濕法煉鋅過程中絮凝劑的應(yīng)用研究

向 鳳

(株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司,湖南株洲 412004)

濕法煉鋅過程中絮凝劑的應(yīng)用研究

向 鳳

(株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司,湖南株洲 412004)

文章研究了絮凝劑在濕法煉鋅過程中幾種典型溶液中的使用情況,對比了傳統(tǒng)3#絮凝劑與幾種新型高分子絮凝劑在不同類型的硫酸鋅礦漿的絮凝效果,并針對不同的溶液選擇出了效果最佳的絮凝劑。

絮凝劑;上清;底流

絮凝劑又稱沉降劑,是一類通過表面電荷中和雙電層壓縮而使膠體顆粒脫穩(wěn)聚沉的物質(zhì)。作為一種經(jīng)濟(jì)、便捷、高效的試劑,它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、石油工業(yè)、制漿、造紙及其產(chǎn)生的污水處理、采礦、化學(xué)品加工、各種溶液的過濾、澄清工序等各個(gè)領(lǐng)域。近年來,它廣泛引起了企業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視,在探索與試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,人們成功地研發(fā)出了各種新型絮凝劑,如微生物絮凝劑、高分子復(fù)合絮凝劑、復(fù)配型高分子絮凝劑、淀粉類絮凝劑、聚硅硫酸鋅絮凝劑等等。與傳統(tǒng)的絮凝劑相比,新型絮凝劑具有高效、無毒、易降解、無二次污染、反應(yīng)速度快,凝絮顆粒密實(shí)、沉降快、用途廣泛等特點(diǎn),是一種環(huán)境友好型的試劑。

大型濕法煉鋅企業(yè),在生產(chǎn)過程中,很多溶液都需要通過在濃密機(jī)中添加絮凝劑以達(dá)到液固分離的目的。大多數(shù)企業(yè)原來使用的是3#絮凝劑,即聚丙稀酰胺,此絮凝劑易產(chǎn)生二次污染,危害人的健康,且溶液的澄清性能較差,液固分離效果不明顯,影響了下一步工序的進(jìn)行。

本研究試驗(yàn)了多種絮凝劑,通過在不同類型的溶液中比較各種絮凝劑的絮凝效果,針對性地選擇出不同溶液中最為適用的絮凝劑,為濕法煉鋅過程提高溶液液固分離生產(chǎn)效率提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 絮凝劑的作用機(jī)理

絮凝作用是非常復(fù)雜的物理、化學(xué)過程。現(xiàn)在大多數(shù)人認(rèn)為絮凝作用機(jī)理是凝聚和絮凝兩種作用過程。凝聚過程是中和膠體和固體懸浮物顆粒表面電荷,使其克服膠體和固體懸浮物之間的靜電排斥力,從而使顆粒脫穩(wěn)并形成細(xì)小凝聚體的過程;絮凝過程是所形成的細(xì)小的凝聚體在絮凝劑的橋接下生產(chǎn)成大體積的絮凝物的過程。

絮凝劑通常由兩種化學(xué)劑組成。首先是混凝劑,即能中和固體懸浮物表面負(fù)電性化學(xué)劑,如羥基鋁、羥基鐵、羥基鋯等,它們可以在水中給出高價(jià)的多核羥橋絡(luò)離子中和固體懸浮物表面的負(fù)電性;其次是助凝劑,即能橋接在固體懸浮物表面上,使它們迅速下沉的化學(xué)劑,如聚丙烯酰胺,羧甲基淀粉等。

1.2 試劑的配制

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場及溶液的性質(zhì)需要,特配制了以下幾種絮凝劑,其中3#為傳統(tǒng)型絮凝劑,N-300、N -100、A-100HMW、155#、333#、351#、AN910SH、FA920VHM、FA920SH、AN905SH、851BC和 2540為新型高分子絮凝劑,所有絮凝劑均為外購。

3#絮凝劑:用水配制成0.1%的溶液,常溫下存放20 h后使用。

N-300、N-100、A-100HMW:用水按0.1%配制,常溫下存放20 h后使用。

155#、333#、351#:用水按0.025%配制,常溫下存放20 h后使用。

AN910SH、FA920VHM、FA920SH、AN905SH、851BC和2540:按0.1%和0.2%濃度配制,常溫下存放20 h后使用。

以上所有絮凝劑的濃度均為質(zhì)量百分比。

1.3 試驗(yàn)方法

取1 L礦漿,將礦漿調(diào)配到試驗(yàn)需要的溫度、酸度和含固量。添加一定量的絮凝劑,攪拌1 min后立即轉(zhuǎn)移到量筒中,靜置15 min,測量礦漿的上清和底流體積,觀察上清沉清效果和絮團(tuán)情況。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 微酸性礦漿添加絮凝劑試驗(yàn)

礦漿溫度75℃,pH=±3.5,含固量約20 g/L,試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 微酸性礦漿絮凝試驗(yàn)結(jié)果

從表1可知,當(dāng)加入絮凝劑量為干重500 g/t礦粉時(shí),155#對含固量約20 g/L微酸性礦漿沉清效果沉清速度較好。但當(dāng)加入絮凝劑量減為干重50 g/t礦粉時(shí),155#、333#、351#三種沉清效果和沉降速度效果不佳,A-100HMW型號的絮凝劑對含固量約20 g/L微酸性礦漿沉清效果和沉清速度較好。

