次氧化鋅處理生產(chǎn)電鋅工藝研究(簡-發(fā)表)

1、鉛煙化爐次氧化鋅生產(chǎn)電鋅工藝研究水口山有色金屬集團有限公司 關(guān)亞君摘要：研發(fā)出焙燒脫氟氯、酸浸除雜、凈化電解工藝處理鉛煙化爐次氧化鋅。F、Cl脫除率95%和81%。10周期全流程循環(huán)電解試驗表明：鋅浸出率93.58%；渣率37.21%，渣含鋅11. 39%，含鉛38. 78%；鋅直收率87.02 %，回收率89.25 %；陰極鋅質(zhì)量100%達0#鋅品級；每處理一噸次ZnO可獲利潤3908.3元，每年處理1.8萬噸自產(chǎn)次ZnO，年利潤7034.9萬元。關(guān)鍵詞：煙化爐次氧化鋅 焙燒脫氟氯 針鐵礦法沉鐵 濕法煉鋅 工藝研究 水口山有色集團公司自2005年8月投產(chǎn)水口山煉鉛法工藝后，目前已達產(chǎn)。其煙化

2、爐次氧化鋅(次ZnO)年產(chǎn)1.2萬噸，加上老鉛廠煙化爐每年生產(chǎn)約6000噸，則每年總計可生產(chǎn)1.8萬噸煙化爐次ZnO。其中含有價金屬量：Zn9900噸，Pb3300噸，In3.78噸，Ag0.54噸，考慮回收率后，合計每年產(chǎn)值約2.6億元。為有效進行綜合回收，公司立項從2005年上半年開始組織進行了工藝試驗研究，開發(fā)出焙燒脫氟氯、酸浸除雜、凈化電解工藝處理鉛煙化爐次ZnO生產(chǎn)電鋅，取得了可喜的效果。本文介紹了試驗研究情況。1 試驗原料及主要試劑試驗原料為本公司煙化爐次ZnO。取樣時間分別為2005年11月和2006年5月。主要試劑為：自配電解廢液。硫酸亞鐵、工業(yè)純。錳粉、工業(yè)純。鋅粉、工業(yè)純。

3、硫酸銅、工業(yè)純。試驗原料次ZnO化學(xué)成份見表1。表1 試驗原料次ZnO及電解廢液化學(xué)成份（%）名 稱ZnPbFeAsSbFClCuCdCoNiInAg g/tGe次ZnO（布袋灰）60.9612.500.230.560.200.510.150.100.100.0010.0010.040380.0053次ZnO（管道灰）53.5019.080.180.770.180.550.220.100.100.0010.0010.043300.00452 工藝流程及各工序基本原理2.1 工藝流程通過對比研究現(xiàn)有濕法煉鋅工藝以及綜合處理鉛、鋅兩系統(tǒng)次ZnO的有關(guān)工藝技術(shù)，分析本公司歷年濕法煉鋅工藝試驗結(jié)果，結(jié)

4、合試料次ZnO的化學(xué)成份及物化性質(zhì)、特點，并在一系列探索試驗的基礎(chǔ)上，確定了圖1所示單獨處理鉛系統(tǒng)次ZnO生產(chǎn)電鋅的工藝流程。2.2 各工序基本原理F、Cl在電解時腐蝕陰、陽極板，增大極板消耗，使鋅片剝離困難，析出鋅中鉛超標，降低產(chǎn)品質(zhì)量1，因此，必須脫除F、Cl。根據(jù)氟、氯易揮發(fā)的特性，利用焙燒揮發(fā)除去次ZnO中的F、Cl2。次ZnO用電解廢液浸出，控制酸度，盡量使鋅進入溶液，而Pb、As、In等有價金屬盡可能留于渣中，浸出主要化學(xué)反應(yīng)23：ZnO + H2SO4= ZnSO4+H2O次ZnO焙燒脫F、Cl 浸 出 電解廢液氧化中和除雜 鉛渣(送鉛廠) 凈化 液 鋅粉 凈化渣（回收Zn等）液

