协同浸出和协同溶剂萃取分离相耦合直接浸出硫化锌精矿的方法技术

本发明专利技术属于有色金属冶炼技术领域，特别涉及协同浸出和协同溶剂萃取分离相耦合直接浸出硫化锌精矿的方法。在处理硫化锌精矿时，浸出和萃取分离在浸出和萃取一体化装置中同时进行。有机相既与水相组成协同浸出剂，又是多种浸出产物的协同萃取剂。负载有机相反萃与超细材料制备相结合。本发明专利技术主金属的浸出率可达９５％以上，因此可实现资源的综合回收。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有色金属冶炼
，特别涉及。对传统工艺进行革新，发展新的操作模式，简化工艺流程，采用高效的工程设备，并把工业污染解决在生产过程中是当前反应和传质分离的重要研究课题。我国有色金属资源主要是含多元素伴生的复杂硫化矿，现有的冶炼工艺基本上采用硫化矿焙烧制酸工艺，该工艺流程冗长，设备复杂而庞大，投资费用高。焙烧过程对原料的品位、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，现有工艺对矿料适应性差与矿藏不断贫赤化的矛盾会愈加突出。最重要的是在硫化矿焙烧过程中会产生大量含SO2的烟气，以及含汞、砷、镉、铅氧化物的尘埃严重地威胁人类的健康，尤其SO2排放到大气中易造成酸雨危害。硫化矿不经焙烧直接浸出是一个研究发展方向。40年来，有关科技工作者对此已经做了大量研究，发展了氧压法、氨压法、氯化铁法、氯化铜法和盐酸溶液中二氧化锰氧化浸出等技术。如Anderson；Corby G.；Krys；Leo E.；Harrison；Kevin D.在美国专利5096486中提出了硫酸-硫酸钠浸出硫化矿；Au Robert W.在美国专利4206623中提出了氯化浸出硫化矿；Pemsler J.Paul；Litchfield JohnK.在美国专利3950487中提出铜和镍从氨浸浆中萃取分离铜和镍SIP的方法。但这些方法获得工业应用的极为鲜见。本专利技术的目的在于克服制备硫化锌精矿时的流程冗长、设备复杂而庞大、投资费用高及焙烧过程对原料的品位、杂质含量要求非常苛刻等缺陷，提供一种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的。本专利技术首次提出协同浸出和协同溶剂萃取分离的耦合过程的现代操作模式，与前面所提的直接浸出和溶剂在浆萃取(SIP)不同。本专利技术用十二烷基磺酸钠、动物胶或水溶性硅酸盐等表面活性剂对矿物颗粒表面进行亲水性处理；采用硫酸-硝酸混酸，或氯化铁-盐酸溶液作浸出剂，2-二乙基己基磷酸(P204)或环烷酸(HA)作铁的萃取剂，四氯乙烯作硫磺萃取剂，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等变成可溶性盐进入浸出液中。其过程包括(1).磨矿和表面改性研磨锌精矿，使其粒度达到大于200目。在研磨过程中加入十二烷基磺酸钠、动物胶或水溶性硅酸盐等表面活性剂处理矿粒表面，使矿粒表面由亲油性变为亲水性，使矿物在浸出过程中不会发生团聚，利于矿物和浸出剂的接触和降低有机相在排渣中的损失。所述的表面活性剂的添加量为0.2～2公斤/吨矿。(2).浸出剂的配制浸出剂可以为硫酸-硝酸混酸体系、氯化铁-盐酸溶液体系或其它直接浸出体系。