分散剂在有色冶金中的工业化应用.pdf

2 2 q -固有色冶金 A 卷生产实践篇 重金属 分散剂在有色冶金 中的工业化应用 孙明生， 沙 涛， 刘德祥 ， 黄敬挺 巴彦淖尔紫金有色金属有限公司， 内蒙古 巴彦淖尔0 1 5 5 4 3 l摘要 】 利 用分散 剂将仅 一 亚硝基p 一 萘酚钴 渣制成钴渣 浆进行燃烧 ， 通过试 验得 出最佳 的工 艺操作 条 件 ， 燃 烧后 的钴 渣含 C o 在 4 0 ％以上。该工 艺具有燃烧 完全、 绿 色环保 、 产物渣含钴 高等特 点。 关键词】 钴渣 ； 成浆 ； 分散 剂； 燃烧 【 中图分类号] T F 8 1 6 [ 文献标识码] B [ 文章编号】 1 6 7 2 6 1 0 3 2 0 1 1 0 5 0 0 2 2 0 3 U 日 IJ吾 分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水 性两种相反性质的界 面活性剂 ， 可均一分散那些难 于溶解于液体的无机 、 有机颜料的固体颗粒 ， 同时也 能防止固体颗粒沉降和凝聚 ， 形成安定悬浮液所需 的药剂 。它 的作用机理是 吸附于固体颗粒 的表面 ， 使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。目前分散剂主要 用于锅炉水煤浆 ， 水煤浆可以用在燃油电站锅炉 、 工 业锅炉和各种工业窑炉 ， 是一种新型、 清洁的代油燃 料 ， 具有燃烧效果好 、 环保效果 明显等优点 ， 应用越 来越广泛。 1 钴渣 的性质 内蒙古 巴彦淖尔紫金锌冶炼综合回收工序采用 一 萘酚 除钴 ， 每年产仅 一 亚硝基 p 一 萘 酚钴 渣 8 0 0 0 t 左右 ， 其钴 的含量 在 5 ％左右 ， 主要 杂质元素 为z n 、 F e 、 C u 、 C d 、 N i ， 同时还含有大量 的有机物 。仅 一 亚硝 基 B 一 萘酚钴非常稳定 ， 不能被任 何有机物萃取 ， 任 何酸 、 碱也不能将其分解。 一 亚硝基B 一 萘酚钴的结构式为 ◇ 。 P 【 J l l l t，。 W W 可 以看 出 ， 三个 一 亚硝基 B 一 萘酚与一个 钴结 【 作 者简介 ] 孙明生 1 9 7 8 一 ， 男 ， 山东省荷泽市人 ， 工程 师 ， 主要从事 有色金属冶炼技术研 究和现场管理工作 。 f 收稿 日期] 2 0 1 0 0 9 2 1 [ 修订 日期] 2 0 1 0 1 1 - 0 6 合 。C o O键 能 3 6 8 k J ／ m o l ， C H 一 N O的键 能 为 2 1 5 ． 5 k J ／ to o l ， 在一定 的能量下使碳碳 键 、 碳 氧键 、 钻 氧键 及碳氮键破坏 ， C、 N、 O元素分解为不同的化合物挥 发 ， 钴则 与氧结合成稳定的氧化物。钴在仅 一 亚硝基 B 一 萘酚钴 中的百分比为 1 0 ． 2 5 ％， 其它元素 c、 H、 O、 N 则 占近 9 0 ％。对钴渣进行煅烧 ， 有机物 即燃烧分解 ， 钴渣体积大大减少 ， 剩余 固体物质全部为金属氧化 物 ， 便于钴的回收。 钴渣的粒度较小 ， 4 5 m以下 占8 5 ％以上 ， d 一 业 硝基B 一 萘酚钴渣的热值为2 3 8 6 5 k J ／ k g 左右， 如果采 用常规的有色金属冶炼燃烧设备 ， 存在投资 比较大 、 环境恶劣 、 燃尽率较低 、 能耗大等问题 。为此提出了 仅 一 亚硝基 8 一 萘酚钴渣水煤浆式浆化燃烧 ， 并进行 了 系统的试验研究 。 2 钴渣成浆试 验 2 ． 1 原料和设备 试验原料 综合 回收工序所产的钻渣 ， 主要成分 为 ％ Z n 1 ． 8 9 ， F e 3 ． 0 7 ， C o 6 ． 1 2 ， H O 4 1 ． 1 3 。特制 的分散剂 A。 试验设备 1 5 0 0 mmx 1 2 0 0 mm搅拌槽 ， 1 台 ， 搅拌功率 5 k W。 2 ． 2 试 验方 法 制备浆体的一项关键技术就是要确定粒度和粒 度级配 ， 试验室研究成浆特性一般采用干法制浆 ， 即 用磨制的粗细两种样 品的不同配比进行堆积效率计 算并通过制浆试验确定制浆的最佳粒度级配。