湿法炼锌过程中镁脱除的研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年6 期1 3 湿法炼锌过程中镁脱除的研究 张博亚1 ，王吉坤2 1 ．昆明理工大学材料与墙盎工程学院，云南昆明6 5 0 0 9 3 ；z ．云南冶盎集团总公司，云南昆骢6 5 0 0 5 1 摘要根据某湿法炼锌厂的原料特点，在大量试验工作的基础上，提出一条行之有效的工艺藏程来船决 杂质镁对系统的影响，它易于和现有生产系统相结合，易于实现工业化． 关键词废电船液；酸洗；高镁锌精矿} 除镬 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 0 7 0 6 - - 0 0 1 3 - - 0 3 R e s e a r c ho nM a g n e s i u mR e m o v i n gf r o mZ i n cH y d r o m e t a I l u r g i c a lP r o c e s s Z H A N GB c - y a l 。W A N GJ i k u n 2 1 ．K u n m i n gU n i v c r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u a m i n g6 5 0 0 9 3 ．C h i M I z ．Y u n n B n M e t s U u f 日e a l G r o u p ．K u n m i n g6 5 0 0 5 1 ．C h l 口e A b s t r a c t As p e c i a lm e t h o do fr e m o v i n gm a g n e s i u mf r o mt h ez i n ch y d r o m e t a l l u r g i c a lp r o c e s si sr e s e a r c h e d b a s e do nt h em a t e r i a lq u a l i t yo fo n eh 刊r o m e t a l l u r g i c a ] z i n cf a c t o r ya n dal o to fr e s e a r c hw o r k ．T h ep T o c e 5 i se a s i l yc o m b i n e dw i t he x i s t i n gp r o c e d u r e s ． K e y w o r d s W a s t ee l e c t r o l y t e ；W a s h e dw i t hv i t r i o l ；H i g hm a g n e s i u mz i n cc o n c e n t r a t e ，M a g n e s i u mr e m o v i n g 湿法炼锌溶液中镁的来源有两部分一部分是 从原料锌精矿中带人，占大部分；另部分是从锌湿 法冶炼过程的辅助材料带人，占一小部分。对镁的 脱除方法可以分为2 大类一是在焙烧前脱除镁，当 硫化锌精矿含M g 量 ／0 ．6 ％时，采用稀硫酸洗涤法 除M g ，使M g 以M g S O 。进人到洗涤液中排除，这 种方法能有效地除去硫化锌精矿中的镁} 另一类是 对溶液集中起来进行冷却除镁。目前已知的排镁方 法有 1 中和沉锌排镁珐； 2 锌精矿酸洗排镁法； 3 氟化物沉锌排镁法； 4 浓缩结晶分离镁法I 5 高效萃取剂分离锌和镁法。这些工艺方法均提出了 经济合理的流程，通过工艺条件的控制使电解液中 的含镁量控制在较低的水平。各种工艺方法均有其 优缺点，根据精矿中镁的赋存方式及工艺要求而异。 本试验根据某电锌厂现有流程的特点及自有和外购 锌精矿的特点，提出了一种较为合理的解决流程中 含镁高的特色工艺。 作者由介张博亚 1 9 7 2 一 ．女．胰西省兴平市 ．在读博士 1 试验原料及原则工艺流程 试验中所使用的原料来自某湿法炼锌工厂．该 厂的原料一部分为自产锌精矿．光谱分析结果 ％ Z n 1 0 、A 10 ．3 、S i0 ．1 、G e0 ．1 、M g3 ．0 、P h3 ～1 0 ， F e3 ．0 ，C a 1 0 、C u l 、C d 1 ，古镁量较高 试验样 品古M g1 ．2 5 ％ 。物相分析结果 “ ；内锌矿 7 7 ．0 2 、方铅矿4 ．5 l 、硫化铁 1 ．0 0 、白云石9 ．5 0 、方 解石6 ．8 7 、其它1 ．0 0 ；男一部分为外购锌精矿．含 M g0 ．4 3 8 ％。该厂的配矿比例为外购矿一自产矿 1 2 ～3 ，随着自产矿比例的增大，镁在流程中 迅速积累，电解液含镁巴高达3 3 ～3 6g ／L ，硫酸镁 从低温净液到电解系统的工艺设备和管道中大量结 晶析出，每月必须彻底清理一次结晶，不但严重影响 工艺流程的通畅，而且造成锌回收率低，电流效率低 等问题，极大影响了生产的正常运行和降低了企业 的经济效益。这个问题同时也是困扰各大锌冶炼厂 万方数据 1 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年6 期 家的问题，因此研究控制锌电解液中镁离子浓度的 相关工艺技术研究就显得格外重要和有意义。 从原料的特点及试验研究．提出的原则工艺流 程如图1 所示。 