次氧化鋅處理生產(chǎn)電鋅工藝研究(簡(jiǎn)-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(tuán)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(yàn)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(dá)0#鋅品級(jí)；每處理一噸次ZnO可獲利潤(rùn)3908.3元，每年處理1.8萬(wàn)噸自產(chǎn)次ZnO，年利潤(rùn)7034.9萬(wàn)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(tuán)公司自2005年8月投產(chǎn)水口山煉鉛法工藝后，目前已達(dá)產(chǎn)。其煙化

2、爐次氧化鋅(次ZnO)年產(chǎn)1.2萬(wàn)噸，加上老鉛廠煙化爐每年生產(chǎn)約6000噸，則每年總計(jì)可生產(chǎn)1.8萬(wàn)噸煙化爐次ZnO。其中含有價(jià)金屬量：Zn9900噸，Pb3300噸，In3.78噸，Ag0.54噸，考慮回收率后，合計(jì)每年產(chǎn)值約2.6億元。為有效進(jìn)行綜合回收，公司立項(xiàng)從2005年上半年開(kāi)始組織進(jìn)行了工藝試驗(yàn)研究，開(kāi)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(yàn)研究情況。1 試驗(yàn)原料及主要試劑試驗(yàn)原料為本公司煙化爐次ZnO。取樣時(shí)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(yàn)原料次ZnO化學(xué)成份見(jiàn)表1。表1 試驗(yàn)原料次ZnO及電解廢液化學(xué)成份（%）名 稱(chēng)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(guò)對(duì)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(yàn)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(diǎn)，并在一系列探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了圖1所示單獨(dú)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(shí)腐蝕陰、陽(yáng)極板，增大極板消耗，使鋅片剝離困難，析出鋅中鉛超標(biāo)，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(jìn)入溶液，而Pb、As、In等有價(jià)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Z(yǔ)n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?cè)诮鰰r(shí)進(jìn)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(jià)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(shí)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(yàn)結(jié)果及分析3.1 條件試驗(yàn)主要對(duì)焙燒脫F、Cl，浸出及氧化除鐵工序進(jìn)行了條件試驗(yàn)。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(yàn) 焙燒脫F、Cl條件試驗(yàn)用管道灰在馬弗爐中進(jìn)行，每次用試料200g。進(jìn)行了不同溫度和不同時(shí)間的焙燒試驗(yàn)。結(jié)果700、3h效果最好，脫F、Cl率分別可達(dá)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(yàn)進(jìn)行了浸出終PH值、浸出時(shí)間和次ZnO粒度條件試驗(yàn)。結(jié)果，浸出余酸較高時(shí)，As、Sb浸出率高。浸出時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，Zn浸出率較高，但雜質(zhì)不隨時(shí)間延長(zhǎng)而浸出。磨細(xì)過(guò)120目篩后Zn浸

7、出率提高。磨細(xì)后次ZnO的篩析結(jié)果見(jiàn)表2。表2 磨細(xì)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(yàn)進(jìn)行了鐵量、氧化劑量等條件試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)溶液中砷銻含量高時(shí)，所需鐵量較多但鐵砷比較小；當(dāng)溶液中砷銻含量低時(shí)，所需鐵量較少但鐵砷比較大。3.2 全流程循環(huán)電解試驗(yàn)全流程試驗(yàn)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(shí)條件下焙燒所得。每次浸出用試料400g。共進(jìn)行了10個(gè)周期的全

8、流程循環(huán)試驗(yàn)。各周期陰極鋅化學(xué)成份見(jiàn)表3，其它產(chǎn)物平均化學(xué)成份見(jiàn)表4。從表3可知，除第一個(gè)周期外，2-10周期陰極鋅全部達(dá)到0#電鋅標(biāo)準(zhǔn)，平均主成份為99.998%。 表3 全流程循環(huán)電解試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)99.9950.0030.0010.0010.0020.001表4 1-10周期全流程循環(huán)試驗(yàn)其

10、它產(chǎn)物平均化學(xué)成份( mg/l，%)名稱(chēng)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(biāo)準(zhǔn)13017020100600300100020120.30.5501000.055.0凈化液標(biāo)準(zhǔn)130170200.21.51

11、20.240.3501000.042.55.0從表4可見(jiàn)，中和液和二凈液除Cl略有超標(biāo)外，其余全部達(dá)到濕法煉鋅中浸液和凈化液標(biāo)準(zhǔn)。另外，全流程循環(huán)試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)電解廢液F、Cl積累現(xiàn)象，見(jiàn)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(yàn)物料投入產(chǎn)出和鋅平衡情況。鋅平衡率為98.68%。10個(gè)周期全流程循環(huán)電解試驗(yàn)Zn浸出率高，平均達(dá)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(biāo)見(jiàn)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(dá)34.34%，35分鐘達(dá)73.99 %。另外，渣過(guò)濾速度快，每次只需抽濾15分鐘即可過(guò)干。表6 110周期物料總投入產(chǎn)出及鋅平衡表項(xiàng)目物料名稱(chēng)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(bǔ)充二凈液2765177.56490.95鋅粉54.9888.64

13、8.71合計(jì)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(yàn)送樣溶液4160132.81535.69洗水等235.55產(chǎn)出鋅合計(jì)3340.11鋅平衡率 (%)98.68圖2 中和底流沉降速度等指標(biāo)3.3 高砷高銻次氧化鋅物料浸出除雜試驗(yàn)為了考查工藝對(duì)物料的適應(yīng)性，特對(duì)高砷銻含量的次ZnO（As1.2-2.0%、 Sb 0.45-0.54%）進(jìn)行了浸出除雜試驗(yàn)。產(chǎn)出中和液質(zhì)量除次ZnO-2的As 、Ge略有超標(biāo)外（均可在凈化工序除去），其余全部達(dá)到濕法煉鋅

14、中浸液標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表7。表7 中和液化學(xué)成份(g/l)名稱(chēng)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(jì)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(fèi)17865元。單位成本組成見(jiàn)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(rùn)為產(chǎn)值減成本。經(jīng)計(jì)算，每噸電鋅可

15、獲利潤(rùn)7421.8元。每處理一噸次ZnO可獲利潤(rùn)3908.3元。每年處理1.8萬(wàn)噸自產(chǎn)次ZnO，年利潤(rùn)達(dá)7034.9萬(wàn)元。表8 單位成本組成項(xiàng)目原料各工序加工成本固資折舊合計(jì)焙燒浸出凈化電解熔鑄小計(jì)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(yàn)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(dá)0#鋅品級(jí)。2、經(jīng)濟(jì)效益估算結(jié)果表明，每處理一噸次ZnO可獲利潤(rùn)3908.3元，每年處理1.8萬(wàn)噸自產(chǎn)次ZnO，年利潤(rùn)達(dá)7034.9萬(wàn)元。3、總之，本試驗(yàn)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