全濕法煉鋅系統(tǒng)中氟氯的影響及脫除方法

劉玉池

(云南金鼎鋅業(yè)有限公司，云南 蘭坪 671400)

0 引 言

在現(xiàn)階段來看，鋅生產(chǎn)工藝為濕法工藝，這種工藝主要包括：煤燒、浸出以及凈化等。隨著濕法工藝的不斷研究和發(fā)展，對這方面生產(chǎn)工作也提出了較高的環(huán)保要求，尤其要對生產(chǎn)工藝中所形成的氟離子、氯離子進(jìn)行有效去除，使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，也為鋅的正常生產(chǎn)提供良好的生產(chǎn)條件。

1 濕法煉鋅中氯離子和氟離子的影響

在濕法煉鋅系統(tǒng)中，不管是在鋅離子的浸出環(huán)節(jié)、電解環(huán)節(jié)，又或者是在凈化環(huán)節(jié)，都會存在一定量的氟、氯離子，這2種離子會對攪拌機、泵葉輪等部件帶來一定程度的腐蝕作用，進(jìn)而會使相應(yīng)的零部件出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。在腐蝕與溶解過程中，還會接觸其他的部件，比如說：軸套、泵殼等等，進(jìn)而會使這些零部件發(fā)生損壞，很容易出現(xiàn)泵泄漏問題，同時，在電解方面，陽極銀鉛板也會被氯離子所腐蝕，其沉淀物會集中在陰極部位，這樣就會對鋅離子的析出率帶來不良影響。如果氯離子濃度達(dá)到了300 mg/L，此時就會影響Zn2+的析出率，此時需要對電解添加劑進(jìn)行調(diào)整才能夠解決這方面的問題，如果溶液中氯離子的濃度達(dá)到了500 mg/L，此時氯離子會穿透陽極板保護(hù)膜(PbO2)，進(jìn)一步產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成PbCl2，這樣就會使電解液中的鉛離子濃度明顯提升，在鉛離子之不斷細(xì)數(shù)下，會使陰極析出的鋅離子中含有一定量的鉛離子，嚴(yán)重影響了陽極鉛銀板的工作年限，如果氯離子濃度達(dá)到了800 mg/L的情況下，陽極就會析出Cl2，進(jìn)一步影響了煉鋅環(huán)境，所以需要將氯離子濃度控制在100～200 mg/L之間。

2 氯的控制與脫除方法

2.1 氯化銀沉淀法

對于氯化鹽沉淀法來說，主要指的是在硫酸鋅溶液中加入銀鹽，以此去除氯離子，常見的銀鹽有硫酸銀，這樣可以使氯離子和銀離子結(jié)合在一起，形成氯化銀沉淀物，利用這種方法能夠有效清除硫酸鋅溶液中的氯離子。不僅如此，這種沉淀過濾方法的實際操作也相對簡單，脫氯效果比較顯著，還可以降低電解液中的氯離子含量，將其控制到100 mg/L之內(nèi)，不過，對這種方法進(jìn)行應(yīng)用時，銀離子的回收率相對較低，銀鹽價格比較貴，需要消耗較大的成本，所以這種方法具有一定的局限性。

2.2 氯化亞銅沉淀法

對于氯化亞銅沉淀法來說，主要應(yīng)用的原理就是在濕法煉鋅凈化的過程中，使得產(chǎn)生的銅中所含氯離子得到有效去除，這種脫氯效果相對較好，工藝流程也比較完善，還可以對銅渣進(jìn)行有效回收，節(jié)約了脫氯成本。在相關(guān)研究中指出，如果硫酸鋅溶液中含有的鋅離子濃度為130 g/L，氯離子的濃度為1.45 g/L，取長層清液，加入銅渣，反應(yīng)溫度為70 ℃～75 ℃，使其充分反應(yīng)，上層清液中的脫氯效果能夠達(dá)到60 %，在我國不少企業(yè)中，均應(yīng)用了這種脫氯方法。

2.3 離子交換法

對于離子交換法而言，主要指的是借助于樹脂實現(xiàn)離子交換目的，在這種方法下，溶液中的雜質(zhì)可以與樹脂中的硫酸鹽離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使氯離子得到有效脫除。在化學(xué)離子交換反應(yīng)中，氯離子會吸附于樹脂上，而樹脂中的硫酸根離子則會進(jìn)入到溶液中，這樣就能夠有效脫除氯離子，這種化學(xué)方法在實際操作中也相對簡單，不過，脫氯效果并不是十分滿意，鋅的損失量相對較大，還會產(chǎn)生較大量的廢水，廢水中的氯離子濃度相對較大。在現(xiàn)階段來看，這種方法僅停留在研究階段，還未能夠真正推廣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。在相關(guān)研究中指出，使用717型陰離子進(jìn)行離子交換的過程中，硫酸鋅的氯含量為2.35 g/L，經(jīng)過應(yīng)用離子交換法進(jìn)行脫氯處理之后，又實施了二級逆流脫除法，雖然，約為99.4 %氯離子得到了清除，但是，鋅損失量高達(dá)5 %左右。

