日處理300噸氧化鋅擴產升級的改造實踐

呂忠華

(四川四環鋅鍺科技有限公司， 四川 雅安 625400)

西南某煉鋅廠的氧化鋅，采用浸出、脫氯、沉鍺、除鐵、凈化、電解的全濕法流程回收主要有價金屬鋅、鍺。由于焙砂系統的擴產改造，其浸出渣產量翻倍，回轉窯產出的氧化鋅也隨之翻倍。為處理日益增多的庫存氧化鋅，緩解資金積壓，并提高各項技術經濟指標，需要對氧化鋅全流程進行擴產升級改造。

1 提高氧化鋅品質

回轉窯處理鋅浸出渣過程中，受浸出渣水分高，新料、老料搭配不均勻，無煙煤、精煤熱值波動大，助燃空氣氧含量低等因素影響，還原揮發過程冶煉氣體氛圍難以控制，爐況不穩定，導致產出的氧化鋅含鋅低、含硫高。氧化鋅浸出車間產出的鉛渣含鋅量達12%～16%，鋅的浸出率只有85%～88%。

國內研究表明，提高助燃氣氧氣含量，有利于提高高溫區的溫度，促進易揮發元素的快速揮發分離。而且可減小供、排氣體的體積，易于控制窯內的氧化還原氣氛，減少被煙氣帶出爐窯的生料量，從而提高氧化鋅產品中有價成分的含量。另外，煙氣總量減少，可以降低煙氣帶走的熱量，有利于節能降耗[1]。國內同行業實踐證實，鋅浸出渣回轉窯揮發過程中氧含量由21%提高至25%后，固體燃料率可以降低5%～6%，渣處理能力提高20%～40%，熱利用大幅提升[2]。因此，主要開展的技術改造如下。

(1)在原料方面，焙砂浸出車間引進單室隔膜壓濾機，將浸出渣水份從30%～35%降低至22%以下，減少燃料消耗。

(2)在管理方面，制定了入爐配料制度，新料、老料搭配混合均勻入窯，供銷部購買熱值穩定的煤。

(3)在技術方面，各條回轉窯生產線上安裝了氧氣站，產出濃度90%～95%的氧氣與空氣混合，將助燃氣氧氣含量從20%～21%提高至23%～24%。

回轉窯改造前后技術經濟指標對比，如表1所示。

表1 回轉窯改造前后技術經濟指標對比表

2 浸出車間全流程改造

2.1 浸出工序

由于受原料氧化鋅含硫波動大的影響，為提高鋅、鍺浸出率，在高酸浸出階段引進富氧強化浸出技術，以90%～95%濃度的氧氣作為氧化劑，對浸出渣中的硫化鋅及含鍺硫化礦物進行氧化浸出，主要技術改造如下。

(1)訂購氧氣站，對各反應罐安裝中空通氧攪拌器，氧氣從攪拌軸的中部進入罐內下部，并通過布氧器將氧氣均勻分布。

(2)對折流板進行了升級改造，提高了攪拌強度，提高了氧氣利用率。

(3)新建4個“瘦高型”柱狀反應罐，延長了氧氣在罐內的停留時間，進一步提高氧化效果。

(4)對各反應罐的溢流口進行了改造，便于泡沫渣的流出，增加了泡沫渣溜槽及泡沫收集罐，專門收集泡沫渣，然后對泡沫渣再進行單獨浸出。

浸出工序改造前后技術經濟指標對比，如表2所示。

表2 浸出工序改造前后技術經濟指標對比表

2.2 脫氯工序

氧化鋅中含氯0.3%～0.8%，浸出液中的氯達1 200～2 000 mg/L，廢液含氯過高會加劇陰陽極板的腐蝕。改造前使用銅渣對廢液脫氯，改造后使用預氧化并制漿的銅渣對低浸后液脫氯，脫氯效果顯著提高，如表3所示。

表3 脫氯工序改造前后技術經濟指標對比表

2.3 沉鍺工序

改造前，沉鍺前液為低浸后液，由于低浸板框常有跑渾現象，且沉鍺前液中轉池體積偏小，時常一邊進液、一邊出液，基本無靜置沉淀時間，導致沉鍺前液渾濁，沉鍺前液含大量低浸渣及懸浮物。另外，改造前使用的單寧酸為塔拉單寧酸，其單寧酸有效成分僅為70%左右，單寧酸耗量大，鍺渣渣量大，鍺渣品位低。主要技術改造如下：