2.2 中性礦漿添加絮凝劑試驗(yàn)

礦漿溫度75℃,pH=±5.0,含固量約100 g/L。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 中性礦漿絮凝試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知,155#、A-100HMW型和普通3#絮凝劑對含固量約100 g/L中性礦漿沉清效果和沉清速度較好。在這三種絮凝劑中,上清液和絮團(tuán)效果最好的絮凝劑為A-100HMW劑、沉清速度較快的試劑為3#劑。

2.3 酸性礦漿添加絮凝劑試驗(yàn)

按試驗(yàn)要求,對比生產(chǎn)實(shí)際情況,調(diào)配的酸性礦漿的參數(shù)如表3所示。

表3 低酸、高酸浸出礦漿的工藝參數(shù)

2.3.1 高酸浸出礦漿1絮凝試驗(yàn)

高比重高酸性礦漿絮凝試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 高酸浸出礦漿1絮凝試驗(yàn)結(jié)果

從表4可知,由于礦漿含固量高達(dá)385 g/L左右,各種絮凝劑的沉清效果和沉清分離速度都不理想。其中851BC絮凝劑添加量達(dá)到65 mg/L時(shí)上清較清亮,但沉清時(shí)間需45 min以上,上清體積只有185 mL,占總體積的18.5%。

2.3.2 高酸浸出礦漿2絮凝試驗(yàn)

低比重高酸性礦漿絮凝試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 高酸浸出礦漿2絮凝試驗(yàn)結(jié)果

從表5可知,礦漿不添加絮凝劑時(shí),有一定的分離速度,但沉清分離效果很不理想。在添加同等計(jì)量下(用量為10 mg/L),FA920VHM、AN905SH兩種型號絮凝劑沉清效果最好,且FA920VHM型號沉清分離速度較快;而851BC和2540兩種型號的絮凝劑沉清分離速度較慢,2540型號的絮凝劑沉清效果較差。

2.3.3 低酸浸出礦漿1絮凝試驗(yàn)

低鋅離子濃度低酸礦漿絮凝試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6可知,礦漿不添加絮凝劑時(shí),礦漿液放置20 min,出現(xiàn)分層現(xiàn)象,但上層仍渾濁。當(dāng)絮凝劑用量為50 mg/L時(shí),FA920SH型號絮凝劑沉清效果最好,但沉清分離速度比3#、AN910SH、FA920VHM和AN905SH稍慢,但比851BC、2540分離速度較快,而AN910SH型號沉清分離速度較快但上清不清亮。當(dāng)絮凝劑用量為25 mg/L時(shí),3#、AN910SH、FA920VHM、AN905SH、FA920SH絮凝劑沉清效果都好,其中FA920SH細(xì)小顆粒稍少,但沉清分離速度稍慢;而851BC、2540兩種絮凝劑沉清分離速度和沉清效果均較差。

綜上,FA920SH型號的絮凝劑對此礦漿沉清分離效果最好。

2.3.4 低酸浸出礦漿2絮凝試驗(yàn)

高鋅離子濃度酸性礦漿絮凝試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表6 低酸浸出礦漿1絮凝試驗(yàn)結(jié)果

表7 低酸浸出礦漿2絮凝試驗(yàn)結(jié)果

從表7可知,當(dāng)?shù)V漿不添加絮凝劑時(shí),仍有沉降現(xiàn)象,但分離效果不理想。在添加同等劑量下(用量為10 mg/L),AN910SH絮凝劑沉清分離速度和沉清效果均較好;而851BC、2540兩種絮凝劑沉清分離速度和沉清效果均較差。

3 結(jié) 論

1.在微酸性礦漿中,同等劑量155#對含固量約20 g/L沉銦液漿料沉清效果和沉清速度較好。

2.在中性礦漿中,同等劑量時(shí) 155#型、A-100HMW型和普通3#絮凝劑對含固量約100 g/L中性礦漿沉清效果和沉清速度較好。在這三種型號中上清液和絮團(tuán)效果最好的試劑為A-100HMW劑、沉清速度快的試劑為3#劑。

3.在酸性礦漿中,同等劑量條件下,高比重高酸礦漿中所有絮凝劑的絮凝效果都不理想;FA920VHM型號的絮凝劑對低比重高酸礦漿沉清分離效果最好;FA920SH型號的絮凝劑對低鋅離子濃度低酸礦漿沉清分離效果較好;AN910SH型號的絮凝劑對高鋅離子濃度低酸礦漿沉清分離效果最好。

[1] 徐曉軍 .化學(xué)絮凝劑作用原理[M].北京科學(xué)出版社, 2005.212-215.

[2] 張莉,李本高.水處理絮凝劑的研究進(jìn)展[J].工業(yè)用水與廢水,2001,32(3):5-7.

The Application Research of Flocculat in Zinc Hydrometallurgy Process

XIANGFeng
(Zhuzhou S melter Group Co.Ltd,Zhuzhou412004,China)

This paper studies the use of flocculating agent of several typical solutions in zinc hydrometallurgy process,and picks out the best effective flocculating agent from several flocculants by comparing the effect of traditional 3#flocculation with some new high-molecular flocculants in different kinds of zinc sulphate pulp.

flocculat;overflow;underflow

TF803.2

A

1003-5540(2011)02-0027-04

向 鳳(1984-),女,助理工程師,主要從事有色金屬冶煉工藝工作。

2011-01-15