CN104846210A

CN104846210A - 一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法

Info

Publication number: CN104846210A
Application number: CN201510315448.7A
Authority: CN
Inventors: 周开敏; 晋家强; 刘艳涛; 翟琳娜; 应希源; 余国林; 柳亚斌; 余毅
Original assignee: Yunnan Chihong Zinc and Germanium Co Ltd
Current assignee: Yunnan Chihong Zinc and Germanium Co Ltd
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2015-08-19

Abstract

本发明涉及到一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法，属于有色金属湿法冶金领域。本发明的方法包括：在氧压酸浸时，被浸出的二氧化硅，以水合硅蛋白（SiO₂·nH₂O）析出入渣。通过控制矿浆浓度及氧压浸出技术参数，使形成的水合硅蛋白结晶水量低，矿浆静置30min时上清率＞40%,压滤后滤饼含水量为30～40%，滤饼体积为原料体积的1.5～2.0倍。本发明技术方案能够有效控制浸出渣体积量，得到易于澄清过滤的矿浆，滤饼含水量低，可减少滤饼的洗涤水量，减少被溶出的铜入渣损失；同时，减小了浸出矿浆中渣相的体积，利用矿浆浓密澄清；浸出矿浆液固分离后，减小滤饼含水量，从而减少了滤饼的洗涤水量，节约了用水，且有利于流程体积平衡。

Description

一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法

技术领域

本发明属于有色金属湿法冶金领域，具体地说，涉及一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法。

背景技术

高硅铜锍系顶吹、底吹及侧吹等强化熔炼炉产出，在铜锍排放时会混入富铅渣，富铅渣主成分为硅酸铅(PbO.SiO₂)，因而形成高硅铜锍。在采用氧压酸浸工艺浸出铜锍中的铜时，硅酸铅中的硅以正硅酸(H₄SiO₄)形态进入溶液，在反应中后期溶液中的正硅酸析出入渣。

金炳界发表于《过程工程学报》(第8卷第6期)论文《高硅高铁含铜渣氧压酸浸过程》中，原料含SiO₂5.45％、铜电积废液返回氧压浸出时，出现了溶液中Si积累，导致澄清、过滤困难的问题，采取了加入CaO调节矿浆PH值到1.5，使部分Si呈硅灰石(Ca₃SiO₂.O₇)形态沉淀入渣。但加入CaO增加了成本，且加大了酸耗。

贺山明博士学位论文《高硅氧化铅锌矿加压酸浸工艺及理论研究》中，采取将酸可溶解二氧化硅浸出，利用高温高压等条件使进入溶液的正硅酸脱水后以SiO₂的形态析出入渣，但论文中未涉及到调控浸出矿浆的沉降性能、滤饼的体积量和含水量。

麦正海硕士学位论文《低品位高硅氧化锌矿加压浸出试验研究》中，将常温常压浸出得到的浸出液置于实验氧压釜中，在控制反应时间90min，反应温度150℃，釜内压力0.8Mpa时，浸出液中硅的脱除率为95％，得到的滤饼含水近90％，但论文中未提及入渣的二氧化硅形态，亦同样未涉及到调控浸出矿浆的沉降性能、滤饼的体积量和含水量。

本发明的发明人在实验室采用上述研究者的技术条件氧压酸浸高硅铜锍时，将浸出矿浆保温静置30min，矿浆沉降性能差，上清率仅为5～10％，无论单独或联合添加阳离子、阴离子或非离子絮凝剂，皆不能提高上清率，矿浆液固分离得到的滤饼含水为55～70％，滤饼不但含水分高，且体积庞大(滤饼体积为原料体积的5～8倍)，滤饼带走的水溶铜含量高，铜金属损失大，如果用清水洗涤，不仅耗水量大，还会导致流程体积膨胀；用高硅铜锍经常压浸出的浸出液(含SiO₂18.83g/L)，采用高温高压沉淀二氧化硅时，得到了淡黄色胶冻状沉淀，经烘箱105℃烘烤恒重后，含水91.33％；采用NaOH将常压浸出的浸出液中和到PH＝3.5时，也得到了淡黄色胶冻状沉淀，经烘箱105℃烘烤恒重后，含水92.67％。经分析，无论是采用高温高压或是中和手段，浸出液中析出的二氧化硅以水合硅蛋白(SiO₂·nH₂O)的形态析出，烘烤前其结晶水量(n值)为35～40，析出的水合硅蛋白结晶水含量高，是导致浸出矿浆中渣相体积庞大、澄清困难、滤饼水分高的原因。

发明内容

为克服背景技术中存在的问题，本发明公开了一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法。本发明使浸出矿浆中水合硅蛋白(SiO₂·nH₂O)的结晶水量大幅降低，矿浆中渣相的体积减小，从而提高浓密池上清率，液固分离后滤饼含水下降。减小了浸出矿浆中渣相的体积，利用矿浆浓密澄清。浸出矿浆液固分离后，减小了滤饼含水量，从而减少了滤饼的洗涤水量，节约了用水，且有利于流程体积平衡。

