硫酸锌溶液锑盐净化工艺改造实践.pdf

2 2 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年4 期 硫酸锌溶液锑盐净化工艺改造实践 蒋学先1 ，唐罡2 ，何贵香1 1 ．桂林理工大学南宁分校，南宁5 3 0 0 0 1 ；2 ．柳州华锡集团来宾冶炼厂，来宾5 4 6 1 1 5 摘要某厂锌系统投产初期由于新液中A s 、S b 、C o 等主要杂质含量偏高，影响锌电解生产，通过对净化 工艺流程的改造，在降低锌粉单耗的同时，优化了新液质量，使锌电解生产步人正轨。 关键词湿法炼锌；溶液净化；锑盐法 中图分类号T F 8 1 3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 0 0 4 一0 0 2 2 一0 3 R e c o n s t r u c t i O nP r a c t i c eo ft h eP u r i f i c a t i o nP r o c e s s f o rZ i n cS u l f a t eS o l u t i o nw i t hA n t i m o n yT r i o x i d e J I A N GX u e - x i a n l ，T A N GG a n 9 2 ，H EG u i x i a n 9 1 1 ，G u i l i nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g ya tN a n n i n g ．N a n n i n g5 3 0 0 0 1 ，C h i n a ； 2 ．L a i b i nS m e l t e r ，H u a x iG r o u p 。L i u z h o u5 4 6 1 1 5 。C h i n a A b s t r a c t I nt h ep r o d u c t i o ns y s t e mo fam e t a l l u r g i c a lp l a n t ，h i g hi m p u r i t i e sc o n c e n t r a t i o ni ni n i t i a lZ n S 0 4 s o l u t i o n ，w h i c hi n c l u d e sA s ，S b ，C o ，e ta l ，w i l ll e a dt ot h ep o o re l e c t r o l y t i ce f f i c i e n c yo ft h eZ np r o d u c t ． W eh a v ep r o v e dt h a tb yo p t i m i z i n gt h ep u r i f i c a t i o np r o c e s s ，Z n S 0 4s o l u t i o nq u a l i t yw a si m p r o v e dd r a m a t i c a l l yw i t hal o w e rZ np o w d e rc o n s u m p t i o n ，w h i c he n s u r e st h ee l e c t r o d e p o s i tp r o c e s so nt r a c k ． K e y w o r d s H y d r o m e t a l l u r g yf o rz i n cm e t a l ；S o l u t i o nP u r i f i c a t i o n ；A n t i m o n yt r i o x i d em e t h o d 广西某厂是集锡、锌、铟冶炼为一体的综合性冶 炼厂，其中黄钾铁矾法沉铁连续浸出炼锌生产线于 2 0 0 3 年建成投产，设计能力为年产电锌5 万吨。锌 系统投产之初，净液工序采用的是三段顺向高温锑 盐净化工艺，所产出的新液杂质含量波动大，质量不 稳定，锌粉单耗极高，锌电积过程烧板频繁，导致产 量一直无法达到设计规模，生产成本居高不下。为 此，该厂通过流程整改，将净化工艺改造为四段逆向 高温锑盐工艺流程，实现了中上清液的深度净化，使 锌电解生产步入正轨。 1硫酸锌溶液的净化方法 湿法炼锌中，硫酸锌溶液净化的主要方法有锑 盐净化法、砷盐净化法、黄药法、p 奈酚法等。黄药 净化法效果一般，试剂昂贵，成本高，且药剂本身恶 臭，恶化劳动环境；p 奈酚法的净化效果虽好，但反 作者简介蒋学先 1 9 7 2 一 ，男．广西平乐人，讲师． 应过剩的肛奈酚对电解的电流效率不利，必须用活 性炭吸附残余试剂，且试剂价格昂贵，故采用这两种 方法的厂家不多。砷盐净化法虽具有效果好、成本 低的特点，但因其在净化过程中产生剧毒气体 H 。A s ，故在国内较少采用。锑盐净化法具有工艺成 熟，安全、净化效果好等特点，为世界各湿法炼锌厂 家广泛采用。L I o 锑盐净化流程有顺向和逆向两种。顺向流程的 操作温度是由高温走向低温，先高温除钴镍铜镉，再 低温除残镉，其净化效果好，锌粉消耗低，但镉、钴不 能分别回收，并且镉工段必须重新除钴，工序增多。 逆向流程则是由低温走向到高温，先低温除铜隔，再 高温除钴镍，其净化效果好，新液中杂质含量低，产 品质量和电积电效均能达到满意的效果，同时镉、钴 可以分别回收，但消耗较多的蒸汽，生产过程往往受 升温速度制约。[ 2 ] 根据溶液杂质含量的不同，净化流 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年4 期 2 3 程可有二段、三段和四段之分。 2 原三段高温锑盐净化工艺存在问题 的分析 2 ．1 工艺流程 原工艺流程见图1 。 送锌电解 图1改进前净化工艺流程 墩11 l 鼍p r o c e s sf l o ws h e e tb e f o r e 阳哪吲b r I 晌 2 ．