提高常規(guī)銻鹽凈化工藝對雜質(zhì)的適應(yīng)能力

李德磊

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司, 甘肅 白銀 730900)

提高常規(guī)銻鹽凈化工藝對雜質(zhì)的適應(yīng)能力

李德磊

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司, 甘肅 白銀 730900)

針對濕法煉鋅常規(guī)銻鹽凈化工藝的局限性，提出了一系列的改進(jìn)措施，提高了常規(guī)銻鹽凈化工藝對雜質(zhì)的適應(yīng)能力，確保了凈化系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定。

濕法煉鋅；常規(guī)銻鹽凈化；鎘復(fù)溶：鈷復(fù)溶：合金鋅粉

1 生產(chǎn)概況

常規(guī)銻鹽凈化工藝具有安全、凈化效果好、工藝成熟等特點(diǎn)，在國內(nèi)眾多濕法煉鋅企業(yè)廣泛應(yīng)用。銻鹽凈化工藝按中性浸出液成分與新液控制指標(biāo)不同，分為二段、三段或四段，其中三段銻鹽凈化工藝較為常見。常規(guī)銻鹽凈化工藝對雜質(zhì)的適應(yīng)能力取決于初始設(shè)計(jì)情況和原料成分，一般均有一定的適應(yīng)范圍。西北鉛鋅冶煉廠是我國較早采用常規(guī)銻鹽連續(xù)凈化工藝生產(chǎn)電鋅的大型濕法煉鋅廠，凈化初始設(shè)計(jì)為處理低雜質(zhì)原料，采用兩段銻鹽凈化工藝。投產(chǎn)后，由于產(chǎn)出的新液含鎘高，陰極鋅品級率低，于1998年改為三段常規(guī)銻鹽凈化工藝。然而近年來，由于多渠道采購原料，鋅精礦成分變化大，雜質(zhì)含量高，造成凈化系統(tǒng)能力下降，影響了產(chǎn)能完成和技術(shù)指標(biāo)提升。西北鉛鋅冶煉廠中性浸出液主要雜質(zhì)成分見表1。

表1 中性浸出液主要雜質(zhì)成分 mg/L

為了提高常規(guī)銻鹽凈化工藝對高雜質(zhì)的適應(yīng)能力，西北鉛鋅冶煉廠于2009年開始技術(shù)攻關(guān)，對生產(chǎn)工藝和材料進(jìn)行改進(jìn)，在不增加設(shè)備投資的情況下，實(shí)現(xiàn)了凈化工藝對雜質(zhì)適應(yīng)能力的大幅提升，目前已穩(wěn)定運(yùn)行近4年，取得了良好的效果。

2 改進(jìn)措施

2.1 改進(jìn)常規(guī)銻鹽凈化工藝

由于中性浸出液中銅鎘含量大幅上升，尤其銅含量明顯高于鎘含量，在鋅粉除銅鎘凈化過程中，隨著溶液含固量增大，大量銅析出，出現(xiàn)“銅包鋅”現(xiàn)象，不僅增加了鋅粉耗量，還造成除銅鎘后液含鎘上升，通常由30～50 mg/L上升至100～300 mg/L。大量的鎘進(jìn)入除鈷鎳工序后，在高溫下復(fù)溶幾率增大，不但造成鋅粉用量上升，而且影響新液質(zhì)量。

為提高除銅鎘工序的高銅適應(yīng)能力和消除鎘的危害，對凈化工藝實(shí)施調(diào)整和改進(jìn)，具體措施是：將三段常規(guī)銻鹽凈化工藝改為兩段常規(guī)銻鹽凈化工藝，一段除銅鎘工藝分為兩步，原有的三段除殘鎘工序作為一段除銅鎘的第二步。改進(jìn)前后的凈化工藝流程圖見圖1。

圖1 改進(jìn)前后的銻鹽凈化工藝流程圖

工藝改進(jìn)后，一凈除銅鎘工序鋅粉加入比例調(diào)整為4∶1，其它工序工藝控制條件不變。在一凈鋅粉加入總量基本不變的情況下，經(jīng)過兩步除銅鎘的凈化后液含鎘可控制在20 mg/L以內(nèi)，銅、鎘適應(yīng)能力分別提高到1 500 mg/L和1 000 mg/L，二凈除鈷鎳過程鎘復(fù)溶幾率下降了80%，新液一次凈化合格率由80%～90%提高到95%以上。

2.2 改進(jìn)鋅粉品質(zhì)

西北鉛鋅冶煉廠凈化系統(tǒng)使用的鋅粉為噴吹純鋅粉和合金鋅粉，其中噴吹純鋅粉主要用于除銅鎘，合金鋅粉用于除鈷鎳[1]。為改善鋅粉凈化除雜質(zhì)效果，進(jìn)行了兩種鋅粉單獨(dú)使用及搭配使用工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，噴吹純鋅粉除銅鎘效果好于合金鋅粉，鋅粉耗量下降20%；在高鈷情況下，使用噴吹純鋅粉除鈷效果較差，鈷復(fù)溶嚴(yán)重，新液一次合格率不足50%，而且渣型較硬，不利于凈化渣處理。

2.2.1 調(diào)整鋅粉粒度

凈化過程的反應(yīng)速度主要取決于鋅粉的比表面積，一般要求噴吹純鋅粒度為-150～-80目≥80%，合金鋅粉粒度-200目≥80%。通過探索，噴吹純鋅粒度控制在-100～-120目≥80%，合金鋅粉粒度控制在-160～-180目≥80%，對提高凈化效果有利。

