硫酸鋅生產(chǎn)系統(tǒng)的技術改造

劉慶杰, 徐 海, 周洪杰

(中冶葫蘆島有色集團公司綜合利用廠， 遼寧 葫蘆島 125003)

中冶葫蘆島有色金屬集團有限公司是國內(nèi)大型有色冶煉綜合性企業(yè)，其產(chǎn)生的難處理含鋅中間物料經(jīng)熱電廠旋渦爐處理后，鋅等有價金屬富集在漩渦塵中，其成份見表1。由于漩渦塵雜質(zhì)含量高，投入到濕法煉鋅后，會對濕法煉鋅系統(tǒng)造成很大的干擾。因此，將漩渦塵作為原料生產(chǎn)硫酸鋅，硫酸鋅產(chǎn)量為10 000 t/a。

表1 漩渦塵的化學成分 %

圖1 改造前硫酸鋅生產(chǎn)工藝流程圖

1 改造前系統(tǒng)存在的問題

改造前硫酸鋅生產(chǎn)工藝見圖1，改造前系統(tǒng)存在的問題如下所述。

1.1 液固分離方法比較落后

浸出和凈化工序的液固分離采用自然澄清法，澄清時間長，澄清效果比較差，導致物料投入量偏小，產(chǎn)量低，影響了設備能力的充分發(fā)揮。

1.2 臥式結晶機生產(chǎn)效率低

改造前，過飽和硫酸鋅溶液的結晶在臥式結晶機中進行，其結構圖如圖2所示。

1-馬達; 2-蝸桿蝸輪減速箱； 3-軸封； 4-軸； 5-左旋攪拌槳葉； 6-右旋攪拌槳葉； 7-夾套； 8-支腳； 9-排料閥圖2 臥式結晶機結構圖

由于臥式結晶機夾套在結晶機底部位置，冷卻水在夾套內(nèi)流動，與蒸發(fā)后硫酸鋅液體的接觸面積偏小，造成硫酸鋅結晶速度慢、效率低，每到夏季，硫酸鋅結晶效率只有61%～62%左右。由于結晶機結晶效率差，一旦溶液含氯、氟偏高，硫酸鋅結晶效率就更差，嚴重影響了產(chǎn)量。

1.3 原始包裝方式不適用于現(xiàn)代化生產(chǎn)

改造前硫酸鋅包裝過程中，大部分采用人工操作的原始方法，除了自動定量包裝稱可以完成定量稱重外，其余的操作過程，包含編織袋外標識的填寫，計量后單重的復檢、包裝完畢后的碼垛以及裝車、運輸?shù)冗^程全部是人工操作。不僅生產(chǎn)效率低，而且勞動強度大，生產(chǎn)成本高。

1.4 操作環(huán)境差

由于上料工藝不完備，操作過程有大量料塵飛揚，對環(huán)境影響較大。同時，生產(chǎn)系統(tǒng)負壓管道損壞嚴重，導致生產(chǎn)系統(tǒng)負壓不足，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣時常外溢。

1.5 金屬回收率水平低

由于生產(chǎn)廠房年久失修，地面腐蝕和設備老化非常嚴重，存在重大安全隱患，而且生產(chǎn)中硫酸鋅溶液極易發(fā)生滲漏，導致金屬鋅的損失偏大，鋅的回收率水平較低，鋅總回收率只有88%左右。

1.6 浸出渣含鋅高

由于漩渦塵僅進行中性浸出，浸出渣含鋅比較高。一方面是操作上的原因，部分氧化鋅沒有被浸出；另一方面，在中性浸出的條件下，鐵酸鋅不能被溶解。改造前鋅浸出渣含量見表2。

表2 改造前浸出渣鋅含量 %

2 改造內(nèi)容

2018年公司對硫酸鋅生產(chǎn)系統(tǒng)進行了技術改造，改造主要包括以下六個方面：①液固分離過程全部采用壓濾機進行；②采用立式結晶機，替代原有臥式結晶機；③ER—180型機器人碼垛生產(chǎn)線替代原始包裝方式；④采用刮板埋卸上料；⑤地面采用瓷磚防腐處理；⑥增加一道酸性浸出工序。

2.1 液固分離過程全部采用壓濾機進行

在浸出、凈化環(huán)節(jié)分別采用壓濾機實現(xiàn)液固分離，在浸出工序安裝四臺XYAZF100/1000- UK壓濾機，在一段凈化、二段凈化以及深度凈化環(huán)節(jié)各安裝一臺XYMF60/1000- UB壓濾機。通過采用壓濾方法，使生產(chǎn)效率得到大幅提高。

