一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法，将含空化泡的水流由位于空化解离反应器的下部的进气口流进空化解离反应器，含锌冶炼浸出渣的浆液由位于空化解离反应器的上部的给矿口加入空化解离反应器，使矿浆与由上至下穿过空化解离反应器的反应区；与含空化泡的水流反应，反应完成后，获得硫单质及空化解离产物。在特定的温度与压强条件下进行空化作用，严格控制特定粒径范围内高硫渣颗粒的分布，再利用在空化解离反应器内空化泡溃灭的能量来实现浸出渣中单质硫和金属硫化矿的分离与回收，解决了浸出渣中矿相包裹嵌布、难于有效分离的问题，从而实现有价组分协同提取与毒害元素安全解离。协同提取与毒害元素安全解离。协同提取与毒害元素安全解离。

【技术实现步骤摘要】
一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法


[0001]本专利技术属于固废资源化处理领域，具体涉及一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法。

技术介绍

[0002]湿法炼锌过程中会产生大量含有毒害元素和油价矿物的浸出渣。在传统的浸出渣处理过程中，一般采用浮选
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热滤法，将渣中元素硫与其他固体物料分离，能够得到纯度较高的硫磺产物。但是，这种方法存在单质硫直收率低、有价组份协同提取效果差、毒害元素处置不彻底等缺点。锌冶炼浸出渣毒害元素多、颗粒尺寸小、难于有效分离等特性，使得固固分离困难，分离效率低下，分离效果不彻底；另外锌冶炼浸出渣具有矿相包裹嵌布的问题，传统的化学法和物理法都无法解决渣样颗粒之间结合紧密的存在形态，这些都限制了浸出渣有价组分的提取与毒害元素的分离。

