從浸鋅渣中高壓浸出鎵鍺的研究

1、從浸鋅渣中高壓浸出鎵鍺的研究從浸鋅渣中高壓浸出鎵鍺的研究蔣應平，趙磊，王海北，蔣訓雄（北京礦冶研究總院，北京100070）摘要摘要：針對目前從浸鋅渣中回收鎵鍺工藝中存在的問題，采用高壓酸浸工藝處理該渣，研究了始酸濃度、溫度、時間、SO2分壓、液固比、攪拌線速度等對鎵鍺浸出率的影響。結(jié)果表明，該浸出渣經(jīng)二段高溫高酸浸出后，鋅、鐵、鎵、鍺的累計浸出率分別為92.79%、97.87%、94.09%、75.18%。關鍵詞關鍵詞:濕法煉鋅；渣；鍺

2、；鎵；高壓浸出中圖分類號：中圖分類號：TF843.1；TN304.11文獻標識碼：文獻標識碼：A文章編號：文章編號：10077545（2012）08000000StudyonLeachingGalliumGermaniumunderPressurefromZincLeachedResiduesJIANGYingpingZHAOLeiWANGHaibeiJIANGXunxiong(BeijingGeneralResearchInstitu

3、teofMiningslaggermaniumgalliumleachedunderpressure鎵鍺廣泛應用于微波通訊、衛(wèi)星導航、航空航天等諸多領域[1]。隨著高新經(jīng)濟的不斷發(fā)展，全世界對鎵鍺的需求量日益增加[2]。鎵鍺獨立礦床極少。鎵主要賦存在閃鋅礦、鋁土礦及煤礦中，鍺主要賦存在閃鋅礦、鐵礦及其他硫化礦中[3]。在閃鋅礦的濕法冶煉流程中，鎵鍺會富集在浸鋅渣中。浸鋅渣已成為回收鎵鍺的重要資源[4]。處理這種渣主要有酸浸法、堿浸法、火

4、法—濕法聯(lián)合法、選冶聯(lián)合法等。目前工業(yè)上主要使用火法—濕法聯(lián)合法，但存在以下缺點：1）浸鋅渣還原揮發(fā)鎵鍺過程需要將大量含水高的浸鋅渣干燥，然后在回轉(zhuǎn)窯中高溫還原揮發(fā)，焦炭消耗量大，每噸酸浸渣平均消耗焦炭0.5t；2）鍺揮發(fā)率80%~83%，全流程鍺回收率僅60%~63%，其余留在窯渣中；3）鎵揮發(fā)率不到10%，進入煙塵的鎵與鍺富集物一起出售，不計價，因為渣中的鎵難以經(jīng)濟回收；4）55%~60%的銀揮發(fā)，其余留在渣中，最后得到的鉛銀渣品位

5、低。此外浸鋅渣中還含有大量的硫酸根，在揮發(fā)過程中分解出1%~3%的二氧化硫，此濃度達不到制酸要求，必須單獨處理。日本飯島冶煉廠和德國達特倫冶煉廠均采用高壓酸浸法回收該渣中的鎵鍺[5]，但國內(nèi)目前尚未應用，為此我們開展了“SO2高壓還原浸出—鎵鍺沉淀富集—二次酸溶—萃取分離”的工藝流程研究，本文僅論述高壓浸出部分。1原料性質(zhì)及試驗方法原料性質(zhì)及試驗方法1.1原料性質(zhì)原料性質(zhì)試驗用浸鋅渣來自某鋅冶煉廠，經(jīng)破碎細磨至試驗所需粒度，含銀558g

6、t，其余主要成分（%）：Zn15.59、Fe23.00、Cu0.30、Pb4.56、S5.95、Ga0.0485、Ge0.031、Co0.005、Ni0.003、Cd0.10、SiO210.78。浸鋅渣中鋅主要以鋅鐵酸（75%）形式存在，鎵主要以鐵酸鹽（78%）和硅酸鹽（20%）形式存在，鍺以鐵酸鹽（58%）和硅酸鹽（23%）形式存在。1.2試驗方法試驗方法將一定量的浸鋅渣、廢電解液、水、結(jié)晶硫酸鋅加入高壓釜中，密封后開始升溫，升至95

7、~100℃時排盡空氣，繼續(xù)升溫至一定溫度后通入SO2，此時高壓浸出反應開始計時。保持溫度不變，到達反應時間后經(jīng)冷卻、排氣、過濾，所得濾液和渣樣對鋅、鐵、鎵、鍺進行含量分析。并據(jù)此分別計算出各自浸出率。收稿日期：收稿日期：20120605基金項目：基金項目：國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2009AA064604）作者簡介：作者簡介：蔣應平（1976），男，湖南新寧人，碩士，工程師.doi：10.3969j.issn.10077

8、545.2012.08.009Fig.4Effectofratioofliquidtosolidonleaching圖5SO2分壓對浸出的影響分壓對浸出的影響Fig.5EffectofpartialpressureofSO2onleaching圖6攪拌線速度對浸出的影響攪拌線速度對浸出的影響Fig.6Effectofstirringvelocityonleaching由圖1可看出，隨著酸度增加，鋅、鐵、鎵、鍺浸出率均有所升高，其中鎵浸出

9、率受酸濃影響較大。在始酸濃度為60gL時，鎵浸出率達到90%以上。在考察范圍內(nèi)，酸度對鍺浸出率的影響較小，維持在65%左右。由圖2可知，升高溫度對鋅、鐵、鎵的浸出率影響不大，但對鍺浸出率有較明顯的影響。當溫度達到100℃時，鍺浸出率達到70%以上，之后再升高溫度對其影響不大。圖3表明，隨著浸出時間的延長，鋅、鐵、鎵、鍺的浸出率變化趨勢基本一致，當浸出時間達到2h以后，延長時間對這4種金屬的浸出率影響較小。由圖4可知，液固比的增加對鋅、鐵

10、的浸出率影響較小，但對鎵、鍺的影響較大。隨著液固比的增加，鎵、鍺浸出率均有明顯提高，當液固比增加至7∶1后，繼續(xù)增加液固比對其影響不大。圖5表明，SO2分壓對鋅、鐵、鎵、鍺的浸出率無明顯影響。由圖6可知，鋅、鐵、鎵、鍺浸出率隨攪拌線速度增加均有明顯升高，且趨勢一致。在攪拌線速度增加至2.4ms后對這4種金屬浸出率的影響較小。根據(jù)條件試驗結(jié)果，確定了浸鋅渣高壓浸出鋅、鐵、鎵、鍺的優(yōu)化條件為：始酸濃度68gL，溫度100℃，時間3h，SO2

11、分壓200kPa，LS＝6.8∶1，攪拌線速度2.36ms。在上述條件下進行5次試驗，鋅、鐵、鎵、鍺浸出率的平均值分別為90%、96%、90%、70%，終酸濃度平均為5gL。高壓浸出渣含鋅、鐵、鎵、鍺分別為4%~6%、3%~5%、0.01%~0.02%和0.03%~0.04%。為提高金屬回收率，進行了二段高溫高酸浸出試驗。試驗用的SO2還原浸出渣的主要成分（%）：Zn4.87、Fe3.10、Ga0.013、Ge0.030。試驗條件[6]