濕法煉鋅凈化活化劑除鈷應用研究

江少杰

（安徽銅冠有色金屬（池州）有限責任公司，安徽 池州 247000）

安徽某煉鋅企業現有10 萬t 鋅/年冶煉系統一套，所采用的工藝流程是“焙燒—浸出—凈液—電積—熔鑄”，濕法浸出工序產出的中上清含有一定的銅、鎘、鈷、鎳等雜質，必須對中上清進行凈化處理，產出滿足鋅電積要求的合格新液。該企業現有凈化工序采用的是三段凈化流程，即一段凈化加鋅粉除銅及大部分鎘，二段凈化高溫加鋅粉除鈷鎳，三段凈化加鋅粉除殘余的鎘，得到合格的新液后輸送至電解車間[1]。企業內現有指標凈化工序鋅粉消耗約每噸鋅耗67.5 kg 鋅粉。為降低凈化工序鋅粉消耗，降低生產成本，該企業進行了濕法煉鋅凈化工序凈化活化劑除鈷的應用研究。

1 凈化活化劑除鈷原理

凈化劑的成分：該凈化劑的基本組分為大分子立體網孔結構的類分子篩聚合物，是一種水溶性樹脂。除雜機理是根據不同金屬離子的半徑尺寸，設計合成相應大小的網格孔徑，使得尺寸匹配的Co2+、Cd2+、Ni2+等雜質離子嵌入并吸附在網孔內，并通過共沉淀壓濾除去[2]。

2 主要研究內容及目標

本試驗研究主要從反應溫度、攪拌反應時間、凈化活化劑用量、除鈷劑用量等幾個方面考察對除鈷效果的影響。目標是通過試驗確定凈化活化劑除鈷的最佳條件，并能穩定產出符合鋅電解質量要求的新液。

3 試驗研究及結果討論

3.1 反應溫度對除鈷效果的影響

試驗條件：一段凈化后液1 000 mL，除鈷劑用量為鈷量的20 倍，活化劑用量為鈷量的3 倍，攪拌時間75 min，考察反應溫度對除鈷效果的影響，如圖1所示。

圖1 反應溫度對除鈷效果的影響

由圖1可知，反應溫度對除鈷效果的影響比較明顯，溫度低于70℃反應進行不明顯，當溫度達到75℃時，反應順利進行，鈷的脫除率大于98%，后液含鈷滿足凈化指標要求，當溫度高于80℃時，鈷的脫除效率沒有明顯升高，考慮生產過程中的蒸汽成本，溫度選擇75℃較為合理。

3.2 攪拌時間對除鈷效果的影響

試驗條件：一段凈化后液1 000 mL，除鈷劑用量為鈷量的20 倍，活化劑用量為鈷量的3 倍，反應溫度78℃，考察攪拌時間對除鈷效果的影響，如圖2所示。

圖2 攪拌時間對除鈷效果的影響

由圖2可知，攪拌時間對除鈷影響較大，隨著攪拌時間的延長，除鈷效率逐漸提高，攪拌時間達到75 min，除鈷效率高達95%，但時間繼續延長，效率沒有明顯提高，也沒有出現返溶現象。因此，最佳攪拌反應不低于75 min。

3.3 除鈷劑用量對除鈷效果的影響

試驗條件：一段凈化后液1 000 mL，反應溫度78℃，攪拌時間75 min，活化劑用量為鈷量的3 倍，考察除鈷劑用量對除鈷效果的影響，如圖3所示。

由圖3可知，隨著除鈷劑加入量的提高，除鈷效率逐漸升高，當除鈷加入量為Co 量的20 倍時，除鈷效率可達95%，滿足工藝指標要求。

圖3 除鈷劑用量對除鈷效果的影響

3.4 活化劑用量對除鈷效果的影響

試驗條件：一段凈化后液1 000 mL，反應溫度78℃，攪拌時間75 min，除鈷劑用量為鈷量的20 倍，考察活化劑用量對除鈷效果的影響，如圖4所示。

圖4 活化劑用量對除鈷效果的影響

由圖4可知，活化劑對除鈷影響較大，當除鈷用量達到20倍時，在活化劑用量不足時，仍不能達到除鈷要求，當活化劑用量達到Co 量的3 倍時，除鈷效率可達95%。

4 結論

本文通過試驗研究確定了最佳工藝操作條件：反應溫度75 ～80℃、攪拌反應時間75 min、凈化活化劑用量為鈷量3 倍、除鈷劑用量為鈷量20 倍。結果表明，除鈷操作溫度從90 ～95℃降低至75 ～80℃，節約了蒸汽消耗，鋅粉消耗降低20%～30%，經濟效益顯著。