2 各段工艺条件及溶液主要杂质含量 表1 - - 2 表1净化工序各段工艺条件 T a b l e1 T e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n si ne a c hs t a g e o fp u r l f i c a t i o np r o c e s s e s 工序一段二段 三段 温度／℃8 5 ～9 0 6 5 ～7 5 5 0 ～6 0 流量／ m 3 h _ 1 5 0 ～8 0 5 0 ～8 05 0 ～8 0 时间／m i n 1 2 01 0 06 0 ～1 0 0 一壁塑整堑[ 堕竺整壅 立一 表2 净化工序各段溶液主要杂质含量 T a b l e2M a i nc o n t e n to fi m p u r i t i e si n e a c hs o l u t i o n ／ m g L - 1 工序 A sS bC uC dC o 中上清 1 ．5 ～2 ．00 ．4 一1 ．07 0 0 ～8 0 07 0 0 ～12 0 02 ．o ～4 ．5 一净后液0 ．0 8 ～O ．1 20 ．1 ～0 ．1 51 0 0 ～1 5 0 2 5 0 ～5 5 01 ．5 3 ．5 二净后液0 ．0 8 ～O ．1 0 0 ．0 8 0 ．1 05 0 7 0 2 0 ～1 0 0 1 ．O 一1 ．5 三净后液 新液 O ．0 8 ～0 ．1 0 0 ．0 8 ～0 ．1 0 0 ．6 O ．80 ．6 0 ．8 2 ．3 存在的问题分析 该厂锌系统的原料来源于广西南丹某矿，其精 矿组成为 ％ P b0 ．7 4 、C u0 ．4 9 、C d0 ．3 5 ～O ．4 0 、 A s0 ．3 3 、S b 0 ．3 9 、C o0 ．0 0 6 5 、Z n4 5 ．6 ，由于矿中 A s 、S b 、C u 、C d 含量较高，因此所产出的中上清液中 A s 、S b 、C u 、C d 的含量也很高。原设计考虑到A s 、 S b 、C o 对锌电积过程危害较大，故采用一段高温锌 粉、二段中温锑盐的方法，以达到深度除A s 、S b 、C o 的目的，但是却忽略了C d 对净化过程的影响，造成 净化效果不佳，影响生产。 C d 在4 0 ～5 0 “ C 存在同素异形体的转变点，当 温度过高时，C d 会返溶。从表2 可以看出，由于一 段净化采用高温净化，虽然加入大量的锌粉，但是 A s 、S b 、C d 除去率只有5 0 ％左右，C o 的除去率还不 到3 0 ％，大量的锌粉在C d 不断的被置换一反溶一 再置换的过程中浪费了，造成锌耗较大；在二段净化 中虽然加入了锑盐和过量的锌粉，但是由于前液中 还有高达3 0 0m g ／L 的C d ，导致反应槽中存在大量 的C d 渣，影响了锌粉及锑盐的活性，所以也无法达 到深度除A s 、S b 、C o 的效果。 由于流程选择不合理，虽然锌粉单耗远高于国 内同类厂家，却不能获得良好除杂效果。锌电积过 程表现出A s 、S b 、C o 综合烧板特征明显，电锌产量 低、电耗高。 3四段高温锑盐净化工艺的应用 针对各段溶液中C d 的含量高会影响到净化除 A s 、S b 、C o 的效果这种情况，该厂调整了净化工艺 流程，增加了一段低温预除C u 、C d 工序，在高温除 A s 、S b 、C o 、N i 前预先除去C u 、C d ，以减少C d 在高 温段中的反溶，减少C d 对后续工序的影响，并将流 程由顺向改为逆向。调整后的工艺流程如图2 所 示，各段工艺条件及溶液主要杂质含量见表3 ～5 。 通过表3 、表4 可以看出，在一段低温净化中只 需加入2 倍理论用量的锌粉即可将中上清中的C u 、 C d 除去9 5 ％以上，经过低温预除C u 、C d 之后，高温 段和中温段在加锑盐的条件下可实现A s 、S b 、C o 的 深度净化。该厂通过将净化工艺由三段顺向高温锑 盐净化流程改为四段逆向高温锑盐净化工艺之后， 在降低锌粉单耗的情况下产出了常规杂质指标优于 国内同类厂家的新液，锌电积效果非常理想，电耗明 显下降，生产全面步人正轨，产量达到了月产电锌 45 0 0t 的设计规模。 万方数据 2 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年4 期 图2 改进后净化工艺流程 F i g ．2 T h ep r o c e s sf l o ws h e e ta f t e r r e c o n s t r u c t i o n 表3 净化工序各段工艺条件 T a b l e3 T e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n si ne a c h s t a g eo fp u r i f i c a t i o np r o c e s s e s 表4 净化工序各段溶液主要杂质含量 T a b l e4M a i nc o n t e n to fi m p u r i t i e si n e a c hs o l u t i o n ／ m g L - 1 表5 国内某些工厂净化后新液成分 T a b l e5P u r i f i e dZ n S O , s o l u t i o nc o m p o n e n ti n s o m ef a c t o r i e so fC h i n a ／ m g L - 1 4结论 1 经过工艺改造，将三段顺向改为四段逆向工 艺流程，所产出的新液杂质含量较低，实现了对中上 清液的深度净化，满足了锌电解对锌液的要求，使锌 电解生产步入正轨； 2 在工业生产中，C d 2 的存在会使锌粉置换 除A s 、S b 、C o 变得困难，要实现深度除A s 、S b 、C o 必须先除去溶液中的C d 2 ； 3 考虑到C d 2 在高温下容易发生反溶，在除 C d 2 的时候，溶液温度一般应控制在5 5 - - - 6 0 ℃。 参考文献 E 1 ] 李向东．硫酸锌溶液锑盐净化除钻工艺的优化[ J ] ．湖 南有色金属，2 0 0 4 ，2 0 4 2 4 ． [ 2 ] 韩锋．硫酸锌溶液锑盐净化存在的问题及改进措施E J ] ． 有色冶炼，1 9 9 8 5 3 4 3 5 ． 万方数据