5、電 解 電解廢液（返浸出） 陰極鋅圖1 鉛系統(tǒng)次氧化鋅生產(chǎn)電鋅原則工藝流程次ZnO中含有較多的As、Sb等雜質(zhì)，它們在浸出時進入溶液，引起電鋅燒板，因此需除去。加入亞鐵鹽，并用軟錳礦或空氣將亞鐵氧化成三價鐵23，控制技術(shù)條件，使鐵以針鐵礦形式水解沉淀3 4，同時使As、Sb、Si、Ge吸附而共沉淀除去3，總化學(xué)反應(yīng)為：2Fe2+MnO2+3ZnO+ 4H+= 2FeOOH+Mn2+3Zn2+ H2O2Fe2+ + 1/2O2 + 2H+ + 3ZnO = 2FeOOH+ 3Zn2+吸附砷、銻后共沉淀的膠粒結(jié)構(gòu)可表示如下3： 采用常規(guī)的二段凈化法。一段高溫凈化，二段低溫凈化。電解液循環(huán)冷卻，電解

6、廢液返浸出。3 試驗結(jié)果及分析3.1 條件試驗主要對焙燒脫F、Cl，浸出及氧化除鐵工序進行了條件試驗。試料次ZnO布袋灰與管道灰用量比為2:1。 焙燒脫F、Cl條件試驗 焙燒脫F、Cl條件試驗用管道灰在馬弗爐中進行，每次用試料200g。進行了不同溫度和不同時間的焙燒試驗。結(jié)果700、3h效果最好，脫F、Cl率分別可達95.22%和81.22%。700、2h脫F、Cl率次之，分別為92.24%和74.95%。 浸出條件試驗進行了浸出終PH值、浸出時間和次ZnO粒度條件試驗。結(jié)果，浸出余酸較高時，As、Sb浸出率高。浸出時間較長時，Zn浸出率較高，但雜質(zhì)不隨時間延長而浸出。磨細過120目篩后Zn浸

7、出率提高。磨細后次ZnO的篩析結(jié)果見表2。表2 磨細后次ZnO篩析結(jié)果粒度范圍<0.125mm(<120目)0.1250.075mm(120目200目)0.0750.048mm(200目320目)<0.048mm(<320目)重量比%10024.0935.2240.69條件試驗進行了鐵量、氧化劑量等條件試驗。結(jié)果表明，當(dāng)溶液中砷銻含量高時，所需鐵量較多但鐵砷比較?。划?dāng)溶液中砷銻含量低時，所需鐵量較少但鐵砷比較大。3.2 全流程循環(huán)電解試驗全流程試驗試料為次ZnO布袋灰和管道灰按比例2：1混和后在700、3小時條件下焙燒所得。每次浸出用試料400g。共進行了10個周期的全

8、流程循環(huán)試驗。各周期陰極鋅化學(xué)成份見表3，其它產(chǎn)物平均化學(xué)成份見表4。從表3可知，除第一個周期外，2-10周期陰極鋅全部達到0#電鋅標準，平均主成份為99.998%。 表3 全流程循環(huán)電解試驗各周期陰極鋅化學(xué)成份（%）周期ZnPbFeCuCdSn199.97170.01970.00620.0020.0004未檢出299.99700.00180.00030.00070.00010.0001399.99880.00050.00010.00040.00010.0001499.99830.00070.00020.00060.00010.0001599.99850.00070.00020.00040.0

9、0010.0001699.99700.00180.00020.00080.00010.0001799.99810.00080.00020.00070.00010.0001899.99680.00160.00060.00080.00010.0001999.99760.00140.00030.00050.00010.00011099.99760.00090.00050.00080.00010.00012-10周期平均99.9980.00110.000290.000630.00010.00010#電鋅標準99.9950.0030.0010.0010.0020.001表4 1-10周期全流程循環(huán)試驗其

10、它產(chǎn)物平均化學(xué)成份( mg/l，%)名稱Zn(g/l)PbFeCuCdCoNiAsSbFClGeMn(g/l)中和液156.5223.60.529.14.33.14.00.50.12.8112.30.20.98鉛渣11.3938.784.80In0.07Ag g/t76.0SiO28.46CaO.0.941.90Zn水1.88二凈液153.10<0.10.7<0.1<0.10.20.1<0.1<0.12.91420.011.057中浸液標準13017020100600300100020120.30.5501000.055.0凈化液標準130170200.21.51

