針鐵礦部分沉鐵除鋅電解液中氟氯的工藝研究

何醒民，左小紅

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410011）

針鐵礦部分沉鐵除鋅電解液中氟氯的工藝研究

何醒民，左小紅

（長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410011）

介紹了針鐵礦部分沉鐵除鋅電解液中氟氯的基本原理，對鋅焙砂中性浸出—高溫高酸浸出—中和沉鐵工藝進行研究，研究表明：針鐵礦沉鐵過程具有自凈化除氟氯效果，在形成針鐵礦渣中和過程中，電解液中積累的鈣離子可與氟氯離子形成氟化鈣及氯化鈣而隨鐵渣沉積，與傳統的除氟氯工藝比較具有明顯的技術優勢。

高溫高酸浸出；針鐵礦渣；部分沉鐵；自凈化；除氟氯

1 引言

一般情況下，氟氯主要來源是鋅煙塵中的氟化物和氯化物，浸出時進入溶液，電解液中氯的存在會腐蝕鋅電解過程中的陽極，使電解液中鉛含量升高，而降低鋅品級率。當溶液含氯離子高于400mg/L時應除氯［1］，常用的除氯方法有硫酸銀沉淀法，銅渣除氯法，離子交換法等。氟離子會腐蝕鋅電解槽中的陰極鋁板，使鋅片難于剝離。當溶液中含氟離子高于20mg/L時需要除氟［2］，一般在浸出過程中加入少量石灰乳，使氫氧化鈣與氟離子形成不溶性氟化鈣沉積。

對鋅電解液中氟氯的脫除，目前生產中一般采用堿洗法、沉淀法和離子交換法等，這些傳統的方法在除氟氯效果，投資、處理成本及環境污染等方面均存在或多或少的問題。如：硫酸銀除氯存在銀鹽價格昂貴，銀的再生實收率低的問題；銅渣除氯存在銅渣來源有限的問題；離子交換除氯存在溶液處理量受設備能力限制，離子再生困難等問題；石灰乳除氟存在除氟率低等問題；而采用堿洗法存在污水處理方面等問題［3］。

針對現有技術從鋅電解液中除氟氯的問題及缺陷，本工藝提供一種針鐵礦部分沉鐵除鋅電解液中氟氯的方法。

2 工藝內容

針鐵礦沉鐵有兩種實施方法［4］。

2.1 V·M法

含Fe3+的溶液用過量15%～20%的鋅精礦在80～90℃下還原成Fe2+狀態，隨后在70～80℃以及相應Fe2+狀態下中和到pH值為2～3，用空氣氧化沉鐵形成針鐵礦FeOOH沉淀

2.2 E·Z法

將濃Fe3+溶液與中和劑一道均勻緩慢地加入沉鐵槽中，Fe3+的加入速度等于針鐵礦沉鐵速度，故溶液中Fe3+濃度低，得到的鐵渣組成為Fe2O3·0.64H2O·0.2SO3，稱為類針鐵礦。

本工藝采用針鐵礦部分沉鐵除鋅電解液中氟氯的方法，即在針鐵礦除鐵過程中將產生硫酸，一般需對溶液加入中和劑如鋅焙砂或氧化鋅煙塵進行中和，在酸性條件下，中和劑帶入的鈣會被酸溶解，電解液中累積的鈣離子一般為幾百毫克每升，在形成針鐵礦渣中和過程中，鈣離子可與氟氯離子形成氟化鈣和氯化鈣而隨鐵渣沉積，達到去除鋅電解液中氟氯的效果。

3 工藝步驟

（1）將鋅焙砂加入廢電解液中進行中性浸出，中性浸出礦漿經濃密分離，上清液送凈化，電解熔鑄生產電鋅，底流送高溫高酸浸出［5］。

（2）將中性浸出底流加入廢電解液進行高溫高酸浸出，酸性浸出礦漿送中和沉鐵［5］。

（3）將中和劑加入酸性浸出礦漿進行中和沉鐵，經濃密分離，上清液即除鐵液返回中性浸出，底流經壓濾得到鐵渣，鐵渣送還原揮發回轉窯生產氧化鋅［5］。

本工藝優點如下。

（1）充分利用電解液中累積的鈣離子，在中和過程中，鈣離子與氟氯離子形成氟化鈣及氯化鈣而隨鐵渣沉積，即針鐵礦除鐵過程中具有自凈化除氟氯效果。

（2）利用產生部分針鐵礦渣的方法，而不是全部產生針鐵礦渣，使得針鐵礦渣與中性浸出渣混合成鐵渣，不需增加單獨的針鐵礦沉鐵工序，可以根據鋅電解液中氟氯離子含量，調整產生的針鐵礦渣量，以達到最佳除氟氯效果。

