丹霞冶煉廠深度凈化除鎘試生產(chǎn)的實(shí)踐

供稿|吳才貴/WU Cai-gui

內(nèi)容導(dǎo)讀

文章通過對丹霞冶煉廠工藝的特殊要求,并在生產(chǎn)實(shí)踐中,摸索出一套除鎘的新技術(shù).并通過對溶液含鎘、溫度、反應(yīng)時(shí)間、鋅粉單耗、壓濾時(shí)間等試生產(chǎn)條件的分析,優(yōu)化控制條件,提高硫酸鋅溶液凈化除鎘的一次合格率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)深度凈化鋅粉置換除鎘的工藝目標(biāo),又達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性.

鋅濕法冶煉生產(chǎn)中,由于鋅精礦伴生鎘,電積鋅用硫酸鋅溶液要求凈化去除鎘,國內(nèi)目前多數(shù)濕法煉鋅廠新液鎘濃度要求在 0.5~1.0 mg/L.丹霞冶煉廠引進(jìn)國外鋅電積技術(shù),采用 3.2 m2大極板生產(chǎn),要求凈化新液含 鎘<0.2 mg/L,這在國內(nèi)屬于相當(dāng)嚴(yán)格指標(biāo),既達(dá)到深度凈化的要求,又獲得具經(jīng)濟(jì)性的操作參數(shù),是丹霞冶煉廠在試生產(chǎn)中通過實(shí)踐所需完成的任務(wù),該廠采用一段高溫銻鹽鋅粉凈化除鈷鎳,二段低溫鋅粉凈化除鎘的生產(chǎn)工藝,在試生產(chǎn)前期,鎘出現(xiàn)多次復(fù)溶或未凈化達(dá)標(biāo),如表 1.

表 1 除鎘生產(chǎn)異常溶液中鎘濃度

鎘超標(biāo) (>0.2 mg/L) 使得凈化一次合格率降低,增加鋅粉單耗和運(yùn)行成本.文章通過對生產(chǎn)條件的分析,采取相應(yīng)措施,從而確保硫酸鋅溶液除鎘的一次合格率.

除鎘的生產(chǎn)原理

丹霞冶煉廠二次凈化生產(chǎn)采用鋅粉置換除鎘,除鎘主要是基于負(fù)電性金屬可將比其正電性的離子從溶液中置換出來反應(yīng)式如下:

一次凈化硫酸鋅溶液經(jīng)鼓風(fēng)式冷卻塔降溫至50~55℃,溶液初始鎘濃度為38~124 mg/L.

技術(shù)探討

工業(yè)試生產(chǎn)為工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性提供參考依據(jù),故文章采用凈化生產(chǎn)的一次合格率作為凈化除鎘的評價(jià)指標(biāo).試生產(chǎn)采用穩(wěn)定凡口鋅精礦生產(chǎn)作為原料,在上游生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的情況下,采用一次凈化后硫酸鋅溶液進(jìn)行工業(yè)試生產(chǎn).

在硫酸鋅溶液中鎘濃度相同 (控制在 38~87 mg/L),硫酸鋅溶液溫度控制在 55 ℃,反應(yīng)時(shí)間 2 h 的情況下,進(jìn)行了鋅粉加入量的試驗(yàn),試驗(yàn)的結(jié)果見表 2.

表 2 鋅粉單耗與凈化除鎘一次合格率關(guān)系

從表 2 可以看出,隨著鋅粉單耗增加,除鎘一次合格率提高,但在鋅粉單耗達(dá)到 1.5 kg/m3后,鋅粉單耗增加經(jīng)濟(jì)性差.

硫酸鋅溶液中鎘濃度控制在 38~87mg/L,反應(yīng) 2 h,鋅粉加入量為 1.5 kg/m3的情況下,進(jìn)行了溫度的控制試驗(yàn),結(jié)果如表 3.

表 3 溫度與凈化除鎘一次合格率關(guān)系

從表 3 可以看出,在鋅粉置換除鎘反應(yīng)溫度低于60℃ 之前,除鎘一次合格率隨溫度升高而增加,但反應(yīng)溫度超過 60℃ 后,除鎘一次合格率降低,主要由于溫度過高容易導(dǎo)致鎘復(fù)溶,這與相關(guān)文獻(xiàn)所述理論相符[2],溫度為 45℃ 時(shí),反應(yīng)溫度低導(dǎo)致反應(yīng)速度慢,從而影響除鎘一次合格率,同時(shí)還影響硫酸鋅凈化漿液過濾[3].