在硫酸-硝酸混酸体系中，浸出剂可应用废电解液和补充的硫酸配制，浸出开始时硫酸浓度为1～3mol/L，硝酸浓度为0.1～2mol/L；在氯化铁-盐酸溶液体系中，氯化铁的浓度为1～3mol/L，盐酸的浓度为0.5～2mol/L。(3).协同萃取剂(有机相)的配制按萃铁剂与萃硫剂摩尔之比＝1∶1～3，再加适量稀释剂配制成协同萃取剂。所述的萃铁剂是2-二乙基己基磷酸或环烷酸；所述的萃硫剂是四氯乙烯；所述的稀释剂是煤油。(4).调浆按固液比1∶4～10将浸出剂和经表面亲水性处理后的矿粉混合并输送到调浆槽中搅拌均匀。调浆槽为机械搅拌槽。(5).浸出-萃取在浸出-萃取一体化反应器中完成。浸出-萃取一体化反应器包括搅拌系统、供氧系统、温度控制系统、有机相循环系统和取样分析系统。其中有机相循环系统包括置于浸出-萃取一体化反应器内的混合澄清器、置于反应器外的冷却沉硫槽、硫磺过滤机、水解反萃槽、氧化铁粉过滤机和循环泵组成。操作条件为将调浆槽中的料浆输送进浸出-萃取一体化中反应器中，由有机相和水相组成协同浸出剂，并按有机相与水相相比O/A＝1∶5～20加入协同萃取剂(有机相)。进行搅拌，使反应器内的液、固、油三相混合均匀；通蒸汽升温，维持反应器内温度在70-95℃之间；维持常压操作；浸出时间为1～4小时，当浸出率达到浸出指标时(通常为85％以上)停止浸出作业。(6).液、固、油分离浸出结束后将反应器中的料液进行过滤，分离负载有机相、浸出渣、浸出液。(7).浸出渣洗涤浸出渣含有铁、铅、钙、硅等，用pH＝2～3的清水洗涤浸出渣，离心过滤，洗液返回配制浸出液，浸出渣送渣场堆放。(8).浸出液净化及产品制备浸出液中含有锌、铜、镉、钴、镍等金属的离子，含有微量的铁和锰。在净化过程中，采用针铁矿除铁。在除铁槽中将料液加热升温，维持温度在70-95℃左右，加入高锰酸钾，料液中微量的二价铁呈针铁矿而被除去。锰也同时除去。过滤除去铁锰渣，滤液输送到除铜镉槽。在除铜镉槽中，用锌粉置换除铜镉，40～60℃，搅拌0.5～2小时。过滤除去铜镉渣，滤液输送到除钴镍槽。在除钴镍槽中，用锌粉置换除钴镍，40～70℃，搅拌0.5～2小时。过滤除去钴镍渣，滤液输送到净化液贮槽，得到经净化的含锌溶液。所述的步骤(6)后有一负载有机相反萃再生步骤a.冷却沉硫在浸出过程中不断地从反应器中抽出部分有机相至冷却沉硫槽，采用缓慢降温，得到针状结晶硫；采用急剧降温和剧烈搅拌，冷却至常温～40℃，得到大于200目的微细硫磺粉；进行过滤分离。b.冷却沉硫后的有机相用去离子水洗涤数次后，输送进水解反萃槽中进行水解沉铁。用氨水调浆pH＝1.9左右。按有机相对水相比O/A＝1∶0.5～2添加去离子水，1-10g L-1的还原剂，控制水解还原反萃温度为100～200℃，时间约0.5～2小时，冷却至常温常压后，进行过滤分离。析出的氧化铁产品形态随操作温度、压力、搅拌强度和添加剂的种类而定。剧烈搅拌产生微细氧化铁粉。加入还原剂，将产生具有磁性的四氧化三铁。所述的还原剂是亚硫酸钠、硫代硫酸钠或二氧化硫等。c.再生后的有机相循环回反应器。负载有机相反萃再生也可以在浸出结束后一次完成。本专利技术的催化剂和浸出剂的再生在硫酸-硝酸体系中，催化剂NO2不断地用氧气或空气氧化产生的NO而获得再生。硫酸在硫酸锌电沉积过程中获得再生。