濕法煉鋅凈化活化劑除鈷應(yīng)用研究

江少杰

（安徽銅冠有色金屬（池州）有限責(zé)任公司，安徽 池州 247000）

安徽某煉鋅企業(yè)現(xiàn)有10 萬(wàn)t 鋅/年冶煉系統(tǒng)一套，所采用的工藝流程是“焙燒—浸出—凈液—電積—熔鑄”，濕法浸出工序產(chǎn)出的中上清含有一定的銅、鎘、鈷、鎳等雜質(zhì)，必須對(duì)中上清進(jìn)行凈化處理，產(chǎn)出滿足鋅電積要求的合格新液。該企業(yè)現(xiàn)有凈化工序采用的是三段凈化流程，即一段凈化加鋅粉除銅及大部分鎘，二段凈化高溫加鋅粉除鈷鎳，三段凈化加鋅粉除殘余的鎘，得到合格的新液后輸送至電解車間[1]。企業(yè)內(nèi)現(xiàn)有指標(biāo)凈化工序鋅粉消耗約每噸鋅耗67.5 kg 鋅粉。為降低凈化工序鋅粉消耗，降低生產(chǎn)成本，該企業(yè)進(jìn)行了濕法煉鋅凈化工序凈化活化劑除鈷的應(yīng)用研究。

1 凈化活化劑除鈷原理

凈化劑的成分：該凈化劑的基本組分為大分子立體網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的類分子篩聚合物，是一種水溶性樹(shù)脂。除雜機(jī)理是根據(jù)不同金屬離子的半徑尺寸，設(shè)計(jì)合成相應(yīng)大小的網(wǎng)格孔徑，使得尺寸匹配的Co2+、Cd2+、Ni2+等雜質(zhì)離子嵌入并吸附在網(wǎng)孔內(nèi)，并通過(guò)共沉淀壓濾除去[2]。

2 主要研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)

本試驗(yàn)研究主要從反應(yīng)溫度、攪拌反應(yīng)時(shí)間、凈化活化劑用量、除鈷劑用量等幾個(gè)方面考察對(duì)除鈷效果的影響。目標(biāo)是通過(guò)試驗(yàn)確定凈化活化劑除鈷的最佳條件，并能穩(wěn)定產(chǎn)出符合鋅電解質(zhì)量要求的新液。

3 試驗(yàn)研究及結(jié)果討論

3.1 反應(yīng)溫度對(duì)除鈷效果的影響

試驗(yàn)條件：一段凈化后液1 000 mL，除鈷劑用量為鈷量的20 倍，活化劑用量為鈷量的3 倍，攪拌時(shí)間75 min，考察反應(yīng)溫度對(duì)除鈷效果的影響，如圖1所示。

圖1 反應(yīng)溫度對(duì)除鈷效果的影響

由圖1可知，反應(yīng)溫度對(duì)除鈷效果的影響比較明顯，溫度低于70℃反應(yīng)進(jìn)行不明顯，當(dāng)溫度達(dá)到75℃時(shí)，反應(yīng)順利進(jìn)行，鈷的脫除率大于98%，后液含鈷滿足凈化指標(biāo)要求，當(dāng)溫度高于80℃時(shí)，鈷的脫除效率沒(méi)有明顯升高，考慮生產(chǎn)過(guò)程中的蒸汽成本，溫度選擇75℃較為合理。

3.2 攪拌時(shí)間對(duì)除鈷效果的影響

試驗(yàn)條件：一段凈化后液1 000 mL，除鈷劑用量為鈷量的20 倍，活化劑用量為鈷量的3 倍，反應(yīng)溫度78℃，考察攪拌時(shí)間對(duì)除鈷效果的影響，如圖2所示。

圖2 攪拌時(shí)間對(duì)除鈷效果的影響

由圖2可知，攪拌時(shí)間對(duì)除鈷影響較大，隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，除鈷效率逐漸提高，攪拌時(shí)間達(dá)到75 min，除鈷效率高達(dá)95%，但時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)，效率沒(méi)有明顯提高，也沒(méi)有出現(xiàn)返溶現(xiàn)象。因此，最佳攪拌反應(yīng)不低于75 min。

3.3 除鈷劑用量對(duì)除鈷效果的影響

試驗(yàn)條件：一段凈化后液1 000 mL，反應(yīng)溫度78℃，攪拌時(shí)間75 min，活化劑用量為鈷量的3 倍，考察除鈷劑用量對(duì)除鈷效果的影響，如圖3所示。

由圖3可知，隨著除鈷劑加入量的提高，除鈷效率逐漸升高，當(dāng)除鈷加入量為Co 量的20 倍時(shí)，除鈷效率可達(dá)95%，滿足工藝指標(biāo)要求。

圖3 除鈷劑用量對(duì)除鈷效果的影響

3.4 活化劑用量對(duì)除鈷效果的影響

試驗(yàn)條件：一段凈化后液1 000 mL，反應(yīng)溫度78℃，攪拌時(shí)間75 min，除鈷劑用量為鈷量的20 倍，考察活化劑用量對(duì)除鈷效果的影響，如圖4所示。

圖4 活化劑用量對(duì)除鈷效果的影響

由圖4可知，活化劑對(duì)除鈷影響較大，當(dāng)除鈷用量達(dá)到20倍時(shí)，在活化劑用量不足時(shí)，仍不能達(dá)到除鈷要求，當(dāng)活化劑用量達(dá)到Co 量的3 倍時(shí)，除鈷效率可達(dá)95%。

4 結(jié)論

本文通過(guò)試驗(yàn)研究確定了最佳工藝操作條件：反應(yīng)溫度75 ～80℃、攪拌反應(yīng)時(shí)間75 min、凈化活化劑用量為鈷量3 倍、除鈷劑用量為鈷量20 倍。結(jié)果表明，除鈷操作溫度從90 ～95℃降低至75 ～80℃，節(jié)約了蒸汽消耗，鋅粉消耗降低20%～30%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。