新型無(wú)機(jī)除雜藥劑在濕法煉鋅凈化工段的研究與應(yīng)用

甄勇

（四環(huán)鋅鍺科技股份有限公司，四川 漢源 625300）

關(guān)鍵字：濕法煉鋅；深度凈化；鈷返溶；鎘返溶；新型無(wú)機(jī)藥劑

1 背景

1.1 濕法煉鋅中中浸上清硫酸鋅溶液含銅、鎘、鈷等雜質(zhì)元素，這些金屬雜質(zhì)元素對(duì)濕法煉鋅電解造成極大影響，需要通過(guò)凈化工藝將這幾種金屬雜質(zhì)元素除去。

一般情況下凈化工藝分為三段凈化：一段加鋅粉置換去除溶液中的銅、鎘元素；二段加鋅粉和除鈷劑置換去除溶液中的鈷元素；三段加鋅粉掃除溶液中的殘余雜質(zhì)元素。三段凈化后的硫酸鋅溶液行業(yè)中稱為新液，其中的雜質(zhì)元素達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)后方可進(jìn)入硫酸鋅電解系統(tǒng)，進(jìn)行硫酸鋅電解。

1.2 在濕法煉鋅浸出液中，鎘、銅等元素很容易用鋅粉置換下去，但是采取常規(guī)鋅粉置換很難將鈷、鍺等金屬元素置換下去。

硫酸鋅浸出液凈化工段一個(gè)重要的目的就是去除鈷鍺等雜質(zhì)，其現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)濕法煉鋅企業(yè)常規(guī)方法一般有兩種：

（1）采用銻鹽、硫酸銅聯(lián)合添加劑加鋅粉做凈化劑多段凈化高溫除鈷，工藝條件為80℃以上反應(yīng)2小時(shí)。這套工藝條件的優(yōu)點(diǎn)為工藝比較成熟、操作比較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)為鋅粉加入量大成本較高、鈷返溶比較頻繁、硫酸鋅液體指標(biāo)穩(wěn)定性較差、且凈化渣處理工藝流程較長(zhǎng)操作比較困難。

（2）采用有機(jī)試劑沉淀法除鈷，有機(jī)試劑沉淀法主要包括黃藥沉淀除鈷和α-亞硝基β-萘酚沉淀除鈷。有機(jī)試劑沉淀除鈷法的優(yōu)點(diǎn)是工藝比較成熟、除鈷比較穩(wěn)定；其缺點(diǎn)為系統(tǒng)硫酸鋅溶液中殘余有機(jī)物需要使用活性炭吸附去除，成本較高，除鈷后液后續(xù)處理比較困難，且產(chǎn)出的沉鈷渣品位不高、處理比較困難。

綜合上述兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)某濕法煉鋅廠通過(guò)和外協(xié)單位某研究院共同經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期考察和研發(fā)，配制成新型除鈷添加劑，聯(lián)合鋅粉對(duì)硫酸鋅溶液對(duì)鈷元素進(jìn)行置換，以達(dá)到硫酸鋅溶液中鈷元素的深度凈化。有操作簡(jiǎn)單，工藝穩(wěn)定，凈化渣處理比較簡(jiǎn)單且凈化渣鋅、鎘、鈷等金屬回收較為徹底，經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)擴(kuò)大化等效果。

2 新型無(wú)機(jī)藥劑凈化除雜工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 生產(chǎn)工藝流程圖

2018年5月某廠在濕法煉鋅凈化工段開(kāi)始進(jìn)行此新型無(wú)機(jī)藥劑凈化除雜生產(chǎn)實(shí)踐。工藝流程分為三段連續(xù)凈化：

（1）一段凈化在70℃—75℃條件下加鋅粉2kg/m3反應(yīng)60min后過(guò)濾除銅鎘，一段凈化后液中Cd≤100mg/L、Cu≤5mg/L為合格；

