常規(guī)濕法煉鋅過程鋅離子升高后的影響與控制措施

尹榮花， 張富兵

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常規(guī)濕法煉鋅過程鋅離子升高后的影響與控制措施

尹榮花， 張富兵

濕法煉鋅系統(tǒng)中三大平衡的控制是該行業(yè)一個(gè)長(zhǎng)期課題，系統(tǒng)中鋅離子和酸含量升高將帶來一系列影響，本文分析了導(dǎo)致鋅酸升高的原因，提出了改善鋅酸升高的措施，系統(tǒng)鋅酸濃度得到合理控制。

濕法煉鋅； 鋅離子； 控制措施

濕法煉鋅是一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)中礦漿的體積、溶液中的含鋅量和浸出渣的排出量均應(yīng)保持穩(wěn)定，這也是濕法煉鋅常說的“三大平衡”，即體積平衡、渣平衡和鋅平衡。體積平衡是指礦漿和溶液體積保持在一個(gè)穩(wěn)定范圍內(nèi)，生產(chǎn)中通過對(duì)各反應(yīng)槽及貯罐中礦漿或液體體積進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)季節(jié)變化合理控制各工序外加水量保持體積的穩(wěn)定；渣的平衡是指浸出渣排出量與投礦量保持平衡，渣排出不及時(shí)，溶液含泥量大，濃密機(jī)澄清區(qū)減小，引起上清渾濁或產(chǎn)不出上清液或設(shè)備事故等。因壓濾設(shè)計(jì)時(shí)余量較大，渣不平衡的現(xiàn)象很少發(fā)生或持續(xù)時(shí)間很短。鋅酸平衡是進(jìn)入溶液中鋅與電積析出鋅的平衡，保持溶液中含鋅穩(wěn)定。2012年以來，為提高鈷精礦質(zhì)量和降低鉛泥中鋅、銦損失，在兩工序均使用了一定量的濃硫酸，硫酸用量的增加，使系統(tǒng)鋅離子濃度逐步升高。系統(tǒng)鋅離子濃度的升高，造成上清澄清效果差，浸出渣壓濾困難等。本文分析了鋅離子濃度升高后對(duì)系統(tǒng)的影響，采取一定措施后，系統(tǒng)鋅酸平衡達(dá)到穩(wěn)定。

1 系統(tǒng)鋅離子濃度升高對(duì)各工序的影響

1.1 對(duì)浸出渣壓濾的影響

浸出礦漿中過高的含鋅量將使浸出礦漿的密度和粘度增大，過濾速度降低，浸出渣含水、含水溶鋅均明顯升高，浸出渣變的濕粘，進(jìn)而影響在揮發(fā)窯處理浸出渣。

1.2 對(duì)中上清質(zhì)量的影響

中浸礦漿進(jìn)入濃密機(jī)，依靠重力沉降，使懸浮固體與液體得到初步分離。鋅離子濃度的升高導(dǎo)致了礦漿密度和粘度的增加，礦漿澄清困難，使中上清產(chǎn)出速率和溶液質(zhì)量降低。

1.3 對(duì)凈化的影響

凈化的任務(wù)是將浸出中上清中的雜質(zhì)如銅、鎘、鈷等進(jìn)一步除去，以滿足電解生產(chǎn)的要求。中上清含鋅離子濃度一般在145～155 g/L之間，在pH值小于6的情況下鋅離子不會(huì)水解。若溶液含鋅上升到175 g/L，將發(fā)生鋅的水解，使凈化困難，壓濾情況惡化，進(jìn)而導(dǎo)致新液不合格次數(shù)增多，鋅粉消耗升高。

1.4 對(duì)鋅電積的影響

系統(tǒng)鋅離子濃度升高，電解過程酸度會(huì)超出正常值，電解作業(yè)條件惡化(酸濃高，酸霧揮發(fā)加劇)，電效下降，電耗升高，影響電解生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

