鋅浮渣回收利用生產(chǎn)實(shí)踐

賈兆霖，王 斌，牛文敏

（陜西鋅業(yè)有限公司，陜西 商洛 726007）

2019年，我國(guó)鋅冶煉行業(yè)精煉鋅產(chǎn)量約為584.53萬(wàn)噸，隨著國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，鋅精礦產(chǎn)量逐年下降，價(jià)格卻一路走高，嚴(yán)重制約企業(yè)發(fā)展，給企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)壓力。這種背景下加強(qiáng)含鋅物料的回收利用，減輕鋅焙砂系統(tǒng)生產(chǎn)壓力就成了企業(yè)降本增效的關(guān)鍵所在。陜西鋅業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）2019年總產(chǎn)量有23萬(wàn)多噸，均為濕法煉鋅。在公司熔鑄工序，析出鋅澆鑄成為鋅錠時(shí)鋅浮渣就是其副產(chǎn)品，產(chǎn)率是鋅錠的3%左右，含鋅高達(dá)80%，經(jīng)化驗(yàn)分析鋅浮渣中含有15%～30%的金屬鋅和50%～60%的氧化鋅。除此之外，由于熔煉時(shí)加入了NH4Cl造渣，使得其中還含有約3%的氯化鋅，具體成分見表1。

表1 熔鑄球磨浮渣成分（%）

1 鋅浮渣處理現(xiàn)狀

由于熔鑄鋅浮渣含有金屬鋅和氧化鋅，目前公司將經(jīng)過(guò)球磨篩分后轉(zhuǎn)運(yùn)至銦回收工序，對(duì)反萃液進(jìn)行預(yù)中和，降低反萃液酸度，再用鋅粉進(jìn)行置換提銦，不僅減少鋅粉單耗還達(dá)到降本增效的目的。其主要反應(yīng)如下：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

2InCl3+3Zn=3ZnCl2+2In↓

Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

InCl3+Al=AlCl3+In↓

但這種方法有以下缺點(diǎn)：

（1）置換后液含有大量氯離子，直接送銅渣脫氯工序，銅渣使用增大，造成脫氯生產(chǎn)不平穩(wěn)，出現(xiàn)銅渣短缺情況。

（2）由于銦回收產(chǎn)能所限不能完全消化產(chǎn)出鋅浮渣，庫(kù)存壓力依然存在。

2 鋅浮渣回收利用改造

針對(duì)剩余熔鑄鋅浮渣庫(kù)存問(wèn)題，公司經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，決定經(jīng)過(guò)球磨篩分后轉(zhuǎn)運(yùn)至浮渣處理工序，將廢液和氧化鋅中浸液混合降酸后與其進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)氯離子析出進(jìn)入溶液，再利用已有的銅渣脫氯工序?qū)⒁后w進(jìn)行脫氯處理，后液含氯降至0.1g/L后，送至焙砂浸出系統(tǒng)。其主要反應(yīng)如下：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

Cu2+Cl-=2CuCl↓

2Cl-+Cu2(OH)2+2H+=2CuCl↓2H2O

根據(jù)工藝原理編制了具體的工藝流程圖。如圖1所示。

圖1 鋅浮渣回收利用流程圖

3 生產(chǎn)采取的安全措施

生產(chǎn)采用常規(guī)浸出，過(guò)程簡(jiǎn)單。針對(duì)鋅浮渣含有15%～30%的金屬鋅，會(huì)造成生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生氫氣，加之氫氣爆炸極限在5%～75%，燃點(diǎn)僅574℃，危險(xiǎn)系數(shù)高。經(jīng)過(guò)研究制定了一套可行的方案進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)，具體如下。

