高鉛氧化鋅煙灰堿洗處理研究與生產(chǎn)實(shí)踐

熊衛(wèi)江，成世雄

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲，412004）

高鉛氧化鋅煙灰堿洗處理研究與生產(chǎn)實(shí)踐

熊衛(wèi)江，成世雄

（株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲，412004）

以高鉛氧化鋅為原料，采用碳酸鈉堿洗處理脫除氟氯，研究了影響堿洗脫氟氯效果的各個(gè)因素，并將研究成果成功應(yīng)用于生產(chǎn)。通過生產(chǎn)實(shí)踐表明，該處理工藝簡單、方便，脫F效率達(dá)到80%以上，脫Cl效率70%以上，為火法無法處理的高鉛氧化鋅煙塵脫氟氯摸索出了一條切實(shí)可行的途徑。

氧化鋅煙灰；堿洗；脫氟氯

某廠是一家集冶煉及產(chǎn)品加工為一體的大型有色金屬企業(yè)，鉛冶煉能力達(dá)10萬t／a，鋅冶煉能力達(dá)40萬t／a，40萬t鋅系統(tǒng)氧化鋅處理能力達(dá)到12萬t／a，銦綜合回收系統(tǒng)每年可回收精銦72 t。該廠于2013年2月投產(chǎn)運(yùn)行的基夫塞特直接煉鉛項(xiàng)目，采用的是在中國應(yīng)用不多真正一步煉鉛工藝，其產(chǎn)生的爐渣采用煙化爐火法處理，處理后的氧化鋅煙灰含有大量鉛、鋅、銦等有價(jià)金屬，具有綜合回收價(jià)值；但其中氟氯含量較高［1～3］，直接至氧化鋅系統(tǒng)濕法浸出時(shí)會大量進(jìn)入溶液，該溶液萃銦后的萃余液返回鋅系統(tǒng)時(shí)，會造成主系統(tǒng)溶液氟氯含量上升，導(dǎo)致電解陰、陽極板腐蝕嚴(yán)重［4～6］。因此，對基夫塞特?zé)掋U煙化爐氧化鋅必須進(jìn)行脫F、Cl處理。

目前，氧化鋅煙灰脫F、Cl一般采用火法多膛爐處理，但基夫塞特?zé)掋U煙化爐氧化鋅含鉛高、物料成分復(fù)雜，在爐內(nèi)將會產(chǎn)生大量爐結(jié)，同時(shí)煙氣系統(tǒng)也會堵塞嚴(yán)重，從而導(dǎo)致多膛爐生產(chǎn)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。針對以上情況，本試驗(yàn)研究采用堿洗法處理。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為基夫塞特?zé)掋U煙化爐氧化鋅，其主要成分含量見表1。

表1 基夫塞特?zé)掋U煙化爐氧化鋅成分%

2 試驗(yàn)原理

以純堿做堿洗劑，碳酸鈉與氧化鋅中可溶的氟氯化合物進(jìn)行反應(yīng)溶解于溶液中，通過壓濾使氟氯與鋅分離，達(dá)到從基夫賽特?zé)熁癄t氧化鋅中分離氟氯的目的；氧化鋅在堿性條件下與碳酸鈉生成堿式碳酸鋅，一般不會形成鋅酸鈉，因此鋅不會進(jìn)入溶液中。主要反應(yīng)式如下：

但實(shí)際上PbCl2微溶于水，反應(yīng)（3）基本很難反應(yīng)，當(dāng)氧化鋅中鉛高時(shí)，氯的脫除率一般會較低。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 NaCO3加入量對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響

在氧化鋅加入量為200 g、溫度60℃、液固比5∶1、反應(yīng)時(shí)間1 h的條件下，考察不同NaCO3的加入量對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響，其試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，增加NaCO3的加入量有利于F、Cl脫除，但當(dāng)NaCO3加入量超過15 g以后，脫F、Cl效果增加不明顯，從綜合經(jīng)濟(jì)考慮，選擇15 g（終點(diǎn)pH＝10左右）較為合適。

圖1 碳酸鈉加入量對堿洗效果影響

3.2 液固比（質(zhì)量體積比）對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響

在氧化鋅加入量為200 g、溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間1 h、NaCO3的加入量為15 g的條件下，考察不同液固比對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響，其試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 液固比對堿洗效果的影響

從圖2可知，液固比太低不利于堿洗過程F和Cl脫除，當(dāng)液固比上升至5∶1以后，F(xiàn)、Cl脫除效果上升不明顯，綜合F、Cl的脫除效果及體積控制問題，選液固比為5∶1為最佳工藝條件。

3.3 溫度對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響

在氧化鋅加入量為200 g、液固比為5∶1、反應(yīng)時(shí)間1 h、NaCO3的加入量為15 g的條件下，考察溫度對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響，其試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 溫度對堿洗效果的影響