硫酸鋅溶液中鎘濃度控制在 38~87mg/L,溫度 (控制在) 55℃,鋅粉加入量為 1.5 kg/m3的情況下,通過調(diào)整流量和反應(yīng)桶個(gè)數(shù)來調(diào)整反應(yīng)時(shí)間,進(jìn)行了反應(yīng)時(shí)間的控制試驗(yàn),結(jié)果如表 4.

表 4 反應(yīng)時(shí)間與凈化除鎘一次合格率關(guān)系

從表 4 可以看出在該條件下,反應(yīng)時(shí)間在 2 h 內(nèi),隨時(shí)間延長有利于提高除鎘一次合格率,但反應(yīng)時(shí)間超 2 h 后,除鎘一次合格率降低,鎘復(fù)溶.

丹霞冶煉廠凈化除鎘生產(chǎn)采用廂式自動壓濾機(jī),試機(jī)生產(chǎn)中通過卸渣周期調(diào)整壓濾時(shí)間,以壓濾液合格率作為影響除鎘生產(chǎn)一次合格率的指標(biāo).

從表 5 看出,隨著壓濾時(shí)間延長,渣量在壓濾機(jī)濾室內(nèi)積累,過濾速度減慢,凈化液在壓濾機(jī)上逐漸出現(xiàn)鎘復(fù)溶,時(shí)間越長,鎘復(fù)溶越嚴(yán)重.

表 5 壓濾時(shí)間與壓濾液合格率關(guān)系

通過一次凈化工藝技術(shù)條件的調(diào)整,也可以實(shí)現(xiàn)一次凈化后液鎘濃度變化,在反應(yīng)溫度 55℃,反應(yīng)時(shí)間 2 h 及相同壓濾條件下,不同的鎘濃度與凈化除鎘一次合格率關(guān)系如表 6.

表 6 一次凈化液鎘濃度與凈化除鎘一次合格率關(guān)系

表 6 反映出在試生產(chǎn)期間鎘濃度 38~87 mg/L 范圍內(nèi)凈化除鎘一次合格率均高于 95%,隨一次凈化后液中鎘濃度的降低,合格率有所提高,但總體變化不大,但鎘濃度超過 87 mg/L 甚至達(dá)到 124 mg/L 時(shí),壓濾液及除鎘液鎘復(fù)溶現(xiàn)象趨于嚴(yán)重,凈化除鎘一次合格率不穩(wěn)定.

結(jié)束語

丹霞冶煉廠試生產(chǎn)深度凈化除鎘工藝中一次凈化后硫酸鋅溶液中含鎘濃度不高于 87 mg/L 時(shí),當(dāng)反應(yīng)溫度為 55℃,反應(yīng)時(shí)間不超過 2 h,壓濾機(jī)使用時(shí)間不超過 4 h,鋅粉單耗為 1.5 kg/m3時(shí),二次凈化除鎘一次合格率最高,且生產(chǎn)具有很好的經(jīng)濟(jì)性.依據(jù)分析采用該條件試生產(chǎn) 3 個(gè)月,深度凈化除鎘一次合格率達(dá)到 99% 以上,且相當(dāng)穩(wěn)定.比較調(diào)整前后,詳見表 7.

表 7 技術(shù)調(diào)整前后生產(chǎn)對比

通過對丹霞冶煉廠深度凈化除鎘試生產(chǎn)的分析,可以提高新液一次合格率,降低鋅粉單耗,從而降低生產(chǎn)成本,獲得良好的經(jīng)濟(jì)性.

[1] 楊顯萬、邱定蕃. 濕法冶金. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1998

[2] 彭容秋. 鉛鋅冶金學(xué). 北京:科學(xué)出版社, 2003

[3] 段雷. 硫酸鋅溶液凈化過程中二段鎘復(fù)溶的影響因素及控制. 甘肅有色金屬, 2002, 17(1):10-12