为实现上述目的本发明是通过如下技术方案实现的，所述的高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法采用下述步骤实现：

(1)将高硅铜锍破碎、球磨后,用清水浆化，控制矿浆浓度为0.8～1.4g/mL。

(2)将矿浆和铜电积废液，分别、连续泵至压力釜内，依据原料二氧化硅含量，控制入釜原料液固比＝3:1～5:1。

(3)压力釜内连续通入氧气，控制压力釜内温度130～150℃、总压0.6～0.8Mpa、反应时间2.0～3.0h。

(4)将反应后的矿浆排入闪蒸槽和调节槽泄压降温后，入浓密池进行浓缩沉降，沉降底流采用箱式压滤机进行液固分离，滤饼含水量为30～40％，滤饼体积为原料体积的1.5～2.0倍。

作为优选，步骤(1)中：高硅铜锍含酸可溶解SiO₂的量为5～15％。

作为优选，步骤(4)中：进入浓密池的浸出矿浆不添加絮凝剂，不用石灰中和，矿浆静置30min时上清率＞40％。

本发明的有益效果：本发明通过控制矿浆浓度及氧压浸出技术参数，使形成的水合硅蛋白结晶水量低，矿浆静置30min时上清率＞40％,压滤后滤饼含水量为30～40％，滤饼体积为原料体积的1.5～2.0倍。本发明技术方案能够有效控制浸出渣体积量，得到易于澄清过滤的矿浆，利用矿浆浓密澄清；浸出矿浆液固分离后，减小滤饼含水量，从而减少了滤饼的洗涤水量，节约了用水，且有利于流程体积平衡。

附图说明

图1为一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

所述的高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法采用下述步骤实现：

(1)将高硅铜锍破碎、球磨后，用清水浆化，依据原料二氧化硅含量，控制矿浆浓度为0.8g/mL；

(2)将矿浆和铜电积废液分别、连续泵至压力釜内，依据原料二氧化硅含量，控制入釜原料液固比5:1；

(3)压力釜内连续通入氧气；

(4)依据原料二氧化硅含量，控制压力釜内温度130℃、总压0.6Mpa、反应时间2.0h。铜锍中的二氧化硅优先被溶出进入溶液，再形成水合硅蛋白(SiO₂.nH₂O)析出入渣，反应式为：

PbSiO₃+H₂SO₄＝PbSO₄+H₄SiO₄，H₄SiO₄+(n-2)H₂O＝SiO₂.nH₂O

正硅酸(H₄SiO₄)具有很大的比表面，表面能很高，所以有自动聚集以降低其表面能的趋势。在高温高压下，随着铜锍中的铜不断溶出，不断形成硫酸铜电解质，能压缩水正硅酸形成的双电层的厚度，降低双电层电势，使分子间静电斥力减小，从而使正硅酸失去稳定性转变为水合硅蛋白而发生聚沉；同时在高温高压，连续通入氧气的条件下，有效地减弱了水合硅蛋白对其它离子的吸附，破坏了胶团的水化膜，并使胶粒运动加快，增加胶粒间的碰撞机会，进一步促使水合硅蛋白聚沉缩水后沉淀析出入渣。

水合硅蛋白一旦生成，在反应釜内很难增加或减少结晶水量，即体积难缩小或膨胀增大。依据铅铜锍中二氧化硅含量的不同，控制不同液固比以控制压力釜内的水量，并控制反应温度、压力等技术条件，使生成的水合硅蛋白(SiO₂.nH₂O)减少结晶水量，结晶颗粒相互靠近，排列规则，从而形成体积较致密的沉淀物。

(5)将反应后矿浆排入闪蒸槽和调节槽泄压降温后，入浓密池进行浓缩澄清，沉降底流采用箱式压滤机进行液固分离。

高硅铜锍含SiO₂5.19％，含Cu25.11％，破碎、球磨后清水浆化，矿浆浓度为0.8g/mL，分别将浆化矿浆、铜电积废液连续泵入釜内，控制釜内原料和液体液固比＝5:1，连续通入氧气，控制釜内温度130℃、氧分压0.6Mpa、反应时间2.0h，浸出矿浆经闪蒸槽和调节槽泄压、降温后，排入浓密池浓密澄清，上清率为65.10％，底流经箱式压滤机液固分离后，滤饼含水30.22％，滤饼体积为原料体积的1.5倍。

实施例2

所述的高硅铜锍氧压酸浸时控制水合硅蛋白结晶水量的方法采用下述步骤实现：

(1)将高硅铜锍破碎、球磨后，用清水浆化，依据原料二氧化硅含量，控制矿浆浓度为1.1g/mL。

(2)将矿浆和铜电积废液分别、连续泵至压力釜内，依据原料二氧化硅含量，控制入釜原料液固比＝4:1。

(3)压力釜内连续通入氧气。

(4)依据原料二氧化硅含量，控制压力釜内温度140℃、总压0.7Mpa、反应时间2.5h。铜锍中的二氧化硅优先被溶出进入溶液，再形成水合硅蛋白(SiO₂.nH₂O)析出入渣，反应式为：

