鋅浮渣循環(huán)利用除鎘的探索研究

楊曉冬，張新智，楊金勇

（中銅云南金鼎鋅業(yè)有限公司，云南 怒江 673200）

國內(nèi)濕法煉鋅的鋅浮渣再利用問題，一直以來都是鋅冶煉企業(yè)研究的核心問題，在“青山綠水就是金山銀山”和“無廢城市”的發(fā)展理念基礎(chǔ)上，如何處理好低品位氧化鋅礦濕法煉鋅品位持續(xù)降低后，鋅浮渣的循環(huán)再利用是極為迫切和亟待解決的技術(shù)難題。中銅云南金鼎鋅業(yè)有限公司針對這一技術(shù)瓶頸，經(jīng)過多次技術(shù)論證、課題研究和工業(yè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了鋅浮渣在凈化除鎘中國的循環(huán)利用價(jià)值，可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

中銅云南金鼎鋅業(yè)有限公司第二冶煉廠，鋅錠生產(chǎn)能力達(dá)10萬噸/年。在濕法煉鋅的后段陰極鋅熔鑄制成鋅錠時(shí)，會(huì)產(chǎn)出一定數(shù)量的鋅浮渣，鋅浮渣的產(chǎn)出率一般為2.5～3.0%之間，由于渣量較大且含鋅較高，含鋅量大于80%。廠里已設(shè)鋅浮渣4級篩分系統(tǒng)，1級篩下物粒度為1.7～4.75mm、2級篩下物粒度為0.85～1.7mm、3級篩下物粒度為0.5～0.85mm、4級篩下物粒度為＜0.5mm；長期以來，廠里回收利用1級篩分的篩上物部分，約占7.3%。為了提高有價(jià)金屬的直收率、增加公司經(jīng)濟(jì)效益，需要對鋅浮渣的細(xì)粒級部分進(jìn)行綜合回收利用，結(jié)合廠里的實(shí)際情況，考慮將鋅浮渣1～2級篩下物進(jìn)行破碎，達(dá)到3級篩分粒度技術(shù)要求，再用酸性溶液浸出氧化鋅部分；浸出渣的金屬鋅部分采用水洗工藝，再返回到凈化工序替代部分鋅粉除鎘。為實(shí)現(xiàn)該方案的可行性，廠里在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了多次相關(guān)實(shí)驗(yàn)，綜合酸量、溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對鋅浮渣氧化部分浸出的影響變化，探索浸出渣的用量及反應(yīng)時(shí)間對凈化除鎘的作業(yè)過程影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)方法

取生產(chǎn)中鋅浮渣篩分系統(tǒng)3-4級篩下物和廢電解液，在實(shí)驗(yàn)室中按不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行酸性溶液浸出；分別加入不同量的廢電解液、浸出時(shí)間及浸出溫度，探究各個(gè)條件下鋅浮渣中氧化鋅部分的浸出效率。浸出結(jié)束后進(jìn)行液固分離，濾渣水洗后與鋅粉按不同比例投入置換除鎘，分析除鎘后溶液雜質(zhì)元素，分析細(xì)粒級鋅浮渣浸出渣替代部分凈化鋅粉的可行性。

表1 鋅浮渣成分化學(xué)分析

表2 除鎘前液成分化學(xué)分析

表3 廢解液成分化學(xué)分析

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同量廢電解液對鋅浮渣浸出的影響

取表1中的鋅浮渣1000g與表3中廢電解液，分別按1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10的比例進(jìn)行攪拌浸出，浸出時(shí)間設(shè)定60min、浸出溫度50℃，之后對其進(jìn)行抽濾，溶液取樣分析，濾渣水洗后稱重。

表4 不同量廢電解液對鋅浮渣浸出的影響

由渣重可以分析得出，鋅浮渣與廢電解液比例達(dá)1:5時(shí)，可將鋅浮渣中氯化鋅及氧化鋅部分浸出。

2.2 不同浸出溫度對鋅浮渣浸出的影響

取表1中的鋅浮渣1000g與表3中廢電解液，按1:5比例進(jìn)行攪拌浸出，浸出時(shí)間設(shè)定60min，浸出溫度分別取本地常溫23℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃，之后對其進(jìn)行抽濾，濾渣水洗后稱重。

表5 不同浸出溫度對鋅浮渣浸出的影響

由渣重可以分析得出，在時(shí)間充足的條件下，浸出溫度對鋅浮渣中氧化鋅部分浸出影響不大。

2.3 不同浸出時(shí)間對鋅浮渣浸出的影響

取表1中的鋅浮渣1000g與表3中廢電解液，按1:5比例進(jìn)行攪拌浸出，浸出溫度分別取本地常溫23℃，浸出 時(shí) 間 設(shè) 定15min、30min、45min、60min、75min、90min、105min、120min，之后對其進(jìn)行抽濾，濾渣水洗后稱重。

表6 不同浸出時(shí)間對鋅浮渣浸出的影響

由渣重可以分析得出，隨著浸出時(shí)間的延長，鋅浮渣中氧化鋅部分被完全浸出后主要反應(yīng)為金屬鋅與廢電解液之間的反應(yīng)，且反應(yīng)較慢。

2.4 除鎘后液分析

取以上實(shí)驗(yàn)抽濾水洗渣并分析，分析后模擬生產(chǎn)工藝控制條件：除鎘作業(yè)時(shí)間90min，作業(yè)溫度50℃～55℃；金屬鋅與鋅粉總量按生產(chǎn)比例投入表2除鎘前液中，進(jìn)行置換除鎘，其中金屬鋅按生產(chǎn)比例的有效鋅部分10%依次遞增，作業(yè)終點(diǎn)抽濾取樣分析溶液雜質(zhì)元素。

表7 除鎘后液分析

由除鎘后液成分化學(xué)分析可以看出，金屬鋅替代鋅粉置換除鎘確實(shí)可行。

3 結(jié)論

（1）鋅浮渣在滿足作業(yè)時(shí)間60min后，采用常溫作業(yè)，廢電解液與鋅浮渣的比例控制在5：1時(shí)，有較好的浸出效果；

（2）鋅浮渣浸出后進(jìn)行水洗抽濾，渣替代鋅粉置換除鎘起到了具有較好的實(shí)踐效果；

（3）鋅浮渣循環(huán)利用鋅粉置換除鎘是廠里進(jìn)行工業(yè)化推廣的科技成果，一定能給公司帶來資源節(jié)約與二次資源循環(huán)利用的新發(fā)展。