加压浸出越来越受到人们的推崇，因为它产生的是单质硫，而不是不便运输的硫酸。另外，这种新工艺清洁环保，不会排放SO2，可以大大改善现场的工作环境。而两段加压浸出技术的出现，实现了真正的全湿法冶金。然而，加压酸浸仍存在一系列问题，其中最突出的是元素硫的生成和回收。硫的行为一直是加压酸浸理论中的一大难点，两段加压浸出工艺由于增加了工序和强化了浸出时间，使硫的行为研究更加困难。

第一，原材料

硫化锌精矿取自云南的一个矿山。湿磨20min，过筛，干燥，得到- 0.032mm占97.0%的粉状样品，其化学成分(%): Zn 41.54，Pb l.97，Fe 16.01，S33.88，SiO2 0.32，In 0.0439，As 0.63等。因此，该精矿中伴生金属的经济价值很大，其有效提取成为处理过程中需要考虑的关键问题。精矿的XRD图谱表明，物相组成主要为闪锌矿，硫主要以硫化物形式存在。

实验使用的药物和试剂有:浓硫酸(分析纯)；木质素磺酸钠；褐煤(来自云南某地)；七水硫酸锌(化学纯)。

第二，测试

我们采用两级闭路加压浸出工艺，即第二次浸出的最终液体返回第一级加压浸出制备第一次浸出原液，然后经过两级加压浸出得到第二次浸出的最终渣。第一阶段:精矿100g，浸出原液(锌52.5 g/L，总铁14 g/L，Fe2+0.6g/l，铟31.54mg/l，H2S 04 85g/l)，液固比4∶1，温度150℃，恒温60 min，氧分压0.8 MPa，搅拌速度。第二阶段:浸出原液(Zn2+50g/L，H2SO4 140 g/L)，液固比5.5∶1，温度150℃，恒温90min，氧分压1.0 MPa，搅拌速度750r/min。考虑整个过程中木质素磺酸钠用量对锌浸出率和元素硫生成率的影响(浸出率和生成率均以渣计)。

如果第一阶段的加压浸出温度低于硫的熔点(119.25℃)，则无需添加硫分散剂。因此，分别在第一和第二阶段添加硫分散剂，并且两次添加量保持相等。

(一)使用传统的硫分散剂

当木质素磺酸钠添加量为0.3g(矿物量的0.3%)时，锌的浸出率和元素硫的生成率均达到最大值。测试结果如图1所示。

图1锌浸出率、S0生成率与木质素磺酸钠用量的关系

该值略大于单段浸出的最佳加入量(矿石的0.2%)。原因是:在加压酸浸过程中，存在木质素磺酸盐硫分散剂的溶出问题，第二阶段浸出时间较长，使这一问题更加突出。在两段闭路浸出试验中，第一次浸出液中的Fe3+浓度高达14 g/L..由于以下反应，木质素磺酸盐的浓度会随着Fe3+浓度的增加而降低。

Fe3 ++木质素→Fe2 ++降解木质素(1)

且当使用木质素磺酸盐硫分散剂时，可能发生以下反应:

3fe 2(SO4)3+2(A)OH+10H2O = 2(A)Fe3(SO4)2(OH)6+5h2so 4(2)

其中a =钾离子、钠离子、铵离子、银离子、铷离子、H3O离子和铅离子。

之后Zn的浸出率会略有下降，可能是因为精矿吸附木质素磺酸钠减少了反应面积。锌浸出率的变化是有效反应面积吸附和精矿与硫分离的综合结果。此外，木质素磺酸钠用量过大会给浮选回收硫带来困难。当木质素磺酸钠用量为0.4g时，二次浸出渣中黑色硫珠明显增多。

(二)使用新型硫分散剂

在上述工艺条件下，考虑褐煤添加量对全过程锌浸出率和元素硫生成率的影响(褐煤经破碎机和球磨机研磨至-0.074mm ≥ 98%)。从图2可以看出，褐煤用量为1.0~2.0 g时，锌的浸出率几乎相同，而褐煤用量为1.5g时，元素硫的生成率最高，但仅为65.97%。所以从这两个指标来看，褐煤的工艺效果和木质素磺酸盐还是有很大差距的。

图2总产率(Zn，S0)与褐煤用量的关系

而褐煤的加入可以大大缩短过滤时间，即液渣分离的难度(尤其是二次浸出渣的过滤)。据统计，第一次浸出渣的平均分离时间可从20分钟减少到10分钟，第二次浸出渣的平均分离时间可从45分钟减少到15分钟。此外，褐煤的加入可以明显改善浸出渣的粒度。加入褐煤后，不会出现明显的黑硫珠，浸出渣蓬松，没有明显的硫渣分离现象，有利于元素硫的浮选回收。

褐煤可用作硫分散剂的机理目前基本没有重大突破。我们只知道褐煤经过离心机分离后可以得到腐植酸。腐殖酸是一种极其复杂的多分散性有机物。腐植酸的活性官能团主要有羧基、酚羟基、醇羟基、C = O、- OCH3、- NH2和-SH等弱酸基团。不同腐殖酸中各种官能团的含量差异很大，使其性质差异很大。由于其结构复杂，表面积巨大，对金属离子等物质有很强的吸附能力，并能抑制Cd2++、Pb2 ++和Zn2+的沉淀。腐殖酸也通过影响表面张力σ和接触角θ来分散元素硫。

(3)浸出渣的物相分析

木质素磺酸钠用量最佳时得到的二次浸出最终渣的XRD分析(图3)也证实:(1)渣中的铁主要以黄铁矿的形式存在，浸出量很少；(2)矿渣的主要部分是硫，硫以A-S、硫酸盐和未从矿物中浸出的硫的形式存在。

图3第二浸提残渣的XRD图

此时得到的二次浸出残渣为灰黄色，与加入木质素磺酸钠时的残渣(红棕色)不同。从图4中可以看出，炉渣中极少量的ZnS和PbS尚未浸出，但黄铜矿的浸出得到了促进，其原因需要进一步研究。

图4二次浸出渣的XRD图谱(添加褐煤)

在添加两种硫分散剂的实验中，都生成了黄钾铁矾。其生成步骤如下:

当溶液为0.85 < pH < 1.99时，形成方铅矿沉淀。可以部分去除浸出液中的As、Si等有害元素，当然也可以吸附一些有价值的金属沉淀。in3 ++和Zn2 ++会取代方铅矿晶格中的Fe3 ++进入铁渣中。还表明在二次加压浸出后期，溶液中电位较高(e > 0.8V)，溶液中铁主要以Fe3+的形式存在。多次试验的平均值也表明，二次浸出最终溶液中Fe3+的浓度约占总铁离子浓度的95%。

三。结论

(1)两段加压浸出中硫分散剂的用量略高于单段加压浸出。木质素磺酸钠的用量为矿物量的0.3%，褐煤的用量为1.5%。

(2)与新型和传统的硫分散剂相比，褐煤具有工业指标低的缺点和缩短液固分离时间、提高炉渣粒度的优点；

(3)褐煤和木质素磺酸钠的作用机理在物理和化学原理上是相同的。即通过影响表面张力σ和接触角θ来达到分散单质硫的效果；

(4)在二次浸出渣中，硫以α-S、硫酸盐和未浸出矿物(主要是黄铁矿)中硫的形式存在。在浸出过程中，会产生黄钾铁矾。