常压一加压联合浸出工艺从含锗氧化锌烟尘中高效浸出锌锗

摘要：采用常压一加压联合浸出工艺从含锗氧化锌烟尘中高效浸出锌、锗，研究了浸出时间和温度、硫酸用量、液固比等对锌、锗浸出率的影响。结果表明，在最佳工艺条件下，锌、锗浸出率分别为96.92%、89.72%。

关键词：氧化锌烟尘；锗；锌；硫酸；加压浸出；浸出

锗是一种稀散金属，极少有可独立开采的矿床，通常稀散地赋存于其它元素组成的矿物中。铅锌矿物是锗赋存的主要矿物。我国低品位含锗铅锌矿资源十分丰富，这些低品位矿石经火法富集得到的含锗氧化锌烟尘是提取锗的重要原料。  氧化锌烟尘中锗的赋存形态有多种，成分复杂，这使锗的提取难度较大。从含锗氧化锌烟尘中回收锌、锗等有价金属，工业上常采用两段常压硫酸浸出一单宁沉锗工艺富集回收锗。现有的硫酸浸出工艺中，锌、锗浸出率较低，锌浸出率约为80%，锗浸出率约为60%，浸出渣中锌质量分数不低于10%，锗质量分数为200g/t左右。

采用氧压酸浸技术，虽能够实现含锗氧化锌烟尘中锌的高效浸出，锌浸出率可达95%，但锗浸出率比较低，仅为65%左右。为了有效地回收含锗氧化锌烟尘中的锌、锗，提高锌、锗浸出率，本文提出了常压一加压联合浸出工艺并进行了试验研究。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验所用原料为含锗氧化锌烟尘，该烟尘为灰黑色粉末，主要化学成分(%)Zn 22.60、Pb 19.63、Ge 0.077、S 19.98、CaO 10.59、MgO 0.93、A12O3 1.12、SiO 23.75、Fe 7.99、As 0.28、Cd 0.33、C 10.14。可知，该氧化锌烟尘中含锗，达770g/t，CaO和S含量也比较高。

从XRD分析得知，含锗氧化锌烟尘中锌的物相主要是ZnO、ZnS，从XRD谱难以确定锗的物相。根据资料及含锗氧化锌烟尘的处理过程可以推断，锗主要以氧化锗和锗酸盐形态存在。试验所用试剂硫酸为分析纯，氧气浓度（体积分

数）大于99.5%。

1.2 试验原理

含锗氧化锌烟尘中锌的物相为氧化锌和硫化锌，锗的物相为氧化锗和锗酸盐，硫酸浸出时的主要反应为：

1.3 试验方法

常压浸出试验在电热恒温水浴锅中进行。配制好的一定浓度的硫酸溶液加入烧杯，放入水浴锅中加热到一定温度后，按一定液固比慢慢加入含锗氧化锌烟尘，反应一定时间后，将料浆过滤、洗涤、干燥，分析常压浸出渣中锌、锗的质量分数，计算常压浸出过程中锌、锗的浸出率。

加压浸出试验在3L高压签中进行。将一定浓度的硫酸溶液与常压浸出渣按一定液固比加入高压反应釜中，盖好釜盖，通入一定压力的氧气，开启搅拌，加热升温；待反应釜内温度升至试验要求温度后，将氧气压力调至试验所需压力，保温保压反应一定时间，降温卸压；将料浆过滤、洗涤、烘干，分析加压酸浸渣中锌、锗的质量分数，计算加压浸出过程中锌、锗的浸出率。

2 试验结果与讨论

2.1 硫酸用量对锌、锗浸出率的影响

固定条件：烟尘100.00g、浸出温度80℃、液固比3:1、浸出时间4.0h硫酸用量对氧化锌烟尘中锌、锗浸出率的影响见图1。由图1可看出，在硫酸用量低于理论量（即氧化锌烟尘中铅和锌的理论耗酸量之和）时，随硫酸用量的增加，锌、锗浸出率也增加。硫酸用量为理论量的1.0倍时，锗的浸出率达到最高。随硫酸用量的进一步增加，锌浸出率增加不明显，锗浸出率反而降低。这是由于浸出酸度较高时，浸出前期的反应速度快，导致PbSO4、CaSO4的生成速度快，其覆盖在氧化锌烟尘表面，使得硫酸不能进一步与烟尘内部的氧化锗、锗酸盐等发生化学反应，导致锗浸出率下降。因此，硫酸用量确定为理论量。

