碳酸钠碱洗脱除高铅氧化锌烟尘中的氟氯.pdf

2 0 1 5 年第1 期 有色金属 冶炼部分 h t ‘p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i 鹤n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 1 ．0 0 4 碳酸钠碱洗脱除高铅氧化锌烟尘中的氟氯 孙红燕1 ，孔馨1 ，森维2 ，易中周1 ，刘贵阳1 1 ．红河学院理学院，云南蒙自6 6 1 1 0 0 ；2 ．云南锡业股份有限公司，云南个旧6 6 1 0 0 0 摘要采用碳酸钠碱洗及碳酸钠与氢氧化钠搭配碱洗工艺对氧化锌烟尘进行脱除氟、脱氯的研究，结果 表明，在下述最佳工艺条件下氟、氯脱除率分别为3 1 ．1 1 ％和2 9 ．0 5 ％液固比6 1 、碱洗时间5 0m i n 、碱 洗温度6 0 ℃、配碱量9 ％、碳酸钠与氢氧化钠搭配比为1 l 。 关键词氧化锌烟尘；碱洗；脱氟；脱氯 中图分类号T F 8 1 3文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 1 一0 0 1 5 一0 3 R e m o V a lo fF l u o r i n ea n dC h l O r i n ef r o mH i g hL e a d - b e a r i n g Z i n cO x i d eD u s tw i t hS o d i u mC a r b o n a t eW a s h S U NH o n g y a n l ，K O N GX i n l ，S E NW e i 2 ，Y IZ h o n g z h o u l ，L I UG u i y a n 9 1 1 ．C o l i e g eo fS c i e n c e ，H o n g h eU n i v e r s i t y ，M e n g z i6 6 l l O O ，Y u n n a n ，C h i n a ； 2 ．Y u n n a nT i nC o m p a n yI 。i m i t e d ，G e j i u6 6 1 0 0 0 ，Y u n n a n ，C h i n a A b s t r a c t F l u o r i n ea n dc h l o r i n ew e r er e m o v e df r o mz i n co x i d ed u s tb ya l k a l i n ec l e a n i n gw i t hs o d i u m c a r b o n a t ea n dm i x t u r eo fs o d i u mc a r b o n a t ea n ds o d i u mh y d r o x i d er e s p e c t i v e l y ．T h er e s u l t ss h o wt h a t f l u o r i n ea n dc h l o r i n er e m o v a lr a t e sa r e3 1 ．1 1 ％a n d2 9 ．0 5 ％r e s p e c t i v e l yu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s i n c l u d i n gr a t i oo fl i q u i dt os o l i do f6 1 ，w a s h i n gt i m eo f5 0m i n ，t e m p e r a t u r eo f6 0 ℃，a n dd o s a g eo f a l k a l i n em i x t u r eo f9 ％w i t hr a t i oo fs o d i u mc a r b o n a t ea n ds o d i u mh y d r o x i d eo f1 1 ． K e yw o r d s z i n co x i d ed u s t ；a l k a l i n ec l e a n i n g ；d e f l u o r i n a t i o n ；d e c h l o r i d a t i o n 随着当前我国锌冶炼能力的不断扩大，对原料 的需求不断增加，而氧化锌烟尘等锌二次资源的综 合利用则可以缓解原料的紧缺[ 1 ‘3 ] 。 