在氯化铁-盐酸体系中，浸出液中的锌经溶剂萃取分离后，二价铁或用空气或用电解方法氧化而使氯化铁再生。本专利技术提出的耦合过程的实质是对固体原料(例如难处理的硫化矿)的直接浸出-萃取分离在一体化装置中同步进行。有机相既能与水相组成协同浸出剂对物料进行浸出，本身又是多种浸出产物的协同萃取剂。物料不断地被协同浸出剂浸出，产物(如硫磺和金属络离子)立即被有机相萃取。经倾析液固分离，负载有机相经净化除杂和反萃再生，再生有机相返回一体化装置。本专利技术整个工艺过程由若干个系统组成。即由供料系统、供氧系统、浸出反应器、过滤机组成的浸出系统；有机相/浆相分离系统；有机相冷却沉硫系统；水解反萃沉铁系统；深度净化系统组成。在硫酸-硝酸体系中，浸出开始时硫酸初始浓度为1～3mol/L，硝酸初始浓度为0.1～2mol/L(在氯化铁-盐酸体系中，三氯化铁、盐酸的初始浓度分别为1～3mol/L、0.5～2mol/L)。以硫酸-硝酸体系为例，结合附图。首先将矿粉磨细至90％以上能够通过200目的标准筛。在研磨过程中添加活化剂，矿粒表面经表面活性剂处理后，由亲油性变为亲水性，使矿物在浸出过程中不会发生团聚，利于矿物和浸出剂的接触和降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协同浸出和协同溶剂萃取分离相耦合直接浸出硫化锌精矿的方法，其特征在于：该方法的步骤为：（１）．磨矿和表面改性研磨锌精矿，使其粒度大于－２００目；在研磨过程中加入表面活性剂处理矿粒表面，使矿粒表面由亲油性变为亲水性；所述的表面活性 剂的添加量为０．２～２公斤／吨矿；（２）．浸出剂的配制浸出剂为硫酸－硝酸混酸体系或氯化铁－盐酸溶液体系；在硫酸－硝酸混酸体系中，浸出开始时硫酸浓度为１～３ｍｏｌ／Ｌ，硝酸浓度为０．１～２ｍｏｌ／Ｌ；在氯化铁－盐酸溶液体系中，氯化铁的 浓度为１～３ｍｏｌ／Ｌ，盐酸的浓度为０．５～２ｍｏｌ／Ｌ；（３）．协同萃取剂的配制按萃铁剂２－二乙基己基磷酸或环烷酸与萃硫剂四氯乙烯摩尔之比＝１∶１～３，再加适量稀释剂煤油配制成协同萃取剂；（４）．调浆按固液比１∶４～１０将 浸出剂和经表面亲水性处理后的矿粉混合并输送到调浆槽中搅拌均匀；（５）．浸出－萃取将调浆槽中的料浆输送进浸出－萃取一体化中反应器中，由有机相和水相组成协同浸出剂，并按有机相与水相相比Ｏ／Ａ＝１∶５～２０加入协同萃取剂，进行搅拌，使反应 器内的液、固、油三相混合均匀；通蒸汽升温，维持反应器内温度在７０－９５℃之间；当浸出率达到浸出指标时停止浸出作业；（６）．液、固、油分离浸出结束后将反应器中的料液进行过滤，分离负载有机相、浸出渣、浸出液；（７）．浸出渣洗涤浸 出渣含有铁、铅、钙或硅元素，用ｐＨ＝２～３的清水洗涤浸出渣，过滤，洗液返回配制浸出剂；（８）．浸出液净化及产品制备浸出液中含有锌、铜、镉、钴、镍、铁和锰金属离子；将料液加热，加入高锰酸钾，除铁，同时除锰；加入锌粉，置换除铜镉 ；进一步加入锌粉，置换除钴镍，过滤，得到经净化的含锌溶液。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢慧琴，卢立柱，康晓红，李陵川，
申请(专利权)人：中国科学院化工冶金研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]