PbSiO₃+H₂SO₄＝PbSO₄+H₄SiO₄，H₄SiO₄+(n-2)H₂O＝SiO₂.nH₂O

高硅铜锍含SiO₂10.25％，含Cu14.45％，破碎、球磨后清水浆化，矿浆浓度为1.1g/mL，分别将浆化矿浆、铜电积废液连续泵入釜内，控制釜内原料和液体液固比＝4:1，连续通入氧气，控制釜内温度140℃、氧分压0.7Mpa、反应时间2.5h，浸出矿浆经闪蒸槽和调节槽泄压、降温后，排入浓密池浓密澄清，上清率为56.22％，底流经箱式压滤机液固分离后，滤饼含水35.09％，滤饼体积为原料体积的1.7倍。

实施例3

(1)将高硅铜锍破碎、球磨后，用清水浆化，依据原料二氧化硅含量，控制矿浆浓度为1.4g/mL。

(2)将矿浆和铜电积废液分别、连续泵至压力釜内，依据原料二氧化硅含量，控制入釜原料液固比＝3:1。

(3)压力釜内连续通入氧气。

(4)依据原料二氧化硅含量，控制压力釜内温度150℃、总压0.8Mpa、反应时间3.0h。铜锍中的二氧化硅优先被溶出进入溶液，再形成水合硅蛋白(SiO₂.nH₂O)析出入渣，反应式为：

PbSiO₃+H₂SO₄＝PbSO₄+H₄SiO₄，H₄SiO₄+(n-2)H₂O＝SiO₂.nH₂O

高硅铜锍含SiO₂15.13％，含Cu10.37％，破碎、球磨后清水浆化，矿浆浓度为1.4g/mL，分别将浆化矿浆、铜电积废液连续泵入釜内，控制釜内原料和液体液固比＝3:1，连续通入氧气，控制釜内温度150℃、氧分压0.8Mpa、反应时间3.0h，浸出矿浆经闪蒸槽和调节槽泄压、降温后，排入浓密池浓密澄清，上清率为42.40％，底流经箱式压滤机液固分离后，滤饼含水40.06％，滤饼体积为原料体积的2.0倍。

效果分析

由实施例知，在氧压酸浸时，被浸出的二氧化硅，以水合硅蛋白(SiO₂·nH₂O)析出入渣。通过控制矿浆浓度及氧压浸出技术参数，使形成的水合硅蛋白结晶水量低，矿浆静置30min时上清率＞40％,压滤后滤饼含水量为30～40％，滤饼体积为原料体积的1.5～2.0倍。本发明技术方案能够有效控制浸出渣体积量，得到易于澄清过滤的矿浆，滤饼含水量低，可减少滤饼的洗涤水量，减少被溶出的铜入渣损失；同时，减小了浸出矿浆中渣相的体积，利用矿浆浓密澄清；浸出矿浆液固分离后，减小滤饼含水量，从而减少了滤饼的洗涤水量，节约了用水，且有利于流程体积平衡；本发明工艺解决了析出的水合硅蛋白结晶水含量高，导致浸出矿浆中渣相体积庞大、澄清困难、滤饼水分高的问题，减小了浸出矿浆中渣相的体积，利用矿浆浓密澄清。浸出矿浆液固分离后，减小了滤饼含水量，从而减少了滤饼的洗涤水量，节约了用水，且有利于流程体积平衡。

本发明通过控制矿浆浓度及氧压浸出技术参数，使形成的水合硅蛋白结晶水量低，矿浆静置30min时上清率＞40％,压滤后滤饼含水量为30～40％，滤饼体积为原料体积的1.5～2.0倍。本发明技术方案能够有效控制浸出渣体积量，得到易于澄清过滤的矿浆，利用矿浆浓密澄清；浸出矿浆液固分离后，减小滤饼含水量，从而减少了滤饼的洗涤水量，节约了用水，且有利于流程体积平衡。

最终，以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法，其特征在于，采用下述步骤实现：

（1）将高硅铜锍破碎、球磨后,用清水浆化，控制矿浆浓度为0.8～1.4 g/mL；

（2）将矿浆和铜电积废液，分别、连续泵至压力釜内，依据原料二氧化硅含量，控制入釜原料液固比=3:1～5:1；

（3）压力釜内连续通入氧气，控制压力釜内温度130～150℃、总压0.6～0.8Mpa、反应时间2.0～3.0 h；

（4）将反应后的矿浆排入闪蒸槽和调节槽泄压降温后，入浓密池进行浓缩沉降，沉降底流采用箱式压滤机进行液固分离，滤饼含水量为30～40%，滤饼体积为原料体积的1.5～2.0倍。

2.根据权利要求1中所述的高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法，其特征在于：步骤（1）中：高硅铜锍含酸可溶解SiO₂的量为5～15%。

3.根据权利要求1中所述的高硅铜锍氧压酸浸中控制水合硅蛋白结晶水量的方法，其特征在于：步骤（4）中：进入浓密池的浸出矿浆不添加絮凝剂，不用石灰中和，矿浆静置30min时上清率＞40%。