2.2.2 調(diào)整合金鋅粉成分

合金鋅粉成分對于除鈷非常重要，使用鉛、銻及鎘等成分搭配合理的合金鋅粉能夠大幅降低銻鹽用量和鋅粉耗量。一般合金鋅粉以鋅焙砂或其它含鋅物料為主料進(jìn)行生產(chǎn)，含有效鋅85%以上，鉛0.5～1.0%，銻<0.01%，鎘0.1%～0.2%。這樣的合金鋅粉基本能夠滿足低鈷(中性浸出液含鈷<15 mg/L)凈化的需要，但是在高鈷(中性浸出液含鈷>25 mg/L)情況下，除鈷效果變差，鈷復(fù)溶情況加劇。通過與合金鋅粉生產(chǎn)廠家共同攻關(guān)，將合金鋅粉成分指標(biāo)調(diào)整為：有效鋅85%以上，鉛2%～2.5%，銻>0.05%，鎘<0.1%，達(dá)到了滿意的除鈷鎳效果，有效地避免了鈷復(fù)溶，基本可以不再加入銻鹽。在設(shè)備能力不變的情況下，凈化系統(tǒng)對鈷的適應(yīng)能力提高到40 mg/L，是設(shè)計(jì)指標(biāo)的30倍。

2.3 更換銻鹽

常規(guī)銻鹽凈化工藝使用的銻鹽通常為Sb2O3或其它含銻物料，由于固體含銻物料加入量少，通常很難做到均勻穩(wěn)定加入，導(dǎo)致生產(chǎn)波動和銻鹽用量增加。經(jīng)過生產(chǎn)探索，選擇酒石酸銻鉀替代傳統(tǒng)的Sb2O3作為除鈷活化劑，通過溶解和濃度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)均勻連續(xù)加入。實(shí)踐表明，在相同條件下，銻鹽加入量降低了70%，除鈷后液合格率提高了10%以上。

2.4 改進(jìn)濾布過濾性能

凈化后液能否快速實(shí)現(xiàn)液固分離，對于降低雜質(zhì)復(fù)溶幾率，提高雜質(zhì)適應(yīng)能力，保證產(chǎn)能至關(guān)重要。在生產(chǎn)過程無明顯改變的情況下，濾布性能直接影響液固分離效果。通常，凈化工序壓濾機(jī)使用的濾布為621型，滌綸材質(zhì)。濾布的性能隨加工工藝變化而改變，一般透氣度和斷裂強(qiáng)度較小的濾布過濾性能較差。通過不斷摸索改進(jìn)，將濾布由傳統(tǒng)的621型更換為改進(jìn)型621，調(diào)整濾布的密度、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸展度和透氣度，濾布過濾效果得到改善，耐洗次數(shù)由原來的2次提高到4次。

2.5 調(diào)整凈化過程酸度

一般中性浸出液pH值在4.8～5.2，隨著凈化過程的進(jìn)行，鋅粉逐漸消耗溶液中的酸，導(dǎo)致pH值上升。酸度降低和凈化過程中的溫度變化，不但使鋅粉活性降低，而且容易造成鋅的水解析出，惡化過濾性能，因此在高雜質(zhì)情況下，對凈化過程的酸度調(diào)整非常必要。在控制中性浸出液pH值不大于5.0的情況下，在一次凈化后液連續(xù)補(bǔ)入適量電解廢液，保持二次凈化頭槽pH值4.5左右，凈化效果和過濾性能明顯改善，保證了正常開車流量，壓濾機(jī)濾板和濾布的結(jié)晶情況也得到緩解。

3 生產(chǎn)實(shí)踐

2009年以來，西北鉛鋅冶煉廠通過采取相應(yīng)的措施，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)銻鹽凈化工藝對雜質(zhì)適應(yīng)能力的提高。2009年完成了鋅粉質(zhì)量改進(jìn)，2010年完成了濾布性能改進(jìn)， 2013年完成了凈化工藝的改進(jìn)。4年多來，在原料雜質(zhì)含量不斷上升的情況下，凈化系統(tǒng)生產(chǎn)穩(wěn)定，電鋅產(chǎn)量提升，現(xiàn)有凈化系統(tǒng)雜質(zhì)適應(yīng)能力如下：Cu 1 200～1 500 mg/L ， Cd 1 000～1 200 mg/L，Co 40～45 mg/L ， Ni 15～20 mg/L。

4 結(jié)語

但近年來，由于原料市場供應(yīng)緊張，濕法煉鋅企業(yè)大量采購和使用雜質(zhì)含量高的鋅精礦，造成凈化系統(tǒng)能力下降，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。通過工藝和操作改進(jìn)，提升常規(guī)銻鹽凈化工藝對雜質(zhì)適應(yīng)能力，對于濕法煉鋅企業(yè)提高競爭力和維持連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、降本增效具有重要意義。

[1]彭容秋.鋅冶金[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2005.

Improvingimpurityadaptabilityoftypicalantimonytrioxidepurificationprocess

LI De-lei

A series of improving measures according to limitations of typical antimony trioxide purification process of zinc hydrometallurgy were put forward, the impurity adaptability of the process was improved, and the steady production of purification system was ensured.

zinc hydrometallurgy; typical antimony trioxide purification; cadium resolution; cobalt resolution; zinc alloy powder

李德磊(1975—)，男，河南省扶溝縣人，畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué)有色冶金系，現(xiàn)任西北鉛鋅冶煉廠生產(chǎn)指揮中心主任。

TF813； TF803.25

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