改善置換后液過濾性的方法

王剛

摘 要：置換后液過濾性能的好壞，會影響濕法煉鋅的大流量生產能力。針對置換后液過濾困難、運輸管道結晶嚴重等問題，在中和過程中加入鋅精礦，改善置換后液的過濾性，緩解運輸管道的結晶現(xiàn)象。

關鍵詞：濕法煉鋅;鋅精礦;過濾;置換后液

Abstract： The filtration performance of the replacement solution will affect the large flow production of zinc hydro-metallurgy. In order to solve the problems of difficult filtration and serious crystallization in transportation pipeline after replacement， zinc concentrate was added in neutralization process to improve the filterability of replacement liquid and alleviate the crystallization in transportation pipeline.

Keywords： zinc hydrometallurgy; zinc concentrate; filtration; replacement fluid

隨著國家的環(huán)保政策不斷加強，之前作為主流的煉鋅方法——火法煉鋅因環(huán)保問題，逐步被濕法煉鋅所取代[1]。但是，濕法煉鋅相對火法煉鋅的處理能力較小，除了受反應釜處理能力的影響，還受中置換環(huán)節(jié)過濾性的影響。為了保證濕法煉鋅的大流量生產，在反應釜處理能力不變的情況下，需要改善置換渣的過濾性能[2-3]。影響濕法煉鋅大流量生產的因素為：元素（如Fe3+、Al、Si）的水解，形成的膠狀物堵塞濾布，造成過濾困難[4-6];溶液析出晶體嚴重，板框出液口、管道堵塞，影響置換后液的傳輸[7-8];現(xiàn)有的處理硫酸鋅溶液的方法主要有兩種，即先中和再置換、直接置換。為了保證濕法煉鋅的大流量生產，可以從中和劑的種類、加入量以及改善管路結晶問題等方面入手。針對置換后液過濾難的問題，本文提出在中和過程加入鋅精礦，改善置換后液的過濾，并對其機理進行探究。

1 實驗方法

取丹霞冶煉廠1 L ZPL液（硫酸濃度為18～25 g/L），加入一定量的中和劑（中和劑成分如表1所示），直至將溶液的硫酸濃度調整為5 g/L，在一定溫度下，反應0.5 h，過濾、洗滌、干燥;將中和反應的濾液加熱到85 ℃，加入2.5 g鋅粉，反應1.5 h，過濾、洗滌、干燥。

2 結果與討論

2.1 鋅精礦加入量的影響

取1 L ZPL液加熱到90 ℃，先加入13.57 g自產焙砂，再分別加入2.5 g、5 g、10 g鋅精礦，直至硫酸濃度為5 g/L，反應0.5 h后過濾溶液，將濾液加熱到85 ℃，加熱2.5 g中潤鋅粉，反應1.5 h，記錄過濾時間，鋅精礦加入量對過濾時間的影響見圖1，鋅精礦加入量對Al、Si、Fe3+濃度的影響見表2。從圖1可知，隨著鋅精礦的加入量越來越多，置換后液的過濾時間先縮短后增加，但總的來說，比不加鋅精礦的過濾性時間要短。從表2可知，從溶液中Al、Si、Fe3+的濃度來看，隨著鋅精礦的加入量不斷增多，F(xiàn)e3+濃度先減少后增加，Al濃度基本無明顯變化，Si濃度有上漲的趨勢，但增加量不大。由此可知，鋅精礦的加入能減少溶液中Fe3+的量，從而改善置換后液的過濾性能，但過量鋅精礦的加入也會引起Si濃度的增多，從而影響過濾性能。綜合考慮，1 L ZPL液中加入5 g鋅精礦即可。