在湿法炼锌电解沉积锌的过程中，氟、氯是最有 害的杂质之一。电解液中的氯含量较高时，P b A g 合金阳极板的腐蚀速度明显加快，使得阴极锌含铅 量增加n ] 。氟能使锌在阴极板 铝板 上产生粘结现 象，不仅增加锌皮的剥离难度和铝板的消耗，而且还 会缩短阳极寿命。另外，氟还会对工人的工作环境 和身体健康∞罐1 造成影响。因此，氧化锌烟尘中氟、 氯元素的脱除b ’1 叫至关重要。 1 试验原料和过程 试验所用原料为云南某铅冶炼厂产出的高铅氧 化锌烟尘，含锌3 0 ％～5 0 ％、铅2 0 ％～3 0 ％、氯 o ．3 2 1 ％、氟O ．4 4 9 ％，样品粒度为一o ．2 5m m 。 试验在恒温、磁力搅拌条件下的高脚烧杯中进 行。按照预先设定的液固比加入所需体积的蒸馏水 到烧杯中，调节搅拌速率到一定的固定值，当反应温 度达到设定目标时，加入一定量的碱和2 0g 高铅氧 化锌烟尘。到达预定反应时间后停止搅拌。冷却至 室温后真空抽滤。碱洗液中氯的质量浓度用硫氰酸 收稿日期2 0 1 4 一0 8 0 1 基金项目云南省教育厅科学研究基金一般项目 2 0 1 3 Y 0 6 8 ；红河学院“化学”云南省硕士点建设学科开放基金 重点项目 H X Z l 3 0 8 作者简介孙红燕 1 9 8 3 一 ，女，河北邯郸人，硕士，讲师． 万方数据 1 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第1 期 铵法测定[ 1 1 ] ，氟的质量浓度用氟离子选择电极法测 定n 2 ] 。 2试验结果与讨论 2 ．1 碳酸钠用量的影响 固定条件碱洗温度6 0 ℃、碱洗时间3 0m i n 、 液固比8 1 ，碳酸钠用量 占烟尘量的比例 对氟氯 脱除效果的影响见图1 。 眯 褥 篷 婆 图1碳酸钠添加量对脱氟氯的影响 F i g ．1 E f f e c t0 fs o d i u mc a r b o n a t ed o s a g e o nr e m o v a lo ff l u o r i n a t ea n dc h I o r i n e 由图1 可知，脱氟氯效果随着碳酸钠用量的增 大一直增强。当用碳酸钠用量增加至9 ％时，脱氟 率增长趋势开始明显缓慢。要同时达到较好的脱 氟、脱氯效果，并考虑生产成本，碳酸钠的添加量选 择9 ％。 2 ．2 液固比的影响 固定条件碳酸钠添加量9 ％、碱洗温度6 0 ℃、 碱洗时间3 0m i n 。不同液固比时的氟氯脱除效果 如图2 所示。 从图2 可以看出，脱氟氯效果随着液固比的增 大而增大，但随着液固比的进一步增加，氯脱除率增 幅略有减小，综合考虑脱除氟、氯效果与后续溶液处 理等因素，液固比不宜太大，最佳的液固比为6 1 。 2 ．3 碱洗温度的影响 ． 固定条件碳酸钠添加量9 ％、液固比6 1 、碱 洗时间3 0m i n ，考察碱洗温度对氟氯脱除效果的影 响，结果如图3 所示。 由图3 可知，碱洗温度对脱氟的影响比氯大，当 从常温升至6 0 ℃左右时，脱氯和脱氟效果明显升 高。继续升高温度至8 0 ℃，脱氯率趋于稳定，而脱 氟率则略微增大。综合考虑到能耗，选择脱氟氯的 最佳温度为6 0 ℃。 零 碍 釜 婆 液固比 图2液固比对脱氟氯效果的影响 F i g ．2 E f f e c tO fr a t i OO fI i q u i dt Os O I i do n r e m o v a lo ff l u o r i n a t ea n dc h l o r i n e 图3碱洗温度对脱氟氯效果的影响 F i g ．3 E f f e c to ft e m p e r a t u r eo nr e m o v a l o ff l u o r i n a t ea n dc h I O r i n e 2 ．4 碱洗时间的影响 固定条件碳酸钠添加量9 ％、液固比6 1 、碱洗 温度6 0 ℃。不同碱洗时间的氟氯脱除效果见图4 。 图4 碱洗时间对脱氟氯效果的影响 F i g ．4 E f f e c to fw a s h i n gt i m eo nr e m o V a l o ff l u o r i n a t ea n dc h l o r i n e 万方数据 2 0 1 5 年第1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 7 图4 表明，随着碱洗时间的增长，脱氟氯效果持 续升高，当碱洗时间增至5 0m i n 时，脱氯率仍缓慢 增加，但脱氟率趋于平缓，考虑到成本因素，碱洗时 间确定为5 0m i n 。 