從圖3可知，溫度對氧化鋅中F的脫除效果影響大，對Cl脫除效果影響較小。故綜合過程F和Cl的脫除效果及生產(chǎn)實(shí)際，選溫度為75℃為最佳工藝條件。

3.4 反應(yīng)時(shí)間對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響

在氧化鋅加入量為200 g、液固比為5∶1、溫度75℃、NaCO3的加入量為15 g的條件下，考察反應(yīng)時(shí)間對堿洗過程F、Cl脫除效果的影響，其試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 反應(yīng)時(shí)間對堿洗效果的影響

從圖4可以看出，反應(yīng)時(shí)間太短不利于氧化鋅中F的脫除，綜合過程F和Cl的脫除效果，選2 h為最佳反應(yīng)時(shí)間。

3.5 最優(yōu)條件結(jié)果分析

從以上單因素試驗(yàn)結(jié)果分析可知，200 g布袋氧化鋅在NaCO3的加入量為15 g、溫度為75℃、液固比為5∶1、時(shí)間2 h的條件下堿洗，脫F效率68.3%，脫Cl效率72.8%，但一次堿洗渣含F(xiàn)仍高達(dá)0.06%，含Cl高達(dá)0.07%，因此如果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐非常有必要對一次堿洗渣進(jìn)行二次堿洗。

3.6 二次堿洗試驗(yàn)

在前面條件試驗(yàn)的較優(yōu)條件下，對一次堿洗渣進(jìn)行了二次堿洗試驗(yàn)，并考察了不同純堿加入量調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH對脫F、Cl效果的影響，其試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 二次堿洗試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知在通過調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH＝10以上，通過二次堿洗后脫F、Cl效率均可達(dá)到82%以上。

3.7 閉路循環(huán)驗(yàn)證試驗(yàn)

為減少純堿消耗及新水用量，對基夫塞特?zé)掋U煙化爐氧化鋅進(jìn)行了二段逆流堿洗閉路循環(huán)驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖5所示。

圖5 閉路循環(huán)試驗(yàn)流程圖

試驗(yàn)條件為：布袋氧化鋅200 g，溫度為75℃、液固比為5∶1、時(shí)間2 h，純堿調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH＝10，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 閉路循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果%

從表3可知，通過二次堿洗后渣含F(xiàn)降低到0.03%左右、含Cl降低到0.045%左右，脫F效率平均83.66%，脫Cl效率平均82.34%，與單因素最優(yōu)條件二段堿洗試驗(yàn)結(jié)果比較接近。

4 高鉛氧化鋅堿洗處理生產(chǎn)實(shí)踐

根據(jù)以上試驗(yàn)研究，該廠于2014年9月建成了日均處理60 t高鉛氧化鋅的堿洗項(xiàng)目并投入試生產(chǎn)，經(jīng)過數(shù)月工藝操作摸索及相關(guān)設(shè)備調(diào)整，堿洗月處理量及脫F效率基本達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，其中2014年10月～2015年3月生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 氧化鋅堿洗生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)

從表4可以看出，前3個(gè)月由于設(shè)備故障需整改及人員操作不熟練等原因，堿洗脫F效率略低于試驗(yàn)水平，后3個(gè)月脫F效率全部在85%以上，但脫Cl效率平均在71%左右，與試驗(yàn)水平有一定差距，初步分析原因與氧化鋅含鉛變化有較大關(guān)系，據(jù)相關(guān)研究表明［7～10］，當(dāng)氧化鋅含鉛高時(shí)，氯與高鉛氧化鋅中的鉛形成難溶于水的PbCl2，堿洗時(shí)較難溶解，但高鉛氧化鋅堿洗月處理量已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值。

5 結(jié) 論

試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐表明，基夫塞特?zé)掋U煙化爐氧化鋅采用碳酸鈉堿洗處理，工藝簡單，操作方便，脫F效率能達(dá)到80%以上，脫Cl效率70%以上，為火法無法處理的高鉛氧化鋅煙塵脫氟氯摸索出了一條切實(shí)可行的途徑。

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The Processing Research and Production Practice of High Lead Zinc Oxide Cigarette Ash W ash by Alkali

XIONGWei-jiang，CHENG Shi-xiong
（Zhuzhou Smelter Group Co.，Ltd.，Zhuzhou 412004，China）

This article with high lead zinc oxide as raw material，using caustic washing processing of removing fluorine chlorine，sodium carbonate was studied，the factors that influence the effect of alkaline wash to take off the fluorine chlorine and research achievement has been successfully applied in production.The production practice shows that the process is simple and convenient，to take off the F efficiency more then 80%，to take off the Cl efficiency more than 70%，which grope out a feasible way for the high lead zinc oxide dust off fluorine chlorine that is unable to process by fire way.

zinc oxide ash；alkaliwash；remove fluorine and chlorine

TF803.2＋5

A

1003－5540（2017）01－0038－03

2016－11－28

熊衛(wèi)江（1985－），男，工程師，主要從事濕法冶煉生產(chǎn)技術(shù)管理。