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施方面杜絕氫氣可能爆燃的問(wèn)題

由于電氣設(shè)備在生產(chǎn)操作過(guò)程存在電火花，有爆燃可能。經(jīng)過(guò)論證，生產(chǎn)區(qū)建設(shè)時(shí)就嚴(yán)格遵守“三同時(shí)”相關(guān)規(guī)定，域使用的電機(jī)、起重機(jī)械、風(fēng)機(jī)、開關(guān)等設(shè)備均采用防爆型；配置靜電消除器，進(jìn)出生產(chǎn)區(qū)域人員進(jìn)行靜電消除；在罐體排風(fēng)筒上安裝強(qiáng)制排風(fēng)設(shè)備，利用氫氣密度小特點(diǎn)，讓其迅速排至大氣中，減少反應(yīng)罐氫氣積聚，現(xiàn)場(chǎng)配置氫氣濃度監(jiān)測(cè)儀，等安全設(shè)計(jì)來(lái)防止氫氣爆燃。

3.2 管理方面杜絕人為操作原因造成氫氣爆燃

主要對(duì)作業(yè)區(qū)增設(shè)禁火線、警示標(biāo)識(shí)、作業(yè)罐增加熱電偶；加入中上清來(lái)降低廢液酸度，使反應(yīng)緩慢進(jìn)行；對(duì)浮渣轉(zhuǎn)運(yùn)罐接觸地方鋪設(shè)橡膠墊，現(xiàn)場(chǎng)配置塑料锨、木槌等工具杜絕鐵器碰撞所引起的火花；要求崗位人員不可穿化纖衣服，不準(zhǔn)穿與地面摩擦?xí)a(chǎn)生火星的鞋進(jìn)人車間；設(shè)置手機(jī)存放箱，作業(yè)區(qū)域禁止攜帶；定期對(duì)反應(yīng)罐進(jìn)行清理，防止罐底沉積鋅浮渣等措施來(lái)杜絕人為操作上可能造成的氫氣爆燃。

3.3 設(shè)備檢修方面杜絕氫氣可能爆燃。

對(duì)于的檢修作業(yè)公司高度重視，強(qiáng)化責(zé)任單位安全管理，根據(jù)實(shí)際情況制定和完善了應(yīng)對(duì)可能事故的各項(xiàng)防范的措施，確保檢修作業(yè)在安全的前提下進(jìn)行。每次檢修均制定檢修施工方案，做好人員培訓(xùn)，辦理作業(yè)證，專人負(fù)責(zé)必要的安全檢查，如包括關(guān)閉閥門、放散、置換等，檢修每個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格把關(guān)，任何一項(xiàng)都不馬虎對(duì)待，時(shí)時(shí)刻刻都繃緊“安全”這根弦，保證了檢修過(guò)程無(wú)各類事故發(fā)生。

4 生產(chǎn)實(shí)踐效果

（1）按照以上措施建成的鋅浮渣回收利用項(xiàng)目投產(chǎn)以來(lái)，除少量鋅浮渣供給銦置換工序，其余均經(jīng)此工序處理后進(jìn)入焙砂系統(tǒng)，采用此方法補(bǔ)充鋅離子速度快，流程短，還較好的減輕了浮渣的庫(kù)存壓力，最終實(shí)現(xiàn)鋅浮渣回收利用。

（2）經(jīng)濟(jì)效益核算：截至2019年12月30日累計(jì)處理浮渣累計(jì)約6000毛噸（含鋅80%左右），節(jié)約外購(gòu)焙砂約9600毛噸（含鋅50%），為焙砂系統(tǒng)簡(jiǎn)捷快速補(bǔ)充鋅離子，有力的緩解了原料不足問(wèn)題，節(jié)約資金9600×1.3-6000×0.8=5184余萬(wàn)元，鋅焙砂每噸按1.3萬(wàn)元，浮渣每噸按0.8萬(wàn)元核算。

5 結(jié)論

鋅浮渣經(jīng)過(guò)浸出、銅渣脫氯后,液體含氯可降至0.1g/L左右，可以和焙砂酸上清等液體一起混合供濕法煉鋅使用,不僅減輕焙砂原料供應(yīng)壓力還可減少公司倉(cāng)儲(chǔ)占用，盤活資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了鋅浮渣的有效利用，給公司帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益。