技术实现思路

[0003]为了解决现有工艺流程存在单质硫回收率低、有价组份协同提取效果差、毒害元素处置不彻底等缺点，本专利技术的目的是在于提出一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法，将含空化泡的水流由位于空化解离反应器的下部的进气口流进空化解离反应器，含锌冶炼浸出渣的浆液由位于空化解离反应器的上部的给矿口加入空化解离反应器，使含锌冶炼浸出渣的浆液与由上至下穿过空化解离反应器的反应区；与含空化泡的水流反应，反应完成后，获得硫单质及空化解离产物。
[0006]本专利技术分离锌冶炼浸出渣的方法，利用立式的气液对流式空化解离反应器，使矿浆与由上至下穿过空化解离反应器的反应区，含空化泡的水流由下至上穿过空化解离反应器，使矿浆与含空化泡的水流充分接触，气液对流使气液两相相互碰撞，致使反应器内湍流度激增并在气液进口之间产生数个涡流强化空化解离反应过程。微细空化泡开始附着于浸出渣颗粒的硫单质与矿相组分包裹缝隙表面，并由于湍流度上升与液体内局部压强的变化使得空化泡溃灭并释放出大量能量，足以解离原本因范德华作用力而包裹嵌布的硫单质与矿相组分，当数量足够的空化泡附着于颗粒包裹相之间并溃灭释放出的能量大于浸出渣颗粒内部范德华作用力产生的能量时，认为空化泡对单个颗粒解离成功，单质硫组分与有价矿物分离。同时由于浸出渣被球磨为较小的颗粒，反应器内的流体对浸出渣颗粒的曳力作用使重力引起的沉降过程速度放缓，颗粒有足够的停留时间在反应器内涡流之间不断与空化泡发生解离反应。浸出渣颗粒充分反映一段时间后，原本包裹单质硫组分与有价组分得到充分解离，从而实现物相组分的分离，单质硫组分由于自身疏水性的关系与微细气泡黏合随升力作用从气体出口脱离反应器，而有价组分则由于沉降作用从出矿口排出反应器，
实现了浸出渣的单体空化解离。
[0007]优选的方案，所述含空化泡的水流温度为333.15
‑
363.15K，流入压力为10
‑
13Mpa。所述含空化泡的水流中的空化泡的粒径为3
‑
7μm，优选为5～7μm。
[0008]本专利技术中空化泡温度与流入压力，将影响空化泡的大小进而影响溃灭能量，越大的温度会导致越大的空化泡生成，越大的压力会导致越小的空化泡的生成，较大的空化泡含有较高的能量，但由于浸出渣颗粒的大小，较大的空化泡无法进入浸出渣颗粒的包裹相之间，从而导致解离效果的下降，而气泡较小空化泡含有能量较低，进而会使分离效果大幅降低；另外，流入压力也会影响反应器内流场分布的变化。因此需要有效控制含空化泡的水流在上述范围内，最终效果最佳。
[0009]优选的方案，将水加热后，泵入水力空化器中，形成含空化泡的水流，然后将含空化泡的水流由位于空化解离反应器的下部的进气口流进空化解离反应器。
[0010]本专利技术所用水力空化器含水力空化喷头。
[0011]优选的方案，所述含空化泡的水流中，空化泡的体积分数为2～3.5％。
[0012]优选的方案，所述含空化泡的水流的流量为3
×
10
‑4～1
×
10
‑3kg
·
s
‑1。
[0013]优选的方案，所述锌冶炼浸出渣含有单质硫(S)、闪锌矿(ZnS)和黄铁矿(FeS2)。
[0014]在本专利技术中，所用锌冶炼浸出渣为某湿法炼锌厂氧压酸浸工艺通过一次浮选获得的二次浸出渣。
[0015]优选的方案，所述锌冶炼浸出渣的粒径为70
‑
75μm。
[0016]本专利技术中，锌冶炼浸出渣的粒径需要有效控制，锌冶炼浸出渣的粒径会影响到在锌冶炼浸出渣在反应区的停留时间(即反应时间)以及单质硫和矿相成分包裹态的分布；粒径较小颗粒收液体的曳力效果远远强于重力，导致颗粒在反应器内湍流分布区停留时间较长，影响效率，同时在上述粒径区间，也即主要为单质硫的包裹态分布最多的区间，单质硫包裹态主要分布在75μm左右，同时有价组分铁、锌、银在这个区间含量也较高，因此在设定锌冶炼浸出渣的粒径在上述范围，最终效率最好，在以此粒径为基准，确定所需空化泡的直径性能等，最终获得最优的解离效果。
[0017]在本专利技术中，给出的粒径均为中位粒径D50。
[0018]优选的方案，所述含锌冶炼浸出渣的浆液由锌冶炼浸出渣与水搅拌混合获得，所述锌冶炼浸出渣与水的固液质量体积比为4～7g：1L。
[0019]优选的方案，所述含锌冶炼浸出渣的浆液加入空化解离反应器的流速为0.003～0.007kg/s。
[0020]含锌冶炼浸出渣的浆液的浓度及流量控制在上述范围内，最终解离效率最高。
[0021]优选的方案，与含空化泡的水流反应的时间为400～600s。
[0022]优选的方案，所述空化解离反应器的反应区的高度为0.3～0.5m。
[0023]优选的方案，所述空化解离反应器的反应区的宽高比为5。
[0024]在本专利技术中，空化解离反应器的反应区为空化解离反应器的下部的进气口与空化解离反应器的上部的给矿口之间的区间，本专利技术中，含空化泡的水流反应的时间即为矿浆与由上至下穿过空化解离反应器的反应区的时间。
[0025]优选的方案，所述空化解离反应器的顶部设有溢流槽，所述溢流槽含有气相出口，所述空化解离反应器的底部含有收集器，所述收集器含有出矿口。
[0026]进一步的优选，所述硫单质由气相出口带离空化解离反应器，空化解离产物经收集器沉降至出矿口后带离空化解离反应器。
[0027]本专利技术的优势在于：
[0028]本专利技术通过采用空化单体解离技术对锌冶炼浸出渣中的有价组分进行提取，首先本专利技术采用特定温度与压强条件下水力空化器可以得到特定粒径范围内的空化泡，再利用空化解离反应器将空化泡与球磨后的浸出渣颗粒进行作用，利用空化泡溃灭的能量来解离浸出渣中单质硫与矿相组分包裹嵌布的形态，如此得到解离后的单质硫与有价组分，解决了固固分离困难的问题，从而实现有价组分的提取与毒害元素的分离。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法，其特征在于：将含空化泡的水流由位于空化解离反应器的下部的进气口流进空化解离反应器，含锌冶炼浸出渣的浆液由位于空化解离反应器的上部的给矿口加入空化解离反应器，使含锌冶炼浸出渣的浆液与由上至下穿过空化解离反应器的反应区；与含空化泡的水流反应，反应完成后，获得硫单质及空化解离产物。2.根据权利要求1所述的一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法，其特征在于：所述含空化泡的水流温度为333.15
‑
363.15K，流入压力为10
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13Mpa；所述含空化泡的水流中的空化泡的粒径为3
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7μm。3.根据权利要求1或2所述的一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法，其特征在于：将水加热后，泵入水力空化器中，形成含空化泡的水流，然后将含空化泡的水流由位于空化解离反应器的下部的进气口流进空化解离反应器。4.根据权利要求1所述的一种采用单体空化解离技术分离锌冶炼浸出渣的方法，其特征在于：所述含空化泡的水流中，空化泡的体积分数为2～3.5％％，所述含空化泡的水流的流量为3
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‑3kg

【专利技术属性】
技术研发人员：肖睿洋，曾伟志，晏阳，郭文香，陈冰鑫，胡翔宇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：