鈣鎂渣酸化的試驗(yàn)研究

楊 瑗，陳先友，姚應(yīng)雄，高占勛

（云錫文山鋅銦冶煉有限公司，云南 文山 663099）

在濕法煉鋅過程中，目前采用的是沸騰焙燒-浸出-三段凈化（冷卻除鈣鎂）-電解-熔鑄工藝，目前該工藝的鋅浸出效率高，具有先進(jìn)技術(shù)，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)[1]。但濕法煉鋅中的鈣鎂是從鋅精礦和冶煉過程中的輔料帶入系統(tǒng)的，在高溫凈化后的鈣鎂以硫酸鈣、硫酸鎂形式進(jìn)入到溶液中，在整個濕法系統(tǒng)溶液中不斷積累循環(huán)，直到飽和狀態(tài)，鈣鎂鹽在溶液中大量存在給濕法冶煉帶來諸多不良影響[2]。其中電解槽電壓升高，鋅電解生產(chǎn)需消耗大量電能，歷年來耗電量占鋅生產(chǎn)總用電量的75%左右；電解電耗包括直流電耗和交流電耗，其中直流電耗約占電解電耗的90%[3]，因此，降低槽電壓對于電解煉鋅有著至關(guān)重要的作用。

鈣鎂進(jìn)入濕法系統(tǒng)，增大了溶液密度，使溶液的粘度增大。易造成礦漿固液分離和過濾困難，易造成濾布毛孔堵塞，造成過濾無法進(jìn)行；此外，造成冷卻塔、電解槽壁、輸液管道、陽極板等表面附著大量結(jié)晶，造成勞動強(qiáng)度增大，送液能力急劇降低，設(shè)備本體損壞、管道堵塞、槽電壓升高等難題。因此，清除過量溶解的鈣鎂是每個濕法煉鋅廠需要解決的問題。本試驗(yàn)研究了濕法煉鋅過程中鈣鎂渣酸化除鈣鎂的試驗(yàn)研究[4]。

1 試驗(yàn)原料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)原料來某濕法冶煉廠，渣為凈液車間沉降槽鈣鎂渣。目前脫除鈣鎂的方法主要有無機(jī)鹽化學(xué)沉淀法、萃取法、濃縮靜置法（冷卻沉降法）。成分如表1、表2所示。

表1 沉降槽鈣鎂渣成分（%）

表2 廢電解液成分（g/L）

1.2 試驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)用2L燒杯做單杯對照組實(shí)驗(yàn)，用廢液或者水稀釋廢液之后酸洗鈣鎂渣，調(diào)pH時用攪拌混合均勻，終點(diǎn)pH到位后停止攪拌靜置30min。觀察現(xiàn)象，取樣分析Zn、Co、Cd、As、Ge、Ca、Mg。

在常溫下，用水將廢液稀釋之后，終點(diǎn)pH控制在3.5～5.0，反應(yīng)時間為30min。

具體試驗(yàn)參數(shù)如下表3：（備注：GM為鈣鎂的縮寫）

表3 試驗(yàn)條件

2 工藝流程

由于Zn2+在較高的pH（pH＞5）時容易水解，溶液溫度低于40℃又容易結(jié)晶，硫酸鋅無論是水解沉淀還是結(jié)晶析出都容易吸附硫酸鈣和硫酸鎂的共同析出。溶液中大量的鈣鎂離子析出形成底流或者附著于管道、槽罐壁。

不僅影響了正常生產(chǎn)穩(wěn)定的運(yùn)行，使得開機(jī)流量減小，還增加了清理的勞動強(qiáng)度和清理費(fèi)用。為避免鈣鎂離子在系統(tǒng)累加富集，所以需加強(qiáng)沉降槽、循環(huán)槽底流的壓濾，及時排出酸化，從而提高溶液質(zhì)量，對降低電解槽電壓起到了關(guān)鍵作用。

表4 鈣鎂渣酸洗液試驗(yàn)結(jié)果

表5 鈣鎂渣酸洗后渣試驗(yàn)結(jié)果

表6 鈣鎂渣浸出率

圖1 鈣鎂渣酸化工藝流程

3 結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程中實(shí)時監(jiān)測pH情況，使鈣鎂渣攪拌充分，整個過程穩(wěn)定運(yùn)行。具體試驗(yàn)結(jié)果如下表4、表5、表6。試驗(yàn)過程中GM-5～GM-9為未將廢液稀釋直接酸洗鈣鎂渣，因酸洗過后，壓濾困難，未對其試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

3.2 試驗(yàn)小結(jié)

（1）從以上數(shù)據(jù)可知，酸度對溶液中Ca2+、Mg2+去除效果明顯，但過高的酸度（用廢液直接酸化）并不能帶來更好的效果，酸度過低，浸出效果不理想，導(dǎo)致渣含鋅的浪費(fèi)且不易過濾。在pH3.5時，鋅浸出率、除Ca、Mg效果較好。

（2）從本次試驗(yàn)研究可知，鈣鎂渣酸洗時必須使用生產(chǎn)水將廢液中和，廢液含Zn較高，易導(dǎo)致壓濾困難。在生產(chǎn)過程中需將鈣鎂渣pH調(diào)至3.5左右，可保證鋅的回收率，且能進(jìn)行正常的壓濾，同時少部分的Ca、Mg也能從渣中排出，從而減少溶液系統(tǒng)Ca、Mg的富集。

3.3 結(jié)論

（1）酸洗鈣鎂渣液全部使用廢液時，試驗(yàn)結(jié)果顯示，無論pH調(diào)至多少，壓濾都不能正常進(jìn)行。

（2）當(dāng)用水稀釋廢液(1:1)之后，調(diào)節(jié)適當(dāng)pH可進(jìn)行壓濾。

（3）pH3.5時：鈣鎂渣中的Zn浸出效果較好，浸出率較高，過濾性能良好；其中Ca能才渣中排除25%左右，Mg能從渣中外排10%～15%。

（4）pH4.5時：浸出效果稍差，過濾性能一般。

（5）pH5.0時：大量的Zn還在鈣鎂渣中，未能起到較好的浸出效果，且過濾性能較差。

（6）隨著pH的升高，浸出率降低，渣率升高，過濾越來越困難。

（7）鈣鎂渣酸化后的溶液，相關(guān)雜質(zhì)離子偏低，和新液質(zhì)量要求偏差不大，因此還能稀釋系統(tǒng)雜質(zhì)離子濃度。