1.5 對(duì)銀浮選的影響

鋅離子濃度的增加會(huì)導(dǎo)致捕收劑對(duì)銀的捕收能力下降，鋅離子過高時(shí)會(huì)惡化浮選條件，銀的直收率明顯降低。

國(guó)內(nèi)同行也在鋅離子濃度和經(jīng)濟(jì)性上比較分析，一般選擇一段壓濾、洗滌，礦漿含鋅控制在60～80 g/L之間。

2 系統(tǒng)鋅酸平衡分析

系統(tǒng)鋅離子濃度升高后，對(duì)系統(tǒng)有較大的影響，為降低和穩(wěn)定系統(tǒng)鋅離子的濃度，對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)和排出系統(tǒng)的鋅酸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。進(jìn)入系統(tǒng)的酸主要有焙砂和氧化鋅中可溶硫在浸出時(shí)轉(zhuǎn)化的酸、外加硫酸及其它含酸液體等帶入的酸，排出系統(tǒng)的酸主要是浸出渣(含銀精礦)、鉛泥、其它渣(鈷渣、銅渣、結(jié)晶渣)帶出的酸及其他損失(電解酸霧以及其它過程損失)等。從生產(chǎn)控制看，這幾種渣帶走的鋅酸越少越好，如銀浮選新增加的一段壓濾、氧化鋅的高酸浸出，都使浸出渣和鉛泥含鋅降低，使有價(jià)金屬更多的回收，但也導(dǎo)致了系統(tǒng)含鋅酸的升高?？紤]經(jīng)濟(jì)效益的因素，重點(diǎn)分析進(jìn)入系統(tǒng)的酸量對(duì)鋅離子升高的影響，進(jìn)而采取措施，減少進(jìn)入系統(tǒng)的酸量，維持溶液鋅的平衡。

2.1 焙砂和氧化鋅中各組分的硫酸消耗

焙砂和氧化鋅中耗酸金屬在凈化過程中再次轉(zhuǎn)化為硫酸鋅的金屬主要有：銅、鎘、鈷、鎳等。其反應(yīng)方程式為：

該過程相當(dāng)于硫酸浸出鋅，其耗酸可忽略。焙砂或氧化鋅中的鐵在浸出、沉降以及還原、氧化等過程中，理論耗酸與產(chǎn)出酸鋅一致，鐵耗酸也可忽略，但氧化鋅高酸浸出過程要求始酸濃度大于180 g/L，以使其中的鐵酸鋅在高溫高酸下得到最大的溶解，因而氧化鋅也成了消耗外加酸的主要因素。焙砂或氧化鋅中鉛、鈣、鎂等在浸出時(shí)以硫酸鹽的形式沉入渣中，這也是消耗外加酸的主要原因。

焙砂中可溶硫在浸出時(shí)以硫酸鹽進(jìn)入溶液，可減少硫酸的使用量。2009年以來每年的焙砂可溶硫含量如下，按每天投入600 t焙砂，系統(tǒng)體積按20 000 m3計(jì)算，結(jié)果見表1。

表1 2009～2014年每年焙砂中可溶硫的平均含量

從表1可以看出，焙砂可溶硫逐年升高。每天焙砂帶進(jìn)的酸可使系統(tǒng)含鋅升高1 g/L以上。焙砂可溶硫降低0.5%，每天系統(tǒng)可減少外加硫酸量9.19 t?？刂票荷翱扇芰蚝?，可有效降低進(jìn)入系統(tǒng)的酸量。

2.3 氧化鋅高酸浸出工序的外加酸耗

2.3.1 外加硫酸的目的

濕法系統(tǒng)目前使用濃硫酸的工序有銅渣酸洗、銦富集渣的浸出、鈷精礦生產(chǎn)、氧化鋅的高酸浸出等。銅渣酸洗為提高銅渣品位和鋅回收率，以利于后道工序的處理；銦富集渣使用稀釋酸作為浸出劑，主要是考慮料液含鋅高對(duì)萃取的影響；鈷精礦的生產(chǎn)由于廢液含錳較高對(duì)其品位提高不利，采用了稀釋酸作為浸出劑；氧化鋅高酸浸出是為提高氧化鋅中銦、鋅的浸出率，進(jìn)而提高鉛泥品位，達(dá)到多回收有價(jià)金屬的目的。

2.3.2 外加硫酸的數(shù)量

外加硫酸的數(shù)量見表2。

表2 2009～2014年硫酸單耗及日消耗量

從每天的消耗量以及生產(chǎn)控制看，2013年消耗最高，外加酸量的變化與新項(xiàng)目投產(chǎn)以及工藝的熟練控制有關(guān)。2011年實(shí)施氧化鋅高酸浸，并逐步調(diào)整工藝，鉛泥含鋅逐年下降，2013年實(shí)施鈷回收，使酸用量進(jìn)一步加大。2014年對(duì)氧化鋅工序工藝進(jìn)行了強(qiáng)化，加酸有所下降。為便于對(duì)各加酸點(diǎn)的硫酸使用量進(jìn)行控制，對(duì)各用酸工序的硫酸使用量統(tǒng)計(jì)如表3。

表3 各工序點(diǎn)的日用酸量 m3

從統(tǒng)計(jì)各工序的用量看，氧化鋅高酸浸出為主要用酸點(diǎn)，也是日常控制的重點(diǎn)。

2.4 系統(tǒng)外來的硫酸鋅溶液

來自鋅生產(chǎn)系統(tǒng)外的含酸液體有銦萃取的萃余液，萃余液含鋅一般50 g/L，含酸50 g/L，含鐵15～20 g/L，該部分的用酸量已統(tǒng)計(jì)在每日的硫酸消耗中。

