鋅浮渣循環利用除鎘的探索研究

楊曉冬，張新智，楊金勇

（中銅云南金鼎鋅業有限公司，云南 怒江 673200）

國內濕法煉鋅的鋅浮渣再利用問題，一直以來都是鋅冶煉企業研究的核心問題，在“青山綠水就是金山銀山”和“無廢城市”的發展理念基礎上，如何處理好低品位氧化鋅礦濕法煉鋅品位持續降低后，鋅浮渣的循環再利用是極為迫切和亟待解決的技術難題。中銅云南金鼎鋅業有限公司針對這一技術瓶頸，經過多次技術論證、課題研究和工業實驗，實現了鋅浮渣在凈化除鎘中國的循環利用價值，可以進行工業化生產應用。

中銅云南金鼎鋅業有限公司第二冶煉廠，鋅錠生產能力達10萬噸/年。在濕法煉鋅的后段陰極鋅熔鑄制成鋅錠時，會產出一定數量的鋅浮渣，鋅浮渣的產出率一般為2.5～3.0%之間，由于渣量較大且含鋅較高，含鋅量大于80%。廠里已設鋅浮渣4級篩分系統，1級篩下物粒度為1.7～4.75mm、2級篩下物粒度為0.85～1.7mm、3級篩下物粒度為0.5～0.85mm、4級篩下物粒度為＜0.5mm；長期以來，廠里回收利用1級篩分的篩上物部分，約占7.3%。為了提高有價金屬的直收率、增加公司經濟效益，需要對鋅浮渣的細粒級部分進行綜合回收利用，結合廠里的實際情況，考慮將鋅浮渣1～2級篩下物進行破碎，達到3級篩分粒度技術要求，再用酸性溶液浸出氧化鋅部分；浸出渣的金屬鋅部分采用水洗工藝，再返回到凈化工序替代部分鋅粉除鎘。為實現該方案的可行性，廠里在實驗室進行了多次相關實驗，綜合酸量、溫度、反應時間等因素對鋅浮渣氧化部分浸出的影響變化，探索浸出渣的用量及反應時間對凈化除鎘的作業過程影響。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

取生產中鋅浮渣篩分系統3-4級篩下物和廢電解液，在實驗室中按不同的實驗條件，進行酸性溶液浸出；分別加入不同量的廢電解液、浸出時間及浸出溫度，探究各個條件下鋅浮渣中氧化鋅部分的浸出效率。浸出結束后進行液固分離，濾渣水洗后與鋅粉按不同比例投入置換除鎘，分析除鎘后溶液雜質元素，分析細粒級鋅浮渣浸出渣替代部分凈化鋅粉的可行性。

表1 鋅浮渣成分化學分析

表2 除鎘前液成分化學分析

表3 廢解液成分化學分析

2 實驗結果與討論

2.1 不同量廢電解液對鋅浮渣浸出的影響

取表1中的鋅浮渣1000g與表3中廢電解液，分別按1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10的比例進行攪拌浸出，浸出時間設定60min、浸出溫度50℃，之后對其進行抽濾，溶液取樣分析，濾渣水洗后稱重。

表4 不同量廢電解液對鋅浮渣浸出的影響

由渣重可以分析得出，鋅浮渣與廢電解液比例達1:5時，可將鋅浮渣中氯化鋅及氧化鋅部分浸出。

2.2 不同浸出溫度對鋅浮渣浸出的影響

取表1中的鋅浮渣1000g與表3中廢電解液，按1:5比例進行攪拌浸出，浸出時間設定60min，浸出溫度分別取本地常溫23℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃，之后對其進行抽濾，濾渣水洗后稱重。

表5 不同浸出溫度對鋅浮渣浸出的影響

由渣重可以分析得出，在時間充足的條件下，浸出溫度對鋅浮渣中氧化鋅部分浸出影響不大。

2.3 不同浸出時間對鋅浮渣浸出的影響

取表1中的鋅浮渣1000g與表3中廢電解液，按1:5比例進行攪拌浸出，浸出溫度分別取本地常溫23℃，浸出 時 間 設 定15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min，之后對其進行抽濾，濾渣水洗后稱重。

表6 不同浸出時間對鋅浮渣浸出的影響

由渣重可以分析得出，隨著浸出時間的延長，鋅浮渣中氧化鋅部分被完全浸出后主要反應為金屬鋅與廢電解液之間的反應，且反應較慢。

2.4 除鎘后液分析

取以上實驗抽濾水洗渣并分析，分析后模擬生產工藝控制條件：除鎘作業時間90min，作業溫度50℃～55℃；金屬鋅與鋅粉總量按生產比例投入表2除鎘前液中，進行置換除鎘，其中金屬鋅按生產比例的有效鋅部分10%依次遞增，作業終點抽濾取樣分析溶液雜質元素。

表7 除鎘后液分析

由除鎘后液成分化學分析可以看出，金屬鋅替代鋅粉置換除鎘確實可行。

3 結論

（1）鋅浮渣在滿足作業時間60min后，采用常溫作業，廢電解液與鋅浮渣的比例控制在5：1時，有較好的浸出效果；

（2）鋅浮渣浸出后進行水洗抽濾，渣替代鋅粉置換除鎘起到了具有較好的實踐效果；

（3）鋅浮渣循環利用鋅粉置換除鎘是廠里進行工業化推廣的科技成果，一定能給公司帶來資源節約與二次資源循環利用的新發展。