（3）可以將濕法煉鋅常規法產生的鋅浸出渣含鋅從20%降至15%以下，增加了還原揮發回轉窯的處理能力，達到節能降耗的效果［6］。

圖1為本工藝流程圖。

圖1 工藝流程圖

實施例1：

（1）將鋅焙砂加入廢電解液中進行中性浸出，浸出溫度60～80℃，時間1～1.5h，終點pH5.0～5.4，中性浸出礦漿經濃密分離，上清液送凈化、電解熔鑄生產電鋅，底流送高溫高酸浸出。

（2）將中性浸出底流加入廢電解液進行高溫高酸浸出，浸出溫度85～95℃，時間2～3h，終酸40～60g/L。酸性浸出礦漿送中和沉鐵。

（3）將中和劑如鋅焙砂或者氧化鋅煙塵加入酸性浸出礦漿進行中和沉鐵，溫度70～80℃，時間4～5h，終酸pH2～3，經濃密分離，上清液即除鐵液返回中性浸出，底流經壓濾得到鐵渣，鐵渣送還原揮發回轉窯生產氧化鋅。

實施例2：

將實施例1的方法用以除鋅電解液中氟氯，鋅焙砂經中性浸出，中性浸出底流經高溫高酸浸出，溫度95℃，時間2.5h，終酸55g/L，酸性浸出礦漿含Fe7g/L，Cl450mg/L，F50mg/L，經過中和除鐵，溫度80℃，時間4.5h，終酸pH2.5，經濃密分離，上清液即除鐵液含Fe 2g/L，Cl390mg/L，F20mg/L，除氯效率12mg Cl/1g Fe，除氟效率6mgF/1gFe。

實施例3：

將實施例1的方法用以除鋅電解液中氟氯，鋅焙砂經中性浸出，中性浸出底流經高溫高酸浸出，溫度90℃，時間2h，終酸45g/L，酸性浸出礦漿含Fe 5g/L，Cl440mg/L，F40mg/L，經中和沉鐵，溫度75℃，時間4h，終酸pH3.0，經濃密分離，上清液即除鐵液含Fe 1g/L，Cl 400mg/L，F20mg/L，除氯效率10mg Cl/1g Fe，除氟效率5mgF/1gFe。

4 結語

本工藝依據針鐵礦除鐵原理，利用其自凈化除氟氯效果，在中和除鐵過程中，形成部分針鐵礦渣，以除去鋅電解液中氟氯，本工藝不需要增設單獨的針鐵礦沉鐵工序，因而投資省，處理成本低，產出針鐵礦渣與中性浸出渣送還原揮發窯處理，產出火法渣為無害渣，對環境無污染，由于降低了常規法中鋅浸出渣的含鋅量，達到了還原揮發窯的節能降耗效果，對傳統常規法煉鋅的工藝流程優化具有十分重要的現實意義。

［1］吳文花， 劉吉波， 田思遠， 等. 鋅電解液除氯渣氧化鉍再生循環使用研究［J］. 中國有色冶金， 2015（1）：71-73.

［2］羅永光， 張利波， 彭金輝， 等. 氧化鋅煙塵濕法冶煉過程除氟現狀與發展趨勢［J］. 中國有色冶金， 2013（4）：39-43.

［3］彭容秋， 等. 鉛鋅冶金學［M］. 北京， 科學出版社， 2003：389-390.

［4］孫成余， 張侯文. 濕法煉鋅E，Z針鐵礦法除鐵工藝研究［J］. 中國有色冶金， 2015（6）：68-70.

［5］張思明. 常規法鋅冶煉浸出流程優化［J］. 銅業工程， 2015（1）：7-8.

［6］王康柱， 寇文利， 丁波. 淺析電鋅廠廢渣綜合回收的產業化［J］. 中國有色冶金， 2014（5）：67-69.

Technical Study onthe Fluorine and ChlorineinIron-precipitating and Zinc-removing Electrolyte of Goethite

HE Xing-min， ZUO Xiao-hong
（Changsha Engineering and Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co. Ltd ， Changsha 410011， Hunan， China）

This paper introduces the basic principle of fluorine and chlorineiniron-precipitating and zinc-removingelectrolyte of goethite， and studies the process of neutral leaching of zinc calcine —high temperature and acid leaching-neutral iron precipitation. It is clear that goethite iron precipitation process can remove fluorine and chlorine from electrolyte. In the process of forming goethite， calcium fluoride and calcium chloride can be formed by the reaction of calcium ion and fluorine chloride ion accumulated in electrolyte and precipitate with iron， which has obvious technical advantage by comparing with the traditional removal process of fluorine and chlorine.

high temperature and acid leaching；goethite slag；iron precipitation；self-purification；removal of fluorine and chlorine

TF1

A

1009-3842（2016）04-0062-03

2016-03-16

何醒民（1957-），男，湖南長沙市人，設計大師，教授，主要從事有色金屬冶金設計與研究。E-mail：hxm_0701@sina.com