通過XYAZF100/1000- UK壓濾機、XYMF60/1000- UB壓濾機的應用，實現(xiàn)了自動拉板，減輕了勞動強度，縮短了液固分離時間，提高了生產(chǎn)效率。

2.2 采用立式結晶機，替代原有臥式結晶機

立式結晶機相比原有臥式結晶機具有以下優(yōu)點。

(1)立式結晶機在一定程度上避免了冷卻效果差的問題，水套整體覆蓋了結晶機的底部，并一直延伸至中上部，使蒸發(fā)后液與冷卻水的熱交換過程進行得更加徹底，為硫酸鋅結晶效率的提高創(chuàng)造了有利條件。

(2)立式結晶機的攪拌裝置顯著好于臥式結晶機的螺旋攪拌，能夠促使晶核懸浮和溶液濃度一致，確保了均勻結晶。

(3)設備能力大，減少了間歇操作頻次，提高了設備利用率，為提高硫酸鋅產(chǎn)量創(chuàng)造了有利條件。

2.3 機器人碼垛生產(chǎn)線替代原始包裝方式

ER- 180型機器人碼垛生產(chǎn)線是由敞口袋包裝機、自動上袋機、縫包機、倒袋輸送機、動態(tài)復檢稱、振平輸送機、整形輸送機、過渡輸送機、抓取輸送機、碼垛機器人等多組設備聯(lián)合組成，大幅提升了硫酸鋅生產(chǎn)線的自動化水平，從下料包裝到自動封口、稱重、噴碼標識到機械手抓袋碼放，以及產(chǎn)品的運輸入庫，全部實現(xiàn)了機械化和自動化，減輕了員工勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，提高了硫酸鋅產(chǎn)品質(zhì)量。硫酸鋅包裝工藝流程如圖3所示。

圖3 硫酸鋅包裝工藝流程圖

2.4 采用刮板埋卸上料

安裝了一臺MS刮板埋卸機，物料通過刮板埋卸機運到加料口，再通過刮板加入到浸出槽中，減少了物料飛揚和損失，提高了金屬回收效率。

2.5 地面采用瓷磚防腐處理

為徹底解決由于地面滲漏造成的有價金屬損失，將地面采用瓷磚防腐處理，提高了金屬回收率。

2.6 浸出工藝增加一道酸浸工藝

將旋渦塵在氧化條件下進行中性浸出，在金屬浸出的同時，溶液中的Fe2+氧化成Fe3+進入中性浸出渣。中性浸出液進入除鎘工序，中性浸出渣經(jīng)酸性浸出后，酸性浸出液返到中性浸出，酸性浸出渣即鉛泥外售。

改造后硫酸鋅生產(chǎn)工藝流程見圖4。

圖4 改造后硫酸鋅生產(chǎn)工藝流程圖

3 改造后效果

(1)全部采用壓濾機進行液固分離，可以將液固分離時間縮短30%以上，提高了生產(chǎn)效率。

(2)采用立式結晶機代替臥式結晶機，能夠促使晶核均勻地懸浮在溶液中，確保結晶均勻，使結晶更好，效率更高。

(3)采用機器人碼垛生產(chǎn)線可以減輕員工勞動強度，降低制造成本。

(4)采用MS埋料刮板卸料，可以減少物料飛揚；將煙氣管道全部更換，使生產(chǎn)系統(tǒng)保持負壓狀態(tài)，使操作環(huán)境改善。

(5)廠房地面全部用瓷磚防腐處理，減少了有價金屬的滲漏損失，提高了有價金屬的回收率。

(6)浸出采用中性浸出和酸性浸出工藝，浸出渣含鋅量大幅降低，改造后浸出渣含鋅量見表3。由于在中性浸出工序進行鼓風氧化，相當于將原來的中性浸出工序和氧化除鐵工序合并，簡化了生產(chǎn)流程。

表3 改造后浸出渣鋅含量 %

4 結語

經(jīng)過改造，簡化了生產(chǎn)流程，降低了能耗和勞動強度，提高了硫酸鋅生產(chǎn)系統(tǒng)的裝備水平，生產(chǎn)能力由改造前含鋅物料投入量12 000 t/a提高到改造后的24 000 t/a，改造后，增加處理公司高雜物料12 000 t/a以上。硫酸鋅產(chǎn)量由2017年平均10 000 t/a提高到目前平均20 000 t/a；鋅回收率由88.24%提高到95.15%；硫酸鋅質(zhì)量合格率由97.6%提高到100%。同時，生產(chǎn)安全隱患得到解決，操作環(huán)境得到大幅改善。