硫化锌精矿氧压浸出(oxidative pressure leaching of zinc sulphide concentrate)

往压煮器内通入氧气，并用稀硫酸使硫化锌精矿中的锌和硫分别转变成水溶性硫酸锌及元素硫的锌浸出方法。元素硫较传统炼锌厂产出的浓硫酸更便于贮存、运输和装卸。此外，设备占地面积小、基建投资省和对环境污染程度轻也是此法的优点。但硫化锌精矿氧压浸出法不适宜用来直接处理含氟、氯高和含黄铁矿高的硫化锌精矿。

1977年加拿大谢利特哥顿(SherrittGordon)矿业有限公司和科明科((20minco)矿业有限公司联合进行硫化锌精矿氧压浸出试验。1981年世界上第一套硫化锌精矿氧压浸出工业装置在科明科公司所属的特雷尔(Trail)厂投产，1983年第二套工业装置在加拿大奇德克里克(KiddCreek)矿业有限公司电锌厂投产。

原理 硫化锌氧压浸出的基本反应：

ZnS+H₂SO₄+1/20₂=ZnSO₄+S⁰+H₂O

在浸出过程中，这种反应进行得很慢，需要有溶解的铁来促进氧的传递以加速其进行：

ZnS+Fe2(SO₄)₃=ZnSO₄+2FeSO₄+S。

2FeSO₄+H₂SO₄+1/2O₂=Fe₂(SO₄)₃+H₂O

溶液中的铁主要来源于硫化锌精矿中的磁黄铁矿和铁闪锌矿在浸出过程中生成的可溶性FeSO₄：

FeS+H₂SO₄+1/2O₂=FeSO₄+H₂O+S⁰

浸出过程中，方铅矿(PbS)、黄铜矿(CuFeS₂)等也被氧化生成相应的硫酸盐进入浸出液：

PbS+H₂SO₄+1/2O₂=PbSO₄+S⁰+H₂O

CuFeS₂+O₂+2H₂SO₄=CuSO₄+FeSO₄+2S⁰+2H₂O

CdS+H₂SO₄+1/2O₂=CdSO₄+S⁰+H₂O

黄铁矿(FeS₂)在强氧化条件下氧化成硫酸：

2FeS₂+7.5O₂+H₂O=Fe₂(SO₄)₃+H₂SO₄

浸出反应释放出的热量，为过程本身提供了所需的热源。浸出过程中需加入表面活性剂，以消除生成的元素硫对矿物表面的包裹，使浸出反应能进行完全。随着浸出过程的进行，溶液酸度降低，溶液中Fe³⁺以铁矾、配合硫酸盐或氧化物状态进入浸出渣：

3Fe₂(SO₄)₃+PbSO₄+12H₂O=PbFe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+6H₂SO₄

3Fe₂(SO₄)₃+K₂SO₄+12H₂O=2KFe₃(SO₄)₂(OH)₆↓+6H₂SO₄

3Fe₂(SO₄)₃+14H₂O=(H₃O)2Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂↓+5H₂SO₄

Fe₂(SO₄)₃+(x+3)H₂O=Fe₂O₃•xH2O↓+3H₂SO₄

工艺  硫化锌精矿氧压浸出工艺流程如图。

硫化锌精矿在球磨机内磨细到粒度95％小于44μm，加入表面活性剂后，用泵送入压煮器第一室。同时泵入预热到343K的锌电解沉积废电解液和通入工业氧气。浸出温度为418～428K，浸出压力为1300kPa。浸出后的矿浆由压煮器排到闪蒸槽，在那里降压到100kPa。闪蒸所产生蒸汽用于预热浸出液(锌电解沉积废电解液)。矿浆再由闪蒸槽排入调节槽，同时冷却到353K，此时元素硫由非晶形转变为单斜晶形。调节槽的矿浆送到水力旋流器进行分离，溢流为硫酸锌溶液。硫酸锌溶液含锌115g／L、含H₂SO₄30g／l，，经中和、净化后送电解沉积生产金属锌。旋流器底流为富硫精矿，经泡沫浮选得到硫精矿。硫精矿经过滤和洗涤后，用蒸汽间接加热熔融，熔融的粗硫磺经硫磺压滤机过滤，得到含元素硫99％的精制硫磺。

硫化锌精矿氧压浸出的锌浸出率可达到98％以上。硫转换为元素硫的转换率与精矿中黄铁矿含量有关，黄铁矿含量低，有利于硫的转换和回收。加拿大特雷尔厂的硫转换率达到95％。

设备 硫化锌精矿氧压浸出的主体设备是卧式压煮器，压煮器用隔墙分为几个室，各室都装有搅拌器。压煮器外壳为由碳钢焊接而成，内衬铅板、保温砖和耐酸砖。