絮凝劑使用量對(duì)濕法煉鋅生產(chǎn)的影響

張昱琛，竇小征

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司,甘肅 白銀 730900)

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絮凝劑使用量對(duì)濕法煉鋅生產(chǎn)的影響

張昱琛，竇小征

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司,甘肅 白銀 730900)

闡述了絮凝劑在濕法煉鋅過程中的作用及對(duì)生產(chǎn)的影響，通過分析及相關(guān)試驗(yàn)研究，提出了絮凝劑科學(xué)合理使用的方法。

濕法煉鋅； 絮凝劑； 浸出； 液固分離； 凈化除鈷鎳； 鉛銀渣； 鐵礬渣

絮凝劑聚丙烯酰胺是一種分子量較高的有機(jī)物，具有良好的絮凝性，廣泛應(yīng)用于石油、化工、選礦、冶金等行業(yè)。聚丙烯酰胺一般分為陽離子型、陰離子型和非離子型。濕法煉鋅行業(yè)大部分選用非離子聚丙烯酰胺，其由丙烯酰胺均聚而成，是一種水溶性高分子量的線性高聚物，由于分子鏈中含有一定量極性基因，能吸附溶液中懸浮的固體粒子，使得粒子間架橋形成大的絮凝物，然后在重力作用下沉降。它能夠加速懸浮液中粒子的沉降，提高溶液的澄清效果或過濾效果。非離子聚丙烯酰胺分子量一般為200～1 500萬，鋅濕法冶煉行業(yè)要求分子量在500～800萬之間。

濕法煉鋅中使用絮凝劑，主要是為了實(shí)現(xiàn)液固的快速分離。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，絮凝劑的加入量應(yīng)適量，如果不足，則浸出工序液固不能有效分離；如果過量，則浸出工序的浸出渣存在被包裹及抱團(tuán)現(xiàn)象，導(dǎo)致渣中鋅及有價(jià)金屬浸出率降低。具體表現(xiàn)為：浸出兩渣含鋅升高；過量的絮凝劑進(jìn)入凈化工序，膠狀物包圍鋅粉及銻鹽形成一層保護(hù)膜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鋅粉及銻鹽凝聚抱團(tuán)，導(dǎo)致其活性表面減少，影響除鈷效率；在電解工序，將造成陰極析鋅反溶解(即燒板)。因此，在鋅濕法生產(chǎn)中，絮凝劑的合理使用至關(guān)重要。

1 生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題

西北鉛鋅冶煉廠是我國較早采用黃鉀鐵礬法除鐵-銻鹽-鋅粉法凈化工藝生產(chǎn)電鋅的大型濕法煉鋅企業(yè)，年產(chǎn)電鋅10萬t。近年來由于有色金屬市場(chǎng)低迷，為了降低成本，工廠越來越多地使用高硅、高鐵、高鍺、高鈷等品質(zhì)較差的鋅精礦。2013年1月，浸出工序開始出現(xiàn)液固分離困難。為了提高液固分離速度和濃密機(jī)上清質(zhì)量，浸出工序不斷增加絮凝劑使用量，雖然取得一定效果，但鉛銀渣、鐵礬渣含鋅明顯上升，凈化工序鈷、鎳凈化難度增大及壓濾困難，電解工序也不同程度出現(xiàn)燒板現(xiàn)象。生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。

表1 2012年與2013年1月生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

2 試驗(yàn)

對(duì)于生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，工廠2013年2月開始綜合分析，初步確定為絮凝劑過量所致，在控制絮凝劑加入量后，生產(chǎn)狀況明顯改善，效果顯著。為了避免類似現(xiàn)象再次發(fā)生，開展了絮凝劑使用方面的試驗(yàn)研究。

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

在中浸礦漿中分別添加20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L 5種不同量的絮凝劑，進(jìn)行液固分離。上清液體進(jìn)一步凈化除銅、鎘、鈷、鎳，分析研究絮凝劑對(duì)除雜效果的影響；渣通過高溫高酸浸出及除鐵等工序，產(chǎn)出鉛銀渣和鐵礬渣，分析研究絮凝劑對(duì)鉛銀渣和鐵礬渣鋅含量的影響。

2.2 試驗(yàn)原料、試劑及設(shè)備

試驗(yàn)原料及試劑：中浸礦漿，絮凝劑(非離子聚丙烯酰胺)，生產(chǎn)系統(tǒng)用鋅粉，生產(chǎn)系統(tǒng)用銻鹽，電解廢液，生產(chǎn)用濃硫酸等。

試驗(yàn)設(shè)備：燒杯，溫度計(jì)，水浴鍋，攪拌裝置，真空過濾裝置，濾紙及化驗(yàn)設(shè)施。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

