鋅浮渣高效回收試驗(yàn)研究

申開榜，鄒小平

（1.巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543；2.北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 100160；3.東北大學(xué)，沈陽(yáng) 110006）

巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司現(xiàn)有一套8000 t/a鋅浮渣干式處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將剛出爐的鋅浮渣，經(jīng)過(guò)搗碎機(jī)和高位渣斗，將大塊金屬鋅分離出來(lái)，并返回熔鑄鑄錠，剩余鋅浮渣經(jīng)過(guò)球磨-振動(dòng)篩后，篩上鋅浮渣仍返回熔鑄鑄錠，篩下鋅浮渣返回焙燒爐重新焙燒[1-2]。本次試驗(yàn)原料就是此篩下鋅浮渣，目前篩下鋅浮渣每天約產(chǎn)出30 t，需要返回原料工段重新配礦，再一次進(jìn)入焙燒爐焙燒，由于此鋅浮渣含鋅84%左右，重新回爐效果不大，而且成本增加。針對(duì)此現(xiàn)象，鋅浮渣若能直接浸出，避免回爐作業(yè)，可以間接提高產(chǎn)量，減少重復(fù)作業(yè)，還可以使焙燒相對(duì)情況下投礦量增加，故需要開展鋅浮渣直接浸出工藝研究，并對(duì)新工藝進(jìn)行試驗(yàn)和可行性分析，為成果產(chǎn)業(yè)化實(shí)施提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐[3]。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

基于鋅浮渣可以直接和硫酸進(jìn)行反應(yīng)，而且反應(yīng)充分，易進(jìn)行，在節(jié)約成本的前提下，利用濕法系統(tǒng)產(chǎn)出廢液與鋅浮渣反應(yīng)，找到最佳反應(yīng)條件。化學(xué)方程式如下：

1.2 試驗(yàn)原料

本次試驗(yàn)原料為公司篩下鋅浮渣與現(xiàn)場(chǎng)廢液。具體結(jié)果如表1、表2所示。

表1 鋅浮渣成分

表2 廢液成分

1.3 試驗(yàn)工藝流程

鋅浮渣與廢液按一定液固比進(jìn)行一段浸出反應(yīng)，反應(yīng)后再進(jìn)行二段浸出，盡可能地反應(yīng)完全，反應(yīng)后濾液進(jìn)行除氯工序（公司已有除氯工序）。試驗(yàn)工藝流程如圖1所示。

圖1 篩下鋅浮渣浸出工藝流程

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 濃硫酸浸出試驗(yàn)

取50 g鋅浮渣，加入400 mL水，分別加入50 mL、100 mL和200 mL濃硫酸，反應(yīng)2 h，反應(yīng)后過(guò)濾分析，結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，鋅浮渣在酸度達(dá)到一定量時(shí)，浸出率可達(dá)94%，說(shuō)明鋅浮渣可以直接浸出。另外，反應(yīng)后液體Cl元素含量升高，后續(xù)需要除氯工序。

2.2 廢液浸出試驗(yàn)

取50 g鋅浮渣若干，加入一定量廢液，分別考察液固比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋅浮渣直接浸出的影響，結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，對(duì)比1#～3#,在浸出時(shí)間和液固比相同時(shí)，反應(yīng)溫度對(duì)鋅浮渣浸出率影響不大，渣率變化也不大；對(duì)比3#、5#、6#，在反應(yīng)溫度和液固比相同時(shí)，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，浸出率越大，并且渣率越來(lái)越少；對(duì)比3#、8#與6#、9#，在反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間相同時(shí)，液固比越大，浸出率越高，渣率越來(lái)越少；綜合情況分析，與硫酸直接浸出試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，鋅浮渣直接浸出，渣率較大，浸出率不高，可能是粒度對(duì)其影響較大，后續(xù)研磨后重新試驗(yàn)。

2.3 研磨后廢液浸出試驗(yàn)

從表5、表6可以看出，未研磨的鋅浮渣，+80目的占57.1%，且含鋅較高，說(shuō)明未研磨的鋅浮渣顆粒較大；研磨后，鋅浮渣中鋅的分布比較均勻。

取50 g研磨后鋅浮渣若干，加入一定量廢液，分別考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋅浮渣直接浸出的影響，結(jié)果如表7所示。

表3 濃硫酸直接浸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 鋅浮渣廢液浸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表5 鋅浮渣研磨前后粒度分布

表6 鋅浮渣研磨前后鋅含量分布

表7 研磨后廢液浸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表7可以看出，在反應(yīng)時(shí)間和液固比相同的條件下，反應(yīng)溫度對(duì)研磨后鋅浮渣浸出影響不大，渣率變化也不大；在反應(yīng)溫度和液固比相同的條件下，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，浸出率越高，渣率越來(lái)越少；對(duì)比表3和表6可以看出，研磨后，鋅浮渣浸出率可以提高10%，并且渣率較少，說(shuō)明研磨后有利于鋅浮渣浸出；反應(yīng)后Cl離子濃度有所升高，主要是鋅浮渣中帶入，后續(xù)需要除氯；浸出后，液體酸和鋅變化不大，而且渣含鋅在98%以上，渣率和浸出率較硫酸直接浸出相差較大，并且過(guò)濾時(shí)，液體比較黏稠、發(fā)白，過(guò)濾困難，可能原因是液體中鋅已飽和，不能再進(jìn)一步浸出，后續(xù)對(duì)上述浸出渣二段浸出，考察浸出情況。