2 ．5 碳酸钠和氢氧化钠配} 匕的影响 固定条件碱用量总和9 ％、液固比6 1 、碱洗 温度6 0 ℃、碱洗时间5 0m i n 。改变碱洗时碳酸钠 和氢氧化钠的配比，试验结果如图5 所示。 零 料 笾 凄 图5 碳酸钠和氢氧化钠配比对 脱氟氯效果的影响 F i g ．5 E f f e c t0 fr a t i Oo fs O d i u mc a r b o n a t ea n d s o d i u mh y d r o x i d eO nr e m o v a lO f n u o r i n a t ea n dc h l o r i n e 由图5 可见，脱氟氯效果随着碳酸钠与氢氧化 钠配比的减小而提高。当碳酸钠和氢氧化钠配比为 1 1 时，脱氯率达到最高值。综合考虑氟氯脱除效 果和生产成本，选定碳酸钠与氢氧化钠加入量之比 为1 1 。 2 ．6 验证试验 根据上述单因素试验结果，采用碱洗法脱除高 铅氧化锌烟尘中氟氯的最佳条件为碱用量9 ％ 碳 酸钠与氢氧化钠配比为1 1 、液固比6 1 、碱洗温 度6 0 ℃、碱洗时间5 0m i n 。在该条件下进行3 次验 证试验，结果表明，脱氟率和脱氯率平均值分别为 3 1 ．1 1 ％和2 9 ．0 5 ％。本试验所得脱氟氯效果较低 的原因可能是，氟和氯与高铅氧化锌烟尘中的铅形 成难溶于水的P b F 和P b C l ，碱洗时较难溶解。因 此下一步需对碱洗的反应机理进行系统研究。 3结论 采用碱洗法脱除高铅氧化锌烟尘中氟氯的最佳 条件为碱用量9 ％ 碳酸钠与氢氧化钠配比为 1 1 、液固比6 1 、碱洗温度6 0 ℃、碱洗时间5 0 m i n 。在最佳碱洗条件下，脱氟率和脱氯率分别达 3 1 ．1 1 ％和2 9 ．0 5 ％。 参考文献 [ 1 ] 王亚健，张利波，彭金辉，等．氧化锌烟尘脱氯技术研究 进展[ J ] ．矿冶，2 0 1 3 ，2 2 2 7 9 8 1 ． [ 2 ] 苏莎，陈海清．湿法炼锌中氟氯去除方法的研究[ J ] ．湖 南有色金属，2 0 1 3 ，2 9 1 4 0 一4 3 ． [ 3 ] 李义兵，杨超，王小军，等．氧化锌碱法脱氯工艺研究及 应用[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 5 9 8 ～l o o ． [ 4 ] 陈鹏．氧化锌碱法脱氯工艺研究[ J ] ．中国有色冶金， 2 0 1 3 ，4 2 1 4 4 5 6 ． [ 5 ] 陈均宁，黄金莲，白盈盈等．湿法碱洗脱除氧化锌烟尘中 氟氯新工艺[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 1 8 9 1 2 ． [ 6 ] 唐道文，毛小浩，黄碧芳，等．硫酸锌溶液中氟氯净化的 试验研究[ J ] ．贵州工业大学学报自然科学版，2 0 0 4 ，3 3 1 1 5 1 8 ． [ 7 ] 谢伟新．湿法炼锌电解锌溶液除氟的研究[ J ] ．广西民 族学院学报，1 9 9 6 ，2 2 2 6 3 0 ． [ 8 ] 申永强，李艳华，高峰，等．铜渣法除电解锌溶液中氯的 工艺研究[ J ] ．洛阳理工学院学报自然科学版，2 0 1 1 ，2 1 2 1 7 1 9 ． [ 9 ] 俞娟，杨洪英，李林波，等．全湿法炼锌系统中氟氯的影 响及脱除方法[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 6 1 7 2 1 ． [ 1 0 ] 王建芳，庄素凯，杨和平，等．从锌冶炼废渣中回收铟的 技术及生产实践[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 3 5 4 0 一4 3 ． [ 1 1 ] 邹晓勇，宋志红，陈民仁，等．离子交换法从硫酸锌溶液 中吸附氯的研究口] ．广州化工，2 0 0 9 ，3 7 8 1 4 5 1 4 7 ． [ 1 2 ] 张元福，陈家蓉，黄光裕，等．针铁矿法从氧化锌烟尘浸 出液中除氟氯的研究[ J ] ．湿法冶金，1 9 9 6 ，1 5 2 3 6 4 0 ． 万方数据