3 控制措施

3.1 調(diào)整焙燒操作條件，控制焙燒可溶硫含量

從近幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，可溶硫逐年升高，通過對(duì)焙燒各收塵段煙塵可溶硫含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及可溶硫產(chǎn)生的機(jī)理，進(jìn)行了如下改進(jìn)：①降低風(fēng)料比至～1 600，提高焙燒沸騰層溫度至960～980 ℃；②加強(qiáng)爆破清灰，減少人工清灰時(shí)間和頻次，排查收塵系統(tǒng)漏風(fēng)點(diǎn)；③保持煙氣出口微負(fù)壓(-20±10 Pa)生產(chǎn)；④制定焙砂可溶硫控制標(biāo)準(zhǔn)為1.8%～2.3%，納入技術(shù)工藝管理。目前焙砂可溶硫含量控制在2.0%～2.1%之間。

3.2 控制外加硫酸的使用量

首先是控制氧化鋅高酸使用酸量。一是對(duì)氧化鋅中浸底流進(jìn)行壓濾，壓濾渣再進(jìn)入低酸浸出，減少高酸浸出時(shí)濃硫酸的使用量；二是通過精細(xì)控制揮發(fā)窯作業(yè)降低氧化鋅含鐵量，進(jìn)而減少外加酸量；三是提高焙砂浸出率，減少氧化鋅產(chǎn)量，進(jìn)而降低系統(tǒng)耗酸量；四是根據(jù)指標(biāo)權(quán)重，合理控制各工序點(diǎn)的硫酸使用量。

3.3 提高電積廢液的酸鋅比

在保證鋅電積正常情況下，盡量提高廢液含酸量，當(dāng)廢液含酸在180 g/L以上時(shí)，可滿足高酸浸出要求，可使用廢液代替硫酸，減少外加硫酸數(shù)量。

可采用石灰或石灰石中和多余的酸，或抽出部分液體生產(chǎn)硫酸鋅外售；也可加大高鉛氧化鋅處理量，增加帶走酸量，降低系統(tǒng)酸含量，保持系統(tǒng)鋅平衡。

3.4 建立長(zhǎng)效機(jī)制保持鋅酸離子平衡

對(duì)系統(tǒng)各段體積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看新液體積、廢液各占約三分之一，中上清和其它體積之和稍高于三分之一(其它含鋅略低于上清含鋅，以上清含鋅計(jì)算)。采取簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方式，即：(上清含鋅+新液含鋅+廢液含鋅+廢液/1.5)/3約為系統(tǒng)含鋅，系統(tǒng)含鋅控制在(155～165)g/L，通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算可較準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)含鋅的升降。另增加氧化鋅、浸出渣以及鉛泥、銅渣的可溶硫含量的化驗(yàn)，控制進(jìn)出濕法系統(tǒng)酸的平衡。統(tǒng)計(jì)各工序的外加酸數(shù)量，發(fā)現(xiàn)波動(dòng)及時(shí)調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

通過上述控制措施及長(zhǎng)效機(jī)制，4個(gè)月后系統(tǒng)中鋅離子含量降低至164 g/L。凈液鋅粉消耗有所降低，上清液、新液合格率升高；銀浮選狀況好轉(zhuǎn)，直收率提升；浸出渣濕粘的現(xiàn)象有所改善，整個(gè)鋅濕法系統(tǒng)的生產(chǎn)穩(wěn)定。

[1] 利選民.濕法煉鋅中酸的平衡[J].有色金屬(冶煉部分), 1991,(1).

[2] 周玉林.濕法煉鋅洗渣過程統(tǒng)計(jì)平衡和酸根平衡研究[J].湖南有色金屬,2012,(5).

(河南豫光鋅業(yè)有限公司， 河南 豫光 454650)

The effect as zinc ion concentration increased in conventional zinc hydrometallurgy process and its control measures

YIN Rong-hua, ZHANG Fu-bing

In the system of zinc hydrometallurgy, control of three balance is a long-term task in the industry, zinc ions and acid content increasing in system will bring a series of influence. This paper analyzes the reasons causing zinc acid increased, and puts forward the measures to improve zinc acid increasing. The concentration of zinc acid in system was reasonably controlled.

zinc hydrometallurgy; zinc ion; control measures

尹榮花(1969—)，女，河南商丘人，主要從事鋅濕法冶煉技術(shù)。

2015- 02- 11

2015- 09- 21

TF813

B

1672- 6103(2015)06- 0040- 03