(1)低浸后液先脫氯再沉鍺，嚴格控制脫氯板框跑渾。

(2)安裝反沖洗過濾器，對脫氯后液(即沉鍺前液)再次進行過濾，減少沉鍺前液雜物及懸浮物。

(3)更換塔拉單寧酸為五倍子單寧酸，其單寧酸有效成分為81%以上。

(4)單寧酸漿化溫度從70～80 ℃降低至60～70 ℃，反應溫度從60～70 ℃降低至55～60 ℃。

沉鍺工序改造前后技術經濟指標對比，如表4所示。

表4 沉鍺工序改造前后技術經濟指標對比

2.4 除鐵工序

改造前采用雙氧水氧化、鈣粉中和的單罐間斷除鐵工藝，先加雙氧水氧化至Fe2+合格后，再加鈣粉中和。存在除鐵后液Fe2+濃度波動大、鋅損失率高、雙氧水及鈣粉單耗高等問題。

針鐵礦法具有鐵沉淀完全、渣量少、鐵渣過濾性能好，且有價金屬損失少等優點，因此被廣泛應用于濕法煉鋅生產實踐[3]。針鐵礦法分為VM法和EZ法：VM法是先將溶液中的Fe3+還原成Fe2+，再用氧化劑緩慢氧化成Fe3+，使Fe3+質量濃度在沉淀過程中始終保持在1 g/L以下；EZ法是將高濃度Fe3+溶液均勻緩慢地加入到不含鐵的溶液中，保持Fe3+的加入速度與沉鐵速度相同，并控制Fe3+始終保持在1 g/L以下[4-5]。

結合生產實際情況及現場地域條件，確定了連續加間斷的組合式兩步VM針鐵礦除鐵工藝，主要技術改造如下。

(1)連續氧化，新建了4個連續除鐵反應罐，購買安裝中空攪拌器，90%～95%的氧氣從中空的攪拌軸加入到反應罐中下部，并通過布氧器使氧氣分布更加均勻，提高氧化效率。

(2)間斷氧化，對折流板進行升級改造，提高攪拌強度及攪拌效果；購買安裝中空攪拌器，雙氧水通過可以精確計量的電動泵，從中空的攪拌軸加入到反應罐中下部，并通過布氧器使雙氧水分布更加均勻，提高氧化效率，降低雙氧水耗量。

(3)熔鑄工序的鋅浮渣，經磨粉產出的收塵粉，經洗滌脫氯后的浮渣，其ZnO含量達90%以上，制漿后替代鈣粉作為中和劑使用，減少除鐵后液鋅損失。

(4)操作上，不再先加雙氧水再加中和劑，改為一邊加雙氧水一邊加中和劑，控制pH在較小范圍波動。

除鐵工序改造前后技術經濟指標對比，如表5所示。

表5 除鐵工序改造前后技術經濟指標對比表

3 電解車間創新管理

凈化車間，增加了反應罐及設備，三段凈化工藝基本不變。

電解車間針對變壓器老化、整流效率低、電解槽老化、冷卻塔冷卻強度低、陽極泥處理勞動強度大等問題，開展的主要技術改造如下。

(1)重新購買安裝更加先進的變壓器及整流器，整流效率從90%提高至96%。

(2)廢棄原老化、破舊的電解槽，電解槽整體加高100 mm，陰、陽極板從1.14 m2更換為1.26 m2。

(3)對槽間墊板進行升級改造，減少接觸板、短路板，電流效率從82%～85%提高至87%～90%。

(4)對循環泵、管道、上下溜槽進行了擴能、加大、加高、加寬改造，循環量得到明顯提升，降低了槽內雜質富集對電解的危害。

(5)冷卻塔落水管式冷卻方式，改為蝸旋噴頭冷卻方式，冷卻效果大大提升，同時降低了陽極泥管道結晶清理的人工費用。

(6)新液間斷加入，改為連續加入，新液加到循環池改為新液加到上溜槽，保證鋅濃度在較小范圍內波動。

(7)制作陽極泥清理平臺及陽極泥漿化罐，陽極板上陽極泥清理后直接掉入漿化罐內，然后打至浸出車間使用，降低了陽極泥轉運過程中的環保風險，同時改善了現場勞動環境。

4 結論

通過對氧化鋅全流程擴產的升級改造，氧化鋅日處理量從130～150 t提高至300～320 t，各項技術經濟指標提高顯著，解決了庫存氧化鋅量大、資金積壓的問題。