3 氟的控制及脫除方法

3.1 化學(xué)沉淀法

對于化學(xué)沉淀法來說，主要指的是利用氧化鈣沉淀法進(jìn)行脫氟，在這種化學(xué)反應(yīng)中，主要操作步驟為：在硫酸鋅溶液中，加入一定量的飽和石灰乳以及可溶性鈣鹽，使鈣離子能夠發(fā)生電解反應(yīng)，并且與氟離子進(jìn)行交換，從而形成沉淀的氟化鈣，以此實現(xiàn)脫氟目標(biāo)。

化學(xué)沉淀方法的工藝流程相對簡單，工藝成本也相對較低，實際操作也比較便利。隨著該項工藝的不斷發(fā)展，逐漸研究出了氟廢水的回收利用方法，雖然利用化學(xué)沉淀方法能夠有效去除氟離子，但是也存在一定的不足，比如說：在電解溶液中，硫酸根離子會沉著在氟化鈣的表面，這樣就會影響板框壓濾機的正常運行，使沉淀物不能夠得到有效過濾和去除，一旦氯化鈣的含量相對較大的時候，也只能夠去除硫酸鋅溶液中的部分氟離子，脫氟效果比較有限。在相關(guān)研究中指出，可以使用碳酸鈣來取代氟化鈣，這樣能夠?qū)⒊恋砻摮?，?jīng)過這樣的改進(jìn)之后可以有效提升脫氟效果，在120 mg/L的含氟硫酸鋅溶液中，加入20 g碳酸鈣，以此作為載體，取得了較好的脫氟效果。

3.2 吸附脫氟法

對于吸附脫氟法來說，大部分所使用的化學(xué)原料為固體吸附劑，可以使溶液中的組成成分得到有效分離。在應(yīng)用有效的溶劑之后，可以使氟離子吸附于吸附劑的表面，再經(jīng)過加熱、吹氣，可以使吸附劑中的氟得到有效解析，這種方法可以將氟離子進(jìn)行有效分離，脫氟效果相對較好。一般情況下，這種吸附脫氟方法常被應(yīng)用于廢水脫氟處理中。目前，常用的吸附劑包括：鐵鹽、鋁鹽等，另外，合成稀土類型的吸附劑也比較常用，在這方面研究力度不斷深入之后，逐漸應(yīng)用了硅膠方面的材料，以此作為基質(zhì)，能夠在稀土原料制備方面得到有效應(yīng)用，實現(xiàn)吸附劑最大吸附作用，不管是氧化鋁，又或者是兩性淀粉吸附劑，都提升吸附效果。

3.3 混凝沉淀法

在脫氟方法中，混凝沉淀法比較常用，這種方法也被叫作絮凝沉淀法，主要是利用絮凝劑進(jìn)行脫氟。在絮凝劑中含有大量的正電和負(fù)電基團(tuán)，可以與沉淀溶液中的正電和負(fù)電離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成相應(yīng)的沉淀物，這樣可以使溶液中難以分離的離子得到有效去除。在目前來看，常用的絮凝劑包括：鐵鹽、鋁鹽。在絮凝過程中，絮凝劑中的鐵離子、鋁離子可以發(fā)生水解反應(yīng)，形成帶有正電的氫氧化鋁、氫氧化鐵，他們都能有效吸附帶負(fù)電荷的氟離子。不過，由于電解硫酸鋅溶液的酸度較低，影響了氧化鋁和氧化鐵的生成率，這樣會使脫氟時間比較長。另外，絮凝劑的價格也相對較高，會增加脫氟成本，所以這種方法也未能夠推廣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。在相關(guān)研究中指出，對絮凝沉淀法進(jìn)行應(yīng)用時，如果溫度為20 ℃，硫酸鋅溶液的pH為3.0～5.5，此時，脫氟效果是最理想的，脫氟率能夠達(dá)到82 %，但是，需要應(yīng)用較多的絮凝劑，在硫酸鋅電解液處理方面也會消耗較大的成本。

4 結(jié) 語

綜上所述，在全濕法煉鋅過程中，通過使用氯化銅沉淀法，可以有效去除硫酸鋅溶液中的氯離子，這種方法具有較好的應(yīng)用價值，也是目前脫氯的發(fā)展方向。在脫氟處理工作中，如果硫酸鋅溶液中的氟含量較低，應(yīng)該使用混凝沉淀法；如果硫酸鋅溶液中的含氟量較高，可以使用化學(xué)沉淀法，也可以考慮萃取法提升脫氟效果。