（2）根據(jù)一段凈化后液中的鈷、鎘含量添加電解廢液、鋅粉、新型無(wú)機(jī)除雜藥劑，鋅粉加入量（重量）：（單位體積溶液中鈷含量×1.1+單位體積溶液中鎘含量×0.65）×1.2；

新型除鈷藥劑加入量（重量）：?jiǎn)挝惑w積溶液中鈷含量×2.8；

電解廢液的加入量（體積量）：1.5×鋅粉加入量/電解廢液中硫酸濃度。

二段凈化在75℃—80℃條件下反應(yīng)90min后過(guò)濾，二段凈化后液中Co≤0.8mg/L、Ge≤0.5mg/L為合格；

（3）二段凈化后液在自然溫度條件下加鋅粉1kg/m3進(jìn)行清除溶液中殘余的雜質(zhì)元素，三段凈化反應(yīng)60min，后液Cd≤ 1mg/L、Cu≤ 0.5mg/L、Co≤ 0.5mg/L、Ge≤0.3mg/L為合格。

其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 新型無(wú)機(jī)藥劑凈化除雜生產(chǎn)工藝流程圖

2.2 生產(chǎn)情況

某廠從2018年5月開(kāi)始進(jìn)行新無(wú)機(jī)藥劑凈化除雜生產(chǎn)實(shí)踐，生產(chǎn)中凈化前液為中浸上清液，其成分：Zn：145g/L～155g/L，Cu：400mg/L～600mg/L，Cd：400mg/L～600mg/L，Co：20mg/L～40mg/L，Ge：2mg/L～5mg/L，Sb：0.08mg/L～0.14mg/L.

圖2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)陰極鋅

無(wú)機(jī)除雜藥劑的配制濃度為500g/L。

表4為生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表：

表4數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)一段凈化加鋅粉除銅鎘，二段凈化添加無(wú)機(jī)除雜藥劑、鋅粉除雜，三段凈化加鋅粉清掃殘余雜質(zhì)的工藝流程可以達(dá)到以下生產(chǎn)效果：

表4 凈化生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 mg/L

（1）二段凈化后液可以將鈷控制在1.0mg/L以下，銅控制在0.5mg/L以下，鍺控制在0.04mg/L以下，鎘控制在1.2mg/L以下，銻控制在0.09mg/L以下；

（2）三段凈化可以將鈷控制在0.3mg/L以下，銅控制在0.3mg/L以下，鍺控制在0.03mg/L以下，鎘控制在0.4mg/L以下，銻控制在0.06mg/L以下，達(dá)到濕法煉鋅硫酸鋅溶液深度凈化的效果；

（3）生產(chǎn)所產(chǎn)的三段凈化后液直接進(jìn)入硫酸鋅電積車間進(jìn)行鋅電積，電積系統(tǒng)中槽電壓、直流電耗、槽溫正常，陰極鋅板面平整、致密性好，陰極鋅現(xiàn)場(chǎng)圖見(jiàn)圖2：

3 總結(jié)

3.1 通過(guò)凈化生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果可知：①二段凈化后液可以將鈷控制在1.0mg/L以下，銅控制在0.5mg/L以下，鍺控制在0.04mg/L以下，鎘控制在1.2mg/L以下，銻控制在0.09mg/L以下；②三段凈化可以將鈷控制在0.3mg/L以下，銅控制在0.3mg/L以下，鍺控制在0.03mg/L以下，鎘控制在0.4mg/L以下，銻控制在0.06mg/L以下，達(dá)到濕法煉鋅硫酸鋅溶液深度凈化的效果。

3.2 從生產(chǎn)實(shí)踐可知，無(wú)論生產(chǎn)條件的控制還是輔料單耗還是凈化渣的處理，新型無(wú)機(jī)除雜藥劑配合鋅粉去除濕法煉鋅中浸上清液中雜質(zhì)的工藝流程都優(yōu)于傳統(tǒng)的銻鹽鋅粉凈化除雜工藝、有機(jī)藥劑配合鋅粉除雜工藝