由于 钴 渣样 已经很 细 ， 一 4 5 m 占到 8 7 ． 7 ％， 所 以成浆 时 不需进行磨矿 ， 只需进行成浆分散剂筛选和流变性 测试 。 2 0 1 1 年 1 0月 第 5期 孙明生等 分散剂在有色冶金中的工业化应用 2 3 本试验采用干法制浆 ， 用干的钴渣样配以适量 的水并添加少量分散剂制备成浆体 ， 通过成浆试验 筛选 适合 的分散 剂 分 散剂种 类 和相应药 剂 的用 量1 ， 再 以此分散剂进行钴渣成浆性试验研究 ， 以确 定钴渣成浆的最低分散剂用量。 2 ． 3 浆体流变特性和稳定性的测试方法 浆体 的流变性采用专用 的粘度计测定 ， 考察剪 切速率为 1 0 0 s 时的表观粘度和相应 的流变 图， 根 据测定 的浓度 、 表观粘度和流变图判断浆体 的流变 特性 。 浆体 的稳定性用观察法和棒插法测定 ， 将一定 量均匀的浆体试样置于容器中， 在规定条件下静置2 周。 2 ． 4 试 验 结果 根据分散剂筛选 的结果 ， 选用浓度 为 5 0 ％的分 散剂 A， 在不同分散剂用量下进行成浆试验 ， 然后测 试钴渣浆 的粘度 ， 考察其流变性 ， 并将制备的钴渣浆 密封在容器 中， 静置 7 d 后 ， 观察并测定浆体 的静置 稳定性。 表 1 为钴渣成浆试验结果 ， 表 2 为钴渣浆粘度测 试 记 录。 表 1 钴渣成浆试验结果 可 以看 出 选用 分散剂 A， 钴 渣的成浆性 能 良 好 ， 用量 为 4 ‰ 时可 以制备 出流动性 很好 的浆 体 。 剪切速率为 1 0 0 S 时 ， 其表观粘度仅为 3 9 6 m P a S 。 图 1 为分散剂 A浓度 5 0 ％、 用量分别为 4 ％ o 、 5 ‰ 时制备的钴渣浆的流变图。 将制备的浆体密闭在容器中静置一定时间后 ， 观察并测试其稳定性 ， 测试结果 钴渣浆的稳定性很 好 ， 不沉淀 ， 有微量析水 ， 不需要添加任何稳定剂浆 体 可保存 1 周 以上不发生沉淀 ， 而且具有很好 的流 动性。 钴渣样成浆性试验研究结果表 明 一 亚硝基p 一 萘酚钴渣采用分散剂 A进行成浆 ， 成浆性 良好 ， 可得 到剪切速率为 1 0 0 s ～、 表观粘度小于5 0 0 m P a s 的 钴浆。此外 ， 浆体的稳定性很好 ， 钴渣浆不添加任何 稳定剂的情况下 ， 在密闭的容器中保存 7 d以上不发 表 2 钴渣浆粘度测试记录 越 舞 吕 图 1 钴渣浆体流变图 生沉淀 ， 而且具有很好的流动性 。 3 钴浆燃烧试验 钴浆燃烧试验考察制成的钴渣浆的着火点及着 火温度 ， 分析燃烧后 的钴渣成分 。试验在某单位 的 工业锅炉 匕 进行， 配有7 ． 5 k W螺杆泵 1 台， 专用喷枪 1 个。 2 4 中固 有色冶 金 A卷生产实践篇 重金属 把提前制备好的钻浆通过螺杆泵并拌有0 ． 5 MP a 压缩 空气喷入温度 6 0 0 q C 的炉 内 ， 炉 内温度 2 0 m i n 左 右即可上升 1 2 0 0 o C 左右 ， 之后基本恒温 ， 连续燃 烧 ， 燃烧后 的钴渣为黑色粉末状 ， 取样分析 ， 其成分 表 3 。 表 3 燃烧后的钴渣成分分析 ％ 从表 3 可 以看 出， 燃 烧后的钴渣含钻在 4 0 ％以 ，钴富集近 1 0 倍 ， 其它杂质也有富集 ， 而锌并没有 成倍 富集 ， 主要是锌在 9 0 0 o C 以上挥发 。 钴浆燃烧试验表 明 一 亚硝基B 一 萘酚钴渣浆在 6 0 0℃左右即可着火 ， 着火温度可迅速升到 1 2 0 0℃ 左右 ， 能够稳定着火 ， 并有较好的燃烧特性和较高的 燃烧效率 ， 燃烧后钴渣中的钴为金属氧化物 ， 含钴在 4 0 ％以上且 着火后 的钴渣 为粉末状 ， 说明燃烧 的非 常完全 ， 高品位 的钴为后续处理带来了便利 ， 便于钴 的 回收 4 结论 1 添加分散剂浆化燃烧钴渣 ， 由于不增加任何 热源 ， 运行成本非常低 ， 设备及丁艺流程简单 ， 低能 耗 、 低成本。 2 由于属于浆式焙烧 ， 避免了常规焙烧现场粉 尘飞扬 的恶劣环境 ， 具有绿色环保 ， 产品纯度 高 、 金 属回收率高等特点。 内蒙 巴彦 淖尔紫 金在试 验 的基础 上 ， 建成 r 3 0 0 t ／ a 金属钴 的钴浆燃烧炉窑生产线 ， 已连续生产 金属钴近 5 0 t ， 至今 系统 运行平稳。