2.2 浸出温度对锌、锗浸出率的影响

在烟尘100.00g、硫酸用量为理论量、液固比3:1的条件下，不同温度下浸出4.0h锌、锗的浸出率见图2。从图2可见，浸出温度对锌、锗浸出率的影响较小；随浸出温度的升高，锌的浸出率略有增加，锗的浸出率变化不大。浸出温度过低，浸出后的料浆液固分离性能较差，液固分离能耗增大；而浸出温度过高，同样使能耗增加。因此，浸出温度选择80℃为宜。

2.3 浸出时间对锌、锗浸出率的影响

在烟尘100.00g、浸出温度80℃、硫酸用量为理论量、液固比3:1的条件下，改变浸出时间，试验结果见图3。从图3可知，锌、锗浸出率随浸出时间的延长而不断增加。当浸出时间达到2.0h时，锌、锗浸出率分别为60.017、79.62%；进一步延长浸出时间，锌、锗浸出率不再增加，浸出反应达到平衡。因此，浸出时间选择2.0h。

2.4 液固比对锌、锗浸出率的影响

在烟尘100.00g、浸出温度80℃、浸出时间2.0h、硫酸用量为理论量的条件下，研究了液固比对氧化锌烟尘中锌、锗浸出率的影响。由图4结果可知，随液固比的降低，锌浸出率略有降低，锗浸出率明显降低。降低液固比，可以提高浸出液中锌离子的含量，有利于浸出液的后续处理以及提高浸出设备的利用率，但浸出后的料浆液固分离困难，锗的浸出率大幅度降低，使得能耗增加，经济效益降低。综合考虑，液固比选择3:1。

通过研究得到的最佳常压浸出工艺条件如下：烟尘100.00g、硫酸用量为理论量、液固比3:1、浸出温度80℃、浸出时间2.0h锌、锗浸出率分别为60.01%、79.62%，常压浸出渣中锌、锗的含量分别

为11.81%、0.0205%。

2.5 加压浸出温度对锌、锗浸出率的影响

在常压浸出渣100.00g、液固比3:1、硫酸浓度300g/L、氧气压力800kPa、搅拌速度500r/min、加压浸出时间3.0h的条件下，加压浸出温度对常压浸出渣中锌、锗浸出率的影响见图5。由图5可知，加压浸出温度对锌、锗浸出率的影响较小。随加压浸出温度的升高，锗浸出率略有降低，锌浸出率增大。结果表明，加压浸出过程中，在60~80℃的低温下，就能实现锌的高效浸出，浸出率达90%以上。综合考虑，选择加压浸出温度为80℃。

2.6 加压浸出时间对锌、锗浸出率的影响

固定条件：常压浸出渣100.00g、加压浸出温度80℃、搅拌速度500r/min、硫酸浓度300g/L、氧气压力800kPa、液固比3:1，加压浸出时间对常压浸出渣中锌、锗浸出率的影响试验结果见图6。由图6可知，随加压浸出时间的延长，锗浸出率变化不大，锌浸出率增加。当加压浸出时间为3.0h时，锌、锗浸出率分别达到92.30%、49.58%，进一步增加反应时间，锌、锗浸出率不再增加，浸出反应达到平衡。因此，加压浸出时间宜选择3.0h。

研究结果表明，采用常压一加压联合浸出工艺处理含锗氧化锌烟尘，可以实现烟尘中锌、锗的高效浸出，在最佳的工艺参数条件下，锌、锗浸出率分别达到96.92%、89.72%，浸出渣中锌、锗的含量降至1.03%、0.0117%。

3 结 论

采用常压一加压联合浸出工艺可实现含锗氧化锌烟尘中锌、锗的高效浸出。常压浸出最佳工艺条件为：烟尘100.00g、硫酸用量为理论量、液固比3:1、浸出温度80℃、浸出时间2.0h；常压浸出渣加压浸出最佳工艺条件为：常压浸出渣100.00g、硫酸浓度300g/L、液固比3:1、加压浸出温度80℃、加压浸出时间3.0h氧气压力800kPa、搅拌速度500r/min。该工艺条件下，锌、锗浸出率分别可达96.92%、89.72%，浸出渣中锌、锗质量分数分别为1.03%、0.0117%。

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