鋅浮渣濕法處理工藝的優(yōu)化實(shí)踐

陳德醒， 王學(xué)軍， 崔丁方

(1.昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 云南 昆明 650500; 2.云南馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖鋅合金廠， 云南 曲靖 655000)

鋅浮渣濕法處理工藝的優(yōu)化實(shí)踐

陳德醒1,2， 王學(xué)軍1， 崔丁方2

(1.昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院， 云南 昆明 650500; 2.云南馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖鋅合金廠， 云南 曲靖 655000)

對(duì)鋅浮渣處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，在濕式球磨—搖床重選的基礎(chǔ)上，增設(shè)濕式篩分、旋流沉淀和水洗提純操作，有效地回收鋅浮渣中細(xì)小金屬鋅顆粒，鋅直收率從35.05%提高到45.13%。回收得到的粒度大于80目的鋅顆粒用于粗鋅錠生產(chǎn)，粒度小于80目的可作為鋅濕法流程鎘生產(chǎn)的置換劑。

鋅浮渣； 濕法處理； 工藝優(yōu)化； 濕式篩分； 旋流沉淀； 水洗提純； 鋅直收率

0 引言

鋅(Zn)是重要的基體金屬，廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械加工等領(lǐng)域。在資源日益枯竭的當(dāng)下，提高冶煉過(guò)程中鋅合金的產(chǎn)出效率及廢渣回收利用率尤為重要。冶金工作者也在研究不同的方法以提高鋅浮渣的回收利用效率[1-3]。曲靖鋅合金廠結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)鋅浮渣濕法處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了鋅浮渣內(nèi)金屬鋅顆粒的高效回收。

1 存在問(wèn)題

曲靖鋅合金廠主要負(fù)責(zé)0#鋅錠和熱鍍鋅基合金產(chǎn)品的生產(chǎn)，鋅原料為電解陰極鋅片。電解陰極鋅片需熔煉凈化后才能進(jìn)行澆鑄或配料作業(yè)，在非真空和無(wú)保護(hù)氣體的工業(yè)生產(chǎn)條件下，熔煉爐內(nèi)上表層鋅液完全暴露在大氣環(huán)境中，在熔煉溫度下(480～520 ℃)，鋅液和空氣發(fā)生如下反應(yīng)：

2Zn+O2=2ZnO

(1)

Zn+CO2=ZnO+CO

(2)

ZnO熔點(diǎn)高達(dá)2 000 ℃，在爐內(nèi)的溫度條件下呈穩(wěn)定的固態(tài)相，業(yè)內(nèi)普遍采用NH4Cl造渣。NH4Cl和ZnO發(fā)生如下反應(yīng)：

2NH4Cl+ZnO=ZnCl2+2NH3+H2O

(3)

ZnCl2熔點(diǎn)為318 ℃，在爐內(nèi)處于液態(tài)，鋅從渣中分離聚合成鋅液，在重力作用下向下沉積，上浮物即為鋅浮渣，通過(guò)排渣操作將鋅浮渣與鋅液分離。在排渣過(guò)程中，部分鋅液隨鋅浮渣流出，產(chǎn)出的鋅浮渣為ZnO、ZnCl2、Zn及少量Fe、Pb、Cu、碳酸鹽等組成的混合物。曲靖鋅合金廠年處理電解鋅片約12萬(wàn)t，鋅熔鑄浮渣率為2.17%，產(chǎn)出的鋅浮渣約2 600 t，其中含有的金屬鋅顆粒1 100余噸。為了充分回收利用鋅浮渣中的Zn，曲靖鋅合金廠2011年開始采用濕式球磨—搖床重選工藝處理鋅浮渣，由于鋅浮渣中的金屬鋅粒度小、粒級(jí)分布廣，并且經(jīng)過(guò)球磨處理以及顆粒之間的摩擦碰撞，鋅顆粒進(jìn)一步變細(xì)，約32%的金屬鋅顆粒在80～200目，與鋅灰處于同一粒級(jí)，用搖床重選的方法無(wú)法有效、充分地回收，鋅浮渣直收率僅為35.05%，超過(guò)20%的金屬鋅顆粒隨鋅灰返回沸騰焙燒系統(tǒng)，增加了生產(chǎn)成本，降低了鋅直收率。

2 工藝優(yōu)化

2.1 球磨鋅浮渣含鋅及粒度分布

鋅浮渣在球磨機(jī)內(nèi)通過(guò)球磨和自磨實(shí)現(xiàn)渣鋅分離，對(duì)鋅浮渣球磨后的粒度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。采用隨機(jī)取樣的方法采集10 kg濕式球磨后的渣漿(干燥后)進(jìn)行篩分，結(jié)果如表1所示。

表1 球磨渣漿篩分統(tǒng)計(jì)表

2.2 工藝優(yōu)化

傳統(tǒng)的濕式球磨—搖床重選處理流程，鋅浮渣經(jīng)球磨后直接導(dǎo)入搖床處理，金屬鋅顆粒聚集在搖床精礦帶返回工頻爐用于0#鋅生產(chǎn)，而中礦帶、尾礦帶物料經(jīng)壓濾機(jī)處理后成為鋅灰返回沸騰爐中焙燒處理。