2.2 鋅精礦加入順序的影響

在實際生產過程中發(fā)現(xiàn)，鋅精礦加入順序的不同，也會導致置換后液的過濾性能不一樣。因此，將對鋅精礦的加入順序對置換后液的過濾性進行分析。

取1 L ZPL液加熱到90 ℃，采取排列組合的方式加入13.57 g自產焙砂，2.5 g鋅精礦，直至硫酸濃度為5 g/L，反應0.5 h后過濾溶液，將濾液加熱到85 ℃，加熱2.5 g潤鋅粉，反應1.5 h，記錄過濾時間。鋅精礦加入順序的影響結果如表3所示。從表3可知，鋅精礦的加入順序不同，置換后液過濾時間不同;鋅精礦在中和劑之后加入，其過濾時間更短。從溶液中Al、Si、Fe3+的濃度來看，Al、Si濃度變化不大，而Fe3+濃度隨著鋅精礦加入順序的不同存在明顯差異，先加入鋅精礦Fe3+的濃度比后加入鋅精礦的濃度高，過濾時間長，這可能是由于未加焙砂前溶液的硫酸濃度較高，加入鋅精礦反應劇烈，鋅精礦所含的Fe3+溶出，導致溶液中Fe3+濃度有所升高，從而影響過濾。

將過濾完的置換后液靜置一晚，發(fā)現(xiàn)不加鋅精礦的置換后液杯底存在一層厚晶體，而加入鋅精礦的置換后液杯底的結晶很少，幾乎沒有。這可能是由于未反應的鋅精礦將溶液中的物質吸附進入渣相，降低溶液的離子強度，從而減少置換后液的結晶析出，改善置換后液的過濾性，降低溶液的結晶，進而實現(xiàn)大流量生產，并降低了清管頻次。

2.3 鋅精礦加入時溫度的影響

取1 L ZPL液加熱到80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃，先加入13.57 g自產焙砂，再分別加入5 g鋅精礦，直至硫酸濃度為5 g/L，反應0.5 h后過濾溶液，將濾液加熱到85 ℃，加熱2.5 g中潤鋅粉，反應1.5 h，記錄過濾時間，結果如圖2所示。從圖2可知，隨著中和反應溫度的不斷升高，置換后液的過濾性能先增強后減弱，中和溫度越高，參與反應的鋅精礦越多，鋅精礦中溶出的Si元素越多，過多的Si在置換過程中發(fā)生水解，從而影響其過濾性。中和溫度為85 ℃時，置換后液的過濾性能最優(yōu)。

2.4 加入鋅精礦對反應時間的影響

取1 L ZPL液加熱到85 ℃，先加入13.57 g自產焙砂，再分別加入5 g鋅精礦，直至硫酸濃度為5 g/L，分別反應0.25、0.5、0.75、1.0、1.5 h后，過濾溶液，將濾液加熱到85 ℃，加熱2.5 g中潤鋅粉，反應1.5 h，記錄過濾時間，結果如圖3所示。從圖3可知，加入鋅精礦后，隨著中和反應時間不斷增加，置換后液的過濾時間先縮短后保持不變。這主要是因為隨著中和反應不斷進行，當反應時間超過0.5 h，中和劑已反應完全，再增加反應時間，中和反應也不會進行，因此置換后液的過濾時間不會發(fā)生變化。

3 結論

在中和反映過程中加入鋅精礦，能減少Fe3+，從而有利于置換后液的過濾。

在中和反應溫度85℃、鋅精礦5 g/L、反應0.5 h的實驗條件下，置換后液過濾性能最優(yōu)。

參考文獻：

[1]梅熾，馬進.鉛鋅冶金學[M].北京：科學出版社，2003：377-381.

[2]姜劍.復雜硫化鋅精礦在氧壓浸出工藝生產中的研究[J].世界有色金屬，2020（18）：126-127.

[3]胡立.氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝探討[J].中國金屬通報，2020（17）：10-11.

[4]汪勝東，張登高，趙峰，等.置換渣酸洗多金屬分離富集研究[J].有色金屬（冶煉部分），2021（4）：11-13，27.

[5]饒帥，劉志強，王東興，等.從鋅置換渣中分段浸出鋅，鉛，鎵和鍺[J].中國有色金屬學報（英文版），2021（2）：555-564.

[6]邱建森.鋅粉置換工藝異常情況原因分析及對策措施[J].世界有色金屬，2020（22）：12-14.

[7]王振杰，劉洪波，彭偉，等.煉鋅置換渣提鍺試驗[J].有色金屬（冶煉部分），2020（9）：19-24.

[8]段毅.鋅鎘渣全濕法回收工藝的研究[J].有色冶金設計與研究，2020（2）：14-17.