[发明专利]一种基于自蔓延反应处理硫化锌精矿的方法

说明书

技术领域

本发明属于有色冶金技术领域，特别是涉及应用自蔓延反应绿色、快速、低能耗处理硫化锌精矿并回收提取氧化锌的方法。

背景技术

锌的矿物原料主要分为硫化矿和氧化矿两种，硫化锌矿占绝大多数，氧化锌矿占极少部分。目前世界范围内工业生产锌的最主要原料为硫化锌精矿，占世界锌冶炼原料的90％以上。硫化锌精矿主要成分一般为w(Zn)45～60％，w(S)30～35％，w(Fe)5～15％，w(Pb)0.8～1.5％，w(Si)0.2～2％，w(Cu)0.01～1％，w(Al)0.1～0.5％。锌冶炼的工艺大致可划分为火法流程和湿法流程两大类，其中湿法炼锌是当今世界最主要的冶炼方法，其产量占世界锌总产量的85％左右。

火法炼锌首先将锌精矿进行氧化焙烧或烧结焙烧，使精矿中的硫化锌转化成氧化锌，焙烧温度需控制在1000℃以上，再以碳质还原将氧化锌还原成金属锌。目前世界上主要的火法炼锌工艺主要为鼓风炉炼锌(ISP法)、竖罐炼锌、电热法炼锌和平罐炼锌。平罐炼锌(专利申请96216948.X)是一种简单而落后的炼锌方法，由于能耗高，生产率低，目前已被淘汰。电热法(专利申请91107379.5)存在耗电量太大的主要问题，竖罐炼锌(专利申请02276554.9)存在单系列产能低、能耗高和劳动条件差等缺点，这两种在发展中国家工厂仍有少数应用。鼓风炉炼锌(专利申请99232376.2)是世界上最主要的火法炼锌方法，其产量占世界锌总产量的13％左右。该工艺主要由锌精矿烧结焙烧、烧结块还原熔炼、锌蒸汽冷凝和粗锌冶炼4个过程组成。鼓风炉炼锌在烧结焙烧时有二氧化硫、铅蒸气及粉尘产生，对环境造成污染，同时火法能耗高，鼓风炉在熔炼时存在消耗冶金焦炭和清理炉结的麻烦，随着湿法炼锌技术的发展、环保要求的日益严格、焦炭价格的上涨及硫化锌矿分选技术的提高，其发展严重受到制约。

湿法炼锌又称电解法炼锌，包括传统的常规湿法炼锌工艺和新发展的全湿法炼锌工艺。传统湿法炼锌实际上是火法-湿法联合流程(专利申请201410255424.2)，其标准流程是锌精矿“焙烧脱硫-浸出-净液-电积”，沸腾焙烧温度同火法工艺一致需控制在1000℃以上。该工艺实质是以稀硫酸为溶剂溶解锌焙烧渣，使锌焙烧渣中的锌尽可能地溶入溶液中个，制成硫酸锌溶液，再对硫酸锌溶液进行净化除杂，然后从净化液中点解析出金属锌，电锌进而熔铸成锌锭。全湿法冶炼锌即直接加压酸浸法(专利申请201210061603.3、201210188719.3、201110311519.8)，省去了焙烧过程，在压力釜中控制温度和氧气压力的条件下，把精矿中的硫转化为元素硫回收，锌及其他部分金属元素以离子形式溶解于酸性溶液中，锌溶解液再进行除杂净化、电积及熔铸。常规湿法无法避免火法焙烧造成的能耗高、含硫烟气污染严重等问题，加压酸浸法虽然解决了废气、烟尘等问题，但同样存在操控要求严格，高压设备陈本高投资大、难以适应高F、Cl原料、易产生硫结块等问题。

本发明采用了自蔓延反应技术，水浸提锌，制备氧化锌产品。避免了现有火法湿法工艺带来的高温、高压、高酸等高能耗、高成本、工序复杂等问题，自蔓延反应速度极快，产物稳定，避免了二氧化硫等含硫有毒气体的产生，实现了清洁无污染，应用水进行浸出，实现了常温常压低成本快速浸出，克服了硫化锌精矿高温高压湿法浸出工艺带来的环境、能耗、设备等问题，具有良好的环境经济效益。本发明具有工艺简单易行，所用原料和设备常见易获取且廉价，能耗低，绿色无污染。

发明内容

本发明目的是解决现有湿法及火法锌冶金过程中带来的高能耗、高成本、高投入、高污染、工艺复杂冗长等问题。为此，本发明是公开一种低耗能、无污染、工艺简单、成本低廉的常温常压条件下处理硫化锌精矿的方法。

本发明经研究发现：硫化锌与合适的氧化剂(过氧化钠)在混合均匀的情况下，经引燃后会发生自蔓延反应，反应生成极易溶于水(或碱性溶液)的锌盐，而-2价的硫在自蔓延高温反应中转化为硫酸钠盐。依据以上发现，本发明工艺应用自蔓延反应技术，使氧化还原反应依靠自身化学能进行，无需外接提供附加能量，实现低能耗、高效快速处理硫化锌精矿，同时避免SOx污染气体的产生，彻底解决现有焙烧技术带来的烟气处理处置和环境污染问题；采用水为浸出剂，浸出锌资源，实现硫化锌精矿低成本高效常温常压低成本浸出，锌浸出率一般高于98％。

本发明所述的一种基于自蔓延反应处理硫化锌精矿的方法如下：

步骤一：预处理除硅铝