粒度大于80目的金屬鋅數(shù)量較大、品位高，可以直接回收利用。故在球磨機(jī)出口處安裝80目的螺旋滾動(dòng)分離篩(見圖1)。球磨機(jī)出口渣漿直接導(dǎo)入螺旋滾動(dòng)分離篩篩分，篩上物大于80目，主要為大顆粒鋅金屬，其隨分離篩螺旋至出口溜槽，沿溜槽流入渣斗盛裝待用。

圖1 螺旋滾動(dòng)分離篩

渣漿篩下物中還含有粒度小于80目的中小顆粒鋅金屬。用泵將渣漿提升至一級(jí)旋流器的上端口(如圖2)，高速運(yùn)動(dòng)的渣漿在離心力的作用下在旋流器內(nèi)發(fā)生渦旋運(yùn)動(dòng)，由于鋅顆粒不溶于水且密度大于渣漿，渦旋過(guò)程中細(xì)鋅粒在自身重力作用下下沉，由旋流器底端的出口流出，上浮物則進(jìn)入二級(jí)旋流器進(jìn)行同樣的處理。兩級(jí)旋流器出口流出的細(xì)鋅粒經(jīng)砂水分離器水洗后流入渣斗，80～160目細(xì)鋅粒得到有效回收。

圖2 旋流器

二級(jí)旋流器上浮渣漿內(nèi)仍含有細(xì)小金屬鋅顆粒，其輸送到搖床重選后回收細(xì)鋅粒。而由于浮渣處理量較大，加之旋流器處理時(shí)用泵導(dǎo)流，導(dǎo)致渣漿入搖床時(shí)水流快，金屬鋅被水帶走，影響鋅的回收。為了解決該問(wèn)題，在搖床上加裝渣漿緩沖槽和清水分配槽，如圖3所示。渣漿進(jìn)入搖床之前先入靜置的緩沖槽，流速降低后再入搖床進(jìn)行重選；清水經(jīng)分配槽再流入搖床，確保給水均勻，搖床充分分選出粒度小于160目的金屬鋅。

圖3 搖床分配槽

工藝優(yōu)化后，粒度小細(xì)于80目的金屬鋅顆粒通過(guò)砂水分離器和搖床精礦帶回收，所得到的細(xì)鋅粒的形貌和工藝優(yōu)化前搖床中礦帶產(chǎn)物形貌如圖4所示。

圖4 工藝優(yōu)化前后細(xì)鋅粒形貌對(duì)比圖

通過(guò)上述方法，浮渣內(nèi)粒度小于80目的金屬鋅顆粒回收率大于80%，鋅品位達(dá)到96.77%，鋅浮渣處理直收率從35.05%提高到45.13%。

對(duì)于回收得到的不同粒度的金屬鋅顆粒，粒度大于80目的，采用10t工頻無(wú)芯感應(yīng)電爐熔煉鑄錠后用作霧化噴吹鋅粉生產(chǎn)的鋅原料；細(xì)鋅粒其品位和粒度符合要求，可作為鎘生產(chǎn)的置換劑。將細(xì)鋅粒(400 kg/次)在鎘生產(chǎn)流程替代電爐鋅粉作為海綿鎘置換劑使用，其使用效果與傳統(tǒng)電爐鋅粉對(duì)比如表2所示。

表2 不同置換劑海綿鎘置換、壓餅效果 %

表2中數(shù)據(jù)顯示，細(xì)鋅粒鋅粉作鎘還原劑明顯優(yōu)于電爐鋅粉。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，采用“濕式球磨—滾動(dòng)篩分—旋流沉淀—搖床重選”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“濕式球磨—搖床重選”處理鋅浮渣，鋅浮渣處理直收率可提高10.08%，達(dá)到45.13%。回收得到的粒度小于80目的細(xì)鋅?？勺鳛殒k生產(chǎn)置換劑，且效果明顯優(yōu)于電爐鋅粉。按照曲靖分公司鋅系統(tǒng)目前的產(chǎn)能，工藝優(yōu)化后，每年可增加鋅金屬產(chǎn)量約260 t，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

[1]范興祥，彭金輝，張利波，等.超聲波強(qiáng)化鋅浮渣浸出的研究[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)：理工版,2003，28(1).

[2]魏福春，李鴻章. 鋅浮渣處理系統(tǒng)的改進(jìn)實(shí)踐[J].中國(guó)有色冶金，2009，(5)：27-29.

[3]王玉棉,王勝.綜合利用鋅浮渣制備納米ZnO新工藝[J].有色金屬，2005，57(2)：81-83,92.

Optimizationofhydrometallurgyprocessingofzincdross

CHEN De-xing, WANG Xue-jun, CUI Ding-fang

The process of zinc dross treatment was optimized, the wet sieving, cyclone precipitation and water washing purification on the basis of the ball mill and the shaking table re-election were adopt. This method can effectively recycle the tiny zinc metal particles in the zinc dross. Zinc dross processing stratght yield increased from 35.05% to 45.13%. Among them, the coarse granularity zinc particles of more than 80 lists were used fro coarse zinc ingot production. And fine granularity zinc particles less than 80 lists were used as cadmium displacer in zinc hydrometallurgy.

zinc dross; hydrometallurgy treatment; process optimization; wet screening; cyclone precipitation; water washing purification; zinc straight yield

陳德醒(1974—)，云南宣威人，工程師，工程碩士，從事有色鉛鋅冶煉、鋅產(chǎn)品的生產(chǎn)及工藝設(shè)備研究工作。

TF813； X756

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