矿的工艺；英国专利GB1525175(1976年)提出了用氧化浸出硫化物来回收铅、锌、铜的工艺；美国专利US3965239(1975年)介绍了用硝酸浸出硫化矿回收金属和用闪速冷却方法回收结晶硫。以上工艺的浸出过程须在温度115～125℃，表压3.5～8.4大气压的条件下进行。上述工艺过程使用全硝酸浸出，将使后续作业带来不便，必须转化为硫酸盐体系。美国专利US4189461(1980年)介绍了用二氧化氮作为氧化剂进行硫化矿酸浸的工艺，工艺中也要使用纯氧。世界专利WO9417216(1993年)介绍了在硝酸存在的情况下硫化铜或硫化锌矿的连续化酸浸，但该工艺耗酸量太高。采用高酸度浸出，硫酸也作为氧化剂参加浸出。产生的SO₂必须被氧化成SO₃并被吸收，否则会造成硫酸的无谓的损耗和SO₂对环境的污染。高酸度引起酸性盐的沉淀，在浸出时硫酸的实际消耗量将为理论需要量的150～200％。

综上所述，至今所发展的硝酸-硫酸浸出法具有下列一项或多项的缺点：

要求的温度较高(110～170℃)；

有的工艺要求操作压力3.5～8.4大气压；

应用纯氧，不仅投资大，生产成本高，有些地区和企业无条件满足；

浸出速度较慢，一般要求浸出时间为2～4小时；

消耗硝酸较多；

硫酸消耗量较大，有的工艺的硫酸实际消耗量将为理论需要量的150～200％，并且需用大量的焙砂或石灰中和。

为克服已有技术的上述种种缺陷或不足之处，本发明的目的在于提供锌的硫化矿的复合催化氧化直接浸出新工艺，该工艺具有如下特点：

(1)通过直接浸出将硫化物中的硫大部分转化为硫磺，硫磺便于贮藏和运输。消除传统流程的灰尘和SO₂、As₂O₃、Hg等有毒烟气的产生和排放问题；

(2)应用NO₃^-、铁离子和铜离子作辅助电子传递媒介，通过复合催化氧化，浸出速度得以提高，浸出速率可从2～4小时降至1～2小时；

(3)浸出过程在较低温度下进行，操作温度从110～170℃降至70～90℃；

(4)浸出过程在常压下进行，不需要价格昂贵的耐热耐压耐腐蚀的反应釜，操作安全方便。设备投资低并且容易解决防腐问题；

(5)浸出过程应用空气代替纯氧，可降低成本；

(6)硝酸消耗量大幅度降低，硫酸消耗量减少；

(7)可以处理高品位或低品位的有色金属的硫化矿或含砷含铅硫化矿；

(8)有色金属的回收率可高达90～95％。

本发明锌的硫化矿的复合催化氧化直接浸出工艺是通过以下方法实施的：采用由硝酸、Fe³⁺、Cu²⁺、活性炭组成的复合催化剂，在硫酸溶液中实现硫化矿的快速浸出过程，矿粉中所含的硫转变为单质硫，所含的Zn、Cu、Cd等变成可溶性硫酸盐进入浸出液中。其过程包括：

(1)将矿粉与浸出剂硫酸、由硝酸、Fe³⁺、Cu²⁺、活性炭组成的催化氧化剂充分搅拌。矿石中的ZnS被HNO₃(NO₂)、Fe³⁺、Cu²⁺氧化生成S^o和Zn²⁺，HNO₃(NO₂)、Fe³⁺、Cu²⁺本身被还原为NO、Fe²⁺、Cu⁺。浸出槽为一常压耐酸反应槽，维持搅拌，浸出温度不得低于60℃；