分散剂在有色 冶金行业成功应用 ， 开创 了新的冶炼焙烧工艺， 其具 有一定的示范作用 ， 在冶炼行业 中具有广阔的应用 空 间 。 [ 参考文献] [ 1 ] 赵 天从 ． 重金属冶金学 上册 【 M】 ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 8 1 ． [ 2 ] 北京 有色冶金设计研究总 院等编 ．重有 色金属冶炼设计手册 铅 锌铋卷[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 6 ． 【 3 ] 林 河成． 从 钻催 化剂 废料 中回收 氧化钻 的研 究 l J l l世 界有色 金 属 ， 1 9 9 8 ． 9 1 9 2 2 ． 【 4 ] 詹隆． 中国水煤浆技术 的发展l J l煤 炭科学技术． 1 9 9 6 ， 2 4 4 1 0 1 3 [ 5 ] 马玉峰等水 煤浆燃烧技术及其发展l J l 洁净煤技术． 2 0 0 3 ， 9 3 J 1 一 l 7 I ndu s t r i a l a ppl i c a t i o n o f di s pe r s a nt i n no n f e r r o u s me t a l l ur g y S UN Mi n g s h e n g ， S HA T a o ， L I U De - x i a n g ， HUANG J i n g t i n g Ab s t r a c t Co b a l t s l u r r y wa s p r e p a r e d w i t h s l a g o f 一 n i t r o s o a n d B n a p h t h o l c o b a l t f o r b u r n i n g u s i n g d i s p e r s a n t ， t h e o p t i ma l p r o c e s s o p e r a t i n g c o n d i t i o n wa s o bt a i n e d b a s e d o n t e s t ，a n d o v e r 40 ％ Co c o n t e n t wa s c o n t a i n e d i n t h e b ur ne d c o ba l t s l a g ．The pr o c e s s h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s l i ke c o mpl e t e b u r n i ng ，e n v i r o n me nt f r i e n d l y ，h i g h c o b a l t c o n t e n t i n p r o d u c e d s l a g a n d S O o n． Ke y wor ds c o b a l t s l a g ；s l u r r y ；di s p e r s a nt ；b u r n 、 护 驰宏会泽铅锌技改工程项 目预计年底试车 云南驰宏锌锗股份有 限公司会泽 1 6 万 t ／ a 铅锌技改工程项 目， 目前正在紧张的施 ， 预计今年年底进入 试车阶段 。 该 1 _ 程项 目是 2 0 0 8 年云南省 2 0 个重点工程之一 ， 建设规模为 6 万 t ／ a 粗铅 、 1 O 万 t ／ a 电锌 、 2 4 万t ／ a 硫酸及 3 0万t ／ a 渣综合处理 。项 目于 2 0 1 0 年 1 月 1 0日正式进入施工阶段 。经过紧张的施工 ， 截止 目前 ， 锌系统各单 位 1 程全面施工 ， 各 车间工段已进入 没备安装 阶段 ， 总降和整流机室 已有两 台4 0 0 0 0 k V A整流变压器安装 就位； 铅系统部分主体结构施工已完成， 进入钢结构施工和设备安装阶段 ， 其余部分正在抓紧基础施T ， 艾 萨炉进入制作安装阶段 ； 硫酸系统 已完成 5 0 0 0t 酸罐制作和安装。整个工程项 目大部分主体结构施工 已完 成 ， 正进入设备安装 阶段 ， 预计今年年底进入试车阶段 。