2.4 二段浸出試驗(yàn)

取一次浸出渣若干，按液固比10:1加入廢液，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)鋅浮渣二段浸出的影響，結(jié)果如表8所示。

從表8可以看出，當(dāng)二次浸出加入22 g后，浸出率在71%～77%，浸出率有待提高，當(dāng)二次浸出加入18 g，反應(yīng)2 h，浸出率達(dá)80%，而且渣率較少，加大反應(yīng)時(shí)間，浸出率提高不大。另外，一段浸出液氯離子含量上升，二段浸出液氯離子含量變化不大。

表8 二段浸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表9 二段浸出加入硫酸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)比表8和表9可以看出，當(dāng)加入一定量硫酸時(shí)，二段浸出效果更好，說(shuō)明鋅浮渣還可以繼續(xù)浸出，受到液固比和浸出時(shí)間的影響，二次浸出渣可以返回一段浸出繼續(xù)反應(yīng)。

綜上所述，鋅浮渣需要進(jìn)一步球磨，達(dá)到一定粒度，從而提高鋅浮渣浸出率；考慮到二次浸出加18 g以后，浸出率較好，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝流程及成本，故選取一次浸出渣率在36%左右的最優(yōu)浸出條件，即一次浸出最優(yōu)條件為：液固比10:1，常溫下反應(yīng)時(shí)間2 h即可。二次浸出最優(yōu)條件為：液固比10:1，常溫下反應(yīng)2 h即可，由于生產(chǎn)上廢液量較大，不建議再加硫酸，再結(jié)合生產(chǎn)負(fù)荷和設(shè)備，二次浸出渣可返回一次浸出繼續(xù)反應(yīng)。

3 優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

熔鑄分廠每天約產(chǎn)出30 t鋅浮渣（返回焙燒配礦重量），可分配給兩個(gè)濕法廠共同處理，從而避免重新配礦回爐焙燒，可以提高焙燒產(chǎn)能。處理30 t鋅浮渣，可消耗300 m3廢液，過(guò)濾后液體含鋅110 g/L，含酸80 g/L，相當(dāng)于高上清，可以直接進(jìn)低浸工序，有效解決了目前生產(chǎn)上廢液體積過(guò)多、不吃酸的現(xiàn)象。該工藝流程簡(jiǎn)單，不需要加溫作業(yè)，常溫浸出就可進(jìn)行，利用現(xiàn)有綜合回收工段反應(yīng)槽和壓濾機(jī)即可作業(yè)。

3.2 缺點(diǎn)

由于鋅浮渣中含CL 0.73%、含硫2.58%，故鋅浮渣浸出時(shí)會(huì)放出H2S氣體，生產(chǎn)過(guò)程中氣味比較難聞，要做好通風(fēng)工作；另外Cl會(huì)浸到液體中，需要除氯工序，建議在綜合回收分廠鎘工段除氯工序前進(jìn)行鋅浮渣浸出，然后進(jìn)行銅渣除氯，最后直接進(jìn)低浸反應(yīng)槽。由于公司原料含鋅較低，原來(lái)加入鋅浮渣可提高鋅精礦含鋅品位，如果鋅浮渣直接浸出，不進(jìn)行配礦，按每天配礦600 t，鋅精礦含鋅會(huì)降低1個(gè)百分點(diǎn)。

4 結(jié)論

熔鑄分廠產(chǎn)出的鋅浮渣直接浸出，浸出率不高，需要進(jìn)一步球磨，可提高浸出率10%。一次浸出最優(yōu)條件為：液固比10:1，常溫下反應(yīng)時(shí)間2 h。二次浸出最優(yōu)條件為：液固比10:1，常溫下反應(yīng)2 h，二次浸出渣可返回一次浸出繼續(xù)反應(yīng)。鋅浮渣經(jīng)過(guò)兩次浸出后，浸出率為94%，生產(chǎn)上可以有效實(shí)施，從而避免了重新配礦回爐焙燒，可以提高焙燒產(chǎn)能。鋅浮渣浸出后液體可直接進(jìn)入低浸工序，每天可消耗廢液300 m3，降低了系統(tǒng)廢液體積大的現(xiàn)象，為消耗廢液找到開路。鋅浮渣浸出過(guò)程中出現(xiàn)的氣味和Cl升高的問(wèn)題，已給出解決方案，另外二段浸出氯離子含量沒(méi)有上升，二段浸出渣可返回一段浸出繼續(xù)作業(yè)。