(1)絮凝劑溶解。取絮凝劑0.5 g溶于500 mL水中。配置濃度1 g/L，溶解溫度40～50 ℃，溶解時(shí)間2 h。

(2)中浸礦漿添加絮凝劑及液固分離。取5份中浸礦漿2 000 mL，編號(hào)為1#、2#、3#、4#、5#，分別添加配置好的絮凝劑48 mL、96 mL、144 mL、192 mL、240 mL，再向添加絮凝劑的礦漿補(bǔ)加原中浸礦漿至體積均達(dá)到2 400 mL，此時(shí)5份中浸礦漿絮凝劑濃度分別為20 mg/L、40 mg/L、60 mg/L、80 mg/L、100 mg/L，攪拌均勻靜置0.5 h，分別得到上清液2 000 mL，渣漿400 mL。中上清液成分見表2。

表2 中上清液主要成分

(3)中浸渣漿高溫高酸浸出。分別取1#～5#的中浸渣漿400 mL盛于1 000 mL燒杯中，編號(hào)為1-1#、2-1#、3-1#、4-1#、5-1#，加人電解廢液及濃硫酸，進(jìn)行高溫高酸浸出試驗(yàn)。高溫高酸浸出反應(yīng)溫度80～90 ℃，反應(yīng)時(shí)間4 h。高溫高酸浸出濾液加焙砂中和至pH值1.5～2，加入碳酸氫銨進(jìn)行黃鉀鐵礬法除鐵，沉鐵反應(yīng)溫度80～90 ℃，反應(yīng)時(shí)間6 h。反應(yīng)結(jié)束后化驗(yàn)分析產(chǎn)出的鉛銀渣(高溫高酸浸出渣)及鐵礬渣(沉鐵渣)鋅含量，結(jié)果見表3。

表3 鉛銀渣及鐵礬渣試驗(yàn)數(shù)據(jù) %

(4)中上清凈化。取1#～5#中上清液除銅鎘后的溶液各400 mL，編號(hào)為1-2#、2-2#、3-2#、4-2#、5-2#，分別加入硫酸銅4.5 mg、三氧化二銻(銻鹽)3 mg、鋅粉1.5 g，進(jìn)行除鈷鎳試驗(yàn)，反應(yīng)溫度80～90 ℃，反應(yīng)時(shí)間1.5 h，檢測(cè)溶液鈷含量。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

3.2 分析及討論

通過試驗(yàn)可知，雖然濕法煉鋅過程絮凝劑起著積極作用，但過量的絮凝劑會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。

表4 除鈷鎳試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在浸出工序，絮凝劑每立方礦漿增加20 g，浸出渣含鋅平均上升0.8%，按照產(chǎn)能10萬t/a電鋅計(jì)算，年損失鋅金屬達(dá)600 t，鋅金屬回收率降低0.56個(gè)百分點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益減少500萬元。對(duì)國內(nèi)一些鋅濕法冶煉企業(yè)考察后發(fā)現(xiàn)，這些企業(yè)均不同程度地存在絮凝劑過量使用導(dǎo)致浸出兩渣含鋅上升的情況，如紫金公司、內(nèi)蒙興安及漢中鋅業(yè)等。表5是2008～2013年西北鉛鋅冶煉廠絮凝劑使用量與浸出兩渣含鋅對(duì)比統(tǒng)計(jì)。

在凈化工序，隨著絮凝劑量的增加，中上清凈化除雜，特別是除鈷效果明顯下降，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，每立方礦漿增加20 g絮凝劑，凈化除鈷效率降低50%以上。

表5 2008～2013年生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論

絮凝劑加入量是鋅濕法冶煉企業(yè)主要技術(shù)指標(biāo)，目前大部分企業(yè)廠均按照每立方礦漿20 g或每升礦漿20 mg標(biāo)準(zhǔn)加入，雖然加入量隨著鋅精礦及浸出礦漿的特性有所變化，但增減量一般不超過25%。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)具體情況適時(shí)增減，將絮凝劑控制指標(biāo)與金屬回收率、生產(chǎn)成本、操作難易程度及經(jīng)濟(jì)效益等綜合納入考核體系，以達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

[1] 郭天立，王柱成.絮凝劑對(duì)電鋅生產(chǎn)的影響研究[J].有色冶煉,1999,(1):31-34.

[2] 王忠東，王新文.絮凝技術(shù)在濕法煉鋅浸出工藝的應(yīng)用[J].甘肅冶金，2003,(s1)：91-92.

Influence of flocculant dosage on zinc hydrometallurgy

ZHANG Yu-chen,DOU Xiao-zheng

The effects of flocculant in the process of zinc hydrometallurgy and its influence on production were expounded,based on the analysis and corresponding test study,the scientific and reasonable using methods of flocculant were put forward.

zinc hydrometallurgy; flocculant; leaching; liquid-solid separation; cobalt and nickel removal with purification; lead and silver slag; jarosite slag

張昱琛(1972—)，男，甘肅鎮(zhèn)原人，畢業(yè)于昆明理工大學(xué)有色金屬冶金專業(yè)，冶煉高級(jí)工程師，從事技術(shù)管理工作。

2014-02-23

2014-09-16

TF813； TF803.2

B

1672-6103(2015)01-0009-03