銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工業(yè)實踐

冶玉花， 張昱琛

(白銀有色集團股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工業(yè)實踐

冶玉花， 張昱琛

(白銀有色集團股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

介紹了某大型鉛鋅冶煉廠銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的生產(chǎn)實踐，分析了影響鎘綿質(zhì)量及回收率的主要因素。

銅鎘渣； 鎘綿生產(chǎn)； 浸出； 置換； 回收率

0 前言

鎘是鋅冶金最重要的副產(chǎn)品，世界鎘產(chǎn)量的95%來自鋅冶煉，其回收方法依據(jù)鋅冶煉方法(濕法、火法)確定。在濕法煉鋅過程中，鎘主要來源于硫酸鋅溶液凈化工序，在利用鋅粉去除硫酸鋅溶液中的銅、鎘過程中，鎘主要以金屬狀態(tài)存在于銅鎘渣中。銅鎘渣經(jīng)過浸出，渣中的鋅及鎘進入浸出液，再利用鋅粉置換浸出液得到海綿鎘。

1 銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工藝流程

銅鎘渣生產(chǎn)鎘綿的工藝流程如圖1所示。

圖1 鎘綿生產(chǎn)工藝流程

銅鎘渣用硫酸溶液或廢電解液浸出，鋅、鎘以硫酸鋅、硫酸鎘形式進入溶液，銅仍留在浸出渣中。浸出后液(富鎘液)用鋅粉置換得到海綿鎘，海綿鎘水洗后得到鎘綿。主要化學反應式為：

(1)

(2)

(3)

(4)

2 影響鎘綿回收率的因素

2.1 銅鎘渣浸出的影響因素

稀硫酸溶液(或廢電解液)浸出銅鎘渣過程中的主要影響因素有：酸度、溫度、反應時間、攪拌強度、液固比及銅鎘渣粒度等。

2.1.1 浸出溫度

固體在溶液中的溶解速度、化學反應速度、擴散速度以及溶劑分子與固體顆粒相對運動的速度都隨溶液溫度的升高而加快，故提高溫度浸出速度則相應提高。但實際生產(chǎn)中受蒸汽溫度和礦漿沸點的限制，銅鎘渣浸出難以達到很高的溫度。一般浸出溫度在85～90 ℃就可以取得很好的效果，如果溫度過低，鋅及鎘浸出率偏低，浸出效果不理想。因此，控制好浸出過程中的溫度，對提高銅鎘渣浸出率至關重要。

2.1.2 攪拌速度

加大攪拌強度可使沉于槽底的銅鎘渣懸浮在礦漿中，加速溶劑與渣表面接觸，有利于提高鋅及鎘浸出率。但攪拌速度過大，會增加攪拌設備磨損和動力消耗。生產(chǎn)中一般控制攪拌速度在50～70 r/min。

2.1.3 溶劑(硫酸)濃度

溶劑濃度(酸度)對銅鎘渣浸出的反應速度影響較大。提高硫酸濃度可以加速反應，降低浸出渣鋅、鎘含量。但是，硫酸濃度過高，銅鎘渣中的銅則以硫酸銅的形態(tài)進入溶液，導致鎘綿含銅增加。生產(chǎn)中浸出終點控制pH值4.0～4.5。

2.1.4 銅鎘渣的粒度與成分

銅鎘渣粒度愈小，表面積就愈大，與溶劑的接觸面就愈大，化學反應速度愈快，有利于提高浸出速度和效率。但銅鎘渣粒度過細，造成固液分離困難。生產(chǎn)中銅鎘渣粒度控制在-200目大于80%。

2.1.5 銅鎘渣的粘度

銅鎘渣的粘度與可溶性二氧化硅的含量有關?？扇苄远趸韬窟^高，礦漿粘度增大，不僅影響鋅及鎘浸出率，也影響液固分離速度。生產(chǎn)中通過控制中上清含固量以減少進入銅鎘渣的可溶硅。

2.1.6 浸出時間

浸出時間越長，反應越完全，浸出率越高，鎘綿產(chǎn)量越高。浸出反應時間6～8 h為宜。

2.1.7 銅渣酸洗

由于銅鎘渣浸出終點pH值控制較高，浸出后得到的銅渣中仍殘留有少量的金屬鎘和鋅。為了提高鋅鎘浸出率以及銅渣品位，須對銅渣進行酸洗。一般控制酸洗溫度在80 ℃以上，終點pH值1.5～2.0，反應時間3～4 h。

2.1.8 銅渣水洗

水洗主要是回收酸洗后銅渣中的水溶鋅和水溶鎘，采用熱水洗滌，控制洗滌水溫度80 ℃左右，液固比5∶1～6∶1，洗滌時間0.5～1.0 h。

2.2 鋅粉置換鎘綿的影響因素

2.2.1 鋅粉粒度

鋅粉純度愈高，粒度愈細，則置換反應進行得愈迅速、愈徹底，不僅減少鋅粉用量，而且降低海綿物含鋅。但粒度過細，負壓操作時，鋅粉隨排氣筒損失較大，或飄浮在溶液表面，不利于置換的進行。一般鋅粉粒度在-(60～80)目，為了避免鋅粉表面被氧化，最好選用新產(chǎn)出的金屬鋅粉。