11、20.240.3501000.042.55.0從表4可見，中和液和二凈液除Cl略有超標外，其余全部達到濕法煉鋅中浸液和凈化液標準。另外，全流程循環(huán)試驗未發(fā)現(xiàn)電解廢液F、Cl積累現(xiàn)象，見表5。表5 110周期電解廢液F、Cl含量 (mg/l)周期12345678910平均F0. 230. 230. 280. 260. 300. 280. 290. 240.200. 290.26Cl0. 840. 181.093.201.801.601.800. 731.461.401.41表6列出了全流程試驗物料投入產(chǎn)出和鋅平衡情況。鋅平衡率為98.68%。10個周期全流程循環(huán)電解試驗Zn浸出率高，平均達93.

12、58%，而As、Sb浸出率很低，平均僅有6.73% 和3.93%。Zn總回收率、直收率也很高，分別為89.25%和87.02%。鉛渣渣率低，只有37.21%。中和底流沉降速度等指標見圖2。圖2表明，中和底流沉降速度快，上清率高。沉清5 分鐘，上清率達34.34%，35分鐘達73.99 %。另外，渣過濾速度快，每次只需抽濾15分鐘即可過干。表6 110周期物料總投入產(chǎn)出及鋅平衡表項目物料名稱數(shù)量(g, ml)Zn含量(%，g/l)鋅量(g)投 入次氧化鋅4260.358.802505.53自配電解廢液720547.13339.56補充二凈液2765177.56490.95鋅粉54.9888.64

13、8.71合計鋅量3384.75產(chǎn) 出陰極鋅2070.4499.9942070.44鉛渣1650.8411.39188.11凈化渣118.9858.1969.24電解廢液519546.41241.08化驗送樣溶液4160132.81535.69洗水等235.55產(chǎn)出鋅合計3340.11鋅平衡率 (%)98.68圖2 中和底流沉降速度等指標3.3 高砷高銻次氧化鋅物料浸出除雜試驗為了考查工藝對物料的適應(yīng)性，特對高砷銻含量的次ZnO（As1.2-2.0%、 Sb 0.45-0.54%）進行了浸出除雜試驗。產(chǎn)出中和液質(zhì)量除次ZnO-2的As 、Ge略有超標外（均可在凈化工序除去），其余全部達到濕法煉鋅

14、中浸液標準，見表7。表7 中和液化學(xué)成份(g/l)名稱ZnFeCuCdCoNiAsSbGeMn 次ZnO-1164.360.00030.00940.00250.00750.0002未檢出0.0000272.184次ZnO-2173.590.00070.01360.01370.00410.01230.00130.00010.0000614 經(jīng)濟效益估算 每噸次ZnO可產(chǎn)電鋅0.527t，每噸電鋅需次ZnO原料費17865元。單位成本組成見表8，單位成本為21970元/ t電鋅。每處理一噸次ZnO所得產(chǎn)物產(chǎn)值15477.5元，折合每噸電鋅產(chǎn)值為29391.8元。利潤為產(chǎn)值減成本。經(jīng)計算，每噸電鋅可

15、獲利潤7421.8元。每處理一噸次ZnO可獲利潤3908.3元。每年處理1.8萬噸自產(chǎn)次ZnO，年利潤達7034.9萬元。表8 單位成本組成項目原料各工序加工成本固資折舊合計焙燒浸出凈化電解熔鑄小計單位成本（元/t電鋅）17865600550180010030501055219705 結(jié)論1、10周期全流程循環(huán)電解試驗表明，F(xiàn)、Cl脫除率95%和81%；鋅浸出率93.58%；渣率37.21%，渣含鋅11. 39%，含鉛38. 78%；鋅直收率87.02 %，回收率89.25 %；陰極鋅質(zhì)量100%達0#鋅品級。2、經(jīng)濟效益估算結(jié)果表明，每處理一噸次ZnO可獲利潤3908.3元，每年處理1.8萬噸自產(chǎn)次ZnO，年利潤達7034.9萬元。3、總之，本試驗研發(fā)出處理鉛煙化爐次氧化鋅的焙燒脫氟氯、酸浸除雜、凈化電解工