1 _ f 丽雨惹 回9 】m l n 圈 厂] 酉王 匹巫习 厂] 滤谴 外排 图1 原则工艺流程图 F i g ．1 T h et e c h n i c a lf l o ws h e e t 自产锌精矿中镁的赋存状态为C a M g C O a 2 ， 在进行锌精矿的焙烧过程中被焙解成M g O ，在随后 的浸出过程与硫酸作用生成M g S O ‘。由于闪锌矿 锌占总锌的9 9 ．1 8 “几乎不溶于硫酸，白云石镁占 总镁的9 9 ．1 3 ％易溶于硫酸．这种矿型使用酸洗排 镁法将十分有效。通过试验验证后，将该厂的高镁 锌精矿单独处理，再辅以对部分溶液中和沉锌后排 镁．两种方案有机结合，可望形成解决该电锌厂流程 镁高问题的最佳工艺方案。 采用硫酸溶液酸洗精矿发生的主要反应如下 M g C 0 8 H 2 S O I M g S O 。 H 2 0 C q M g O H 2 S O , M g S O { 4 - H 2 0 试验酸洗用废电解液为依照该电锌厂废电解液 含镁离子达到正常值 最低限是1 2g ／L 时的成分 人工配置而成。原料来自该厂。采用大功率机械搅 拌器，电炉加热．并用真空抽滤机过滤。每次试验用 料量为1 0 0g 。 2 结果及讨论 酸洗除镁试验都是在常温条件下进行的，依使 用的酸洗溶液不同，分两种方法进行。第一．使用硫 酸溶液常温酸洗，考察终酸、酸洗时间、液固比、洗涤 方式对锌镁酸洗提出率的影响；酸洗得到的溶液返 回又进行锌精矿酸洗，考察经三次循环后溶液中锌 镁的积累对脱镁效果的影响；考察酸洗矿浆直接加 石灰中和再过滤对脱镁效果的影响。第二，采用上 述第一种方法确定的试验条件用废电解液常温酸 洗，考察含有较高锌镁离子的溶液对锌镁酸洗浸出 率的影响；并考察该酸洗矿浆直接加石灰中和再过 滤对脱镁效果的影响。锌精矿酸洗矿浆的终点p H 控制在3 ～3 ．5 左右，溶液中的锌离子浓度在3g ／L 左右．必须进行中和处理，一方面，将溶液中的锌沉 积加以回收；另一方面，使酸洗溶液的p H 达到6 ～ 8 ，方能排放。试验考察酸洗溶液酸洗矿浆不经过 滤，直接加石灰中和对锌浸出率和脱镁效果的影响。 试验结果见表1 。 表1 酸洗试验条件殛结果 T a b l e1T h ec o n d i t i o n sa n dr e s u l to fv i t r i o lw a s h e de x p e r i m e n t s 从表1 试验数据可见，酸洗液固比对镁的脱除 率有一定的影响，洗涤方式对镁的脱除率的影响很 大，酸洗矿浆采用过滤后淋洗，镁脱除率可达 9 5 ．0 “。可见，淋洗比搅拌还可增加镁脱除率4 个 百分点。酸洗矿浆加石灰直接中和．锌的提出率可 降到1 ％左右；但镁的脱除率迅速降低，采用酸洗矿 竽 哥 型 万方数据 有色金属 冶炼都分 2 0 0 7 年6 期 1 5 浆直接中和时，应严格控制中和终点p H 在7 以下， 这样，既可使镁的脱除率达到8 0 ％以上，叉可使酸 洗溶液的锌离子浓度降至1g ／L 以下，即锌的损失 率 1 “，同时还可以减少一道过滤工序，由于石灰 用量很小，因此酸洗精矿量增加亦很少，对精矿的质 量不会有太大的影响。 从试验7 ～8 可以看出，在试验条件下用废电解 液酸洗可以达到极佳的脱镁效果；酸洗矿浆加石灰 直接中和沉锌结果表明，虽中和终点p H 已高达 7 ．0 ，但沉锌效果并不理想，酸洗液中残留的锌离子 浓度仍然很高；同时精矿的脱镁效果极差。通过大 量试验发现，废电解液酸洗得到的高锌高镁矿浆不 适于直接中和沉锌，须经过滤后再中和沉锌。 3 成本核算 经计算，按照所提出的工艺流程每排1t 镁损 失0 ．1 2 6t 锌，与自然结晶排镁时锌的损失比较为 每结晶排除li t 镁损失锌0 ．6 7 1t 。因此，酸洗排镁 可以减少的锌损失量为 该厂数值 2 4 3 ．6t ／a ．按 照目前锌的市场价格计算，每年可减少损失约6 0 0 万元左右，因此酸洗排镁的经济技术效益是非常显 著的． 4 结论 在大量试验工作的基础上提出的工艺流程是可 行的，该工艺容易与现有生产流程结合，易于实现工 业化。该方法用含镁较高的废电解液脱除自产锌精 矿中的镁，能经济和有效地解决该电锌厂存在的镁 对工艺流程和技术经济指标造成的严重影响，使流 程中的镁含量保持在较低的水平。其优点有三一 是采用废电解液酸洗排镁法能使流程中的镁开路， 减少镁在设备及管道等处的结晶．溶液及浸出矿浆 的黏度降低，液周分离较易，同时能保证工艺流程的 通畅．提高锌锭的质量，减少锌的损失。二是如果保 持流程中镁含量在较低水平，锌电积液的电阻降低， 可以降低槽电压，提高电流效率，降低电耗。三是从 成本上来看，若采用此方法除镁，可以大大降低成 本，获得较好的经济效益，每年可以为该厂节约资金 6 0 0 万元。随着生产规模的逐年扩大，锌年产量的 持续上升，其经济效益更为明显。 参考文靛 【1 ] 梅光贵，王锥润．羁敬元，等．湿法炼锌学[ M ] ．长抄中 南大学出版社，2 0 0 1 ． [ 2 ] 杨景．湿法琼锌过程中钙镬结晶的危害及对策[ J ] ．株冶 科技．2 0 0 l 1 1 ；l 一5 ． [ 3 ] 事洪桂．郑请远．张启修．等．湿法冶金学E M ] ．长抄中 南太学出版社，2 0 0 2 ． [ 4 ] 重有色金屑冶炼设计手册编委会．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 5 ． 万方数据