2.2.2 浸出濾液懸浮物及固體顆粒

銅渣浸出濾液懸浮物及固體顆粒在置換過程中進入鎘綿，直接影響鎘綿的質(zhì)量及鎘的直收率，因此要求浸出濾液清亮無懸浮物及固體顆粒。

2.2.3 浸出濾液中雜質(zhì)的含量

浸出濾液中的鐵、砷、銻、銅等雜質(zhì)對鎘綿的質(zhì)量、鋅粉消耗量及鎘直收率影響非常大。因此在銅鎘渣浸出過程中要進行除鐵，采用水解法使鐵、砷及銻形成共沉淀除去；合理控制浸出終點酸度，一般控制pH值在4.0～4.5之間，使濾液中銅離子含量在100 mg/L以下。

2.2.4 浸出濾液酸度

浸出濾液鎘含量與銅鎘渣中含鎘量有關，銅鎘渣含鎘越高，則浸出濾液含鎘也越高。置換前液的pH值控制應根據(jù)浸出濾液含鎘量，浸出濾液含鎘越高，置換前液控制的pH值越低。鎘含量小于20 g/L，置換前液pH值控制在4.0～4.5，鎘含量達到60 g/L時，置換前液pH值控制在2.0～2.5之間。置換前液酸度過高，不僅增加置換過程中的鋅粉消耗，也會造成鎘綿返溶。

2.2.5 浸出濾液含鋅

置換時，原則上浸出濾液含鋅越低越利于鎘綿質(zhì)量的提高，但是通常情況下，濕法煉鋅銅鎘渣含鋅均較高，如果單純地提高浸出濾液的鎘含量，其含鋅也將相應增高，甚至達到飽和狀態(tài)，不僅影響浸出液壓濾，也對置換作業(yè)造成困難。因此，銅鎘渣浸出時應適當控制鋅濃度，含鎘高，相應控制鋅濃度較低，含鎘低，浸出液鋅濃度可適當保持高一些。浸出液鎘含量為20 g/L，則鋅含量控制在140 g/L以下。

2.2.6 攪拌速率

置換鎘綿一般采用機械攪拌，鎘的置換回收率與攪拌速度密切相關。攪拌器轉(zhuǎn)速越高，則置換率越高，但轉(zhuǎn)速高，對設備要求就高。生產(chǎn)中控制攪拌器轉(zhuǎn)速為70～80 r/min。

3 低品位銅鎘渣回收鎘的實踐

某大型鉛鋅冶煉廠銅鎘渣的化學成分如表1所示。工廠在處理含鎘0.10%的焙砂時，對應的中上清鎘理論值應為200 mg/L左右，但實際生產(chǎn)中上清含鎘500 mg/L，甚至750 mg/L，分析其原因，是由于系統(tǒng)鎘積累所致。由于鋅精礦含鎘量較低，凈化工序產(chǎn)生的銅鎘渣含鎘量也較低，導致浸出液含鎘量較低，一次置換鎘綿回收率低以及置換后液(貧鎘液)鎘含量較高，鎘在系統(tǒng)嚴重積累。

表1 濕法煉鋅銅鎘渣成分 %

對此，該廠改變浸出液鎘置換模式，先向浸出液添加過量鋅粉進行置換(一次置換)，得到一次鎘綿。一次鎘綿含鎘10%左右，含鋅較高，將其暴露在大氣中充分氧化后再進行酸溶，酸溶濾液用鋅粉置換(二次置換)得到二次鎘綿。二次鎘綿含鎘在80%以上，甚至達到95%。低品位銅鎘渣處理工藝流程圖見圖2。

圖2 低品位銅鎘渣處理工藝流程圖

通過技術改造，企業(yè)有效地解決了低品位銅鎘渣處理及系統(tǒng)鎘積累問題，鋅濕法冶煉凈化系統(tǒng)鋅粉單耗降低了3 kg/t陰極鋅，年效益110萬元，同時銅鎘渣量相應減少10%，提高了鎘回收系統(tǒng)產(chǎn)能，有效地降低了銅渣中鋅及鎘含量。隨著鎘回收系統(tǒng)銅鎘渣量的減少、銅渣鋅及鎘的降低，以及置換效率的提高，粗鎘產(chǎn)量較計劃增加12%，年產(chǎn)生效益10萬元。由于增加二次置換工序自產(chǎn)鋅粉消耗量將有所增加，自產(chǎn)鋅粉增加量為100 t，成本增加35萬元。因此，本次改造項目，年效益合計85萬元(不計回收鋅及二段凈化系統(tǒng)降低合金鋅消耗產(chǎn)生的效益)。

4 結束語

了解銅鎘渣處理原理，精確掌握生產(chǎn)過程各控制條件，在低品位銅鎘渣處理方面，推薦采用一次置換和二次置換聯(lián)合鎘回收工藝，對于生產(chǎn)實踐中提高銅渣銅品位及鎘回收率具有重要意義。

[1]戴永年.有色金屬真空冶金[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1998.

Industrialpracticeofcadmiumspongeproductionwithcopperandcadmiumslag

YE Yu-hua, ZHANG Yu-chen

The practice of producing cadmium sponge with copper and cadmium slag in a large-scale lead-zinc smelter were introduced, and the main factors that influence the quality and recovery of cadmium sponge were analyzed in this paper.

copper and cadmium slag; cadmium sponge production; leaching; replace; recovery

冶玉花(1978—)，女，甘肅白銀人，大本學歷，有色冶煉工程師，主要從事冶煉技術工作。

TF819.2

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