新型無機除雜藥劑在濕法煉鋅凈化工段的研究與應用

甄勇

（四環鋅鍺科技股份有限公司，四川 漢源 625300）

關鍵字：濕法煉鋅；深度凈化；鈷返溶；鎘返溶；新型無機藥劑

1 背景

1.1 濕法煉鋅中中浸上清硫酸鋅溶液含銅、鎘、鈷等雜質元素，這些金屬雜質元素對濕法煉鋅電解造成極大影響，需要通過凈化工藝將這幾種金屬雜質元素除去。

一般情況下凈化工藝分為三段凈化：一段加鋅粉置換去除溶液中的銅、鎘元素；二段加鋅粉和除鈷劑置換去除溶液中的鈷元素；三段加鋅粉掃除溶液中的殘余雜質元素。三段凈化后的硫酸鋅溶液行業中稱為新液，其中的雜質元素達到相應指標后方可進入硫酸鋅電解系統，進行硫酸鋅電解。

1.2 在濕法煉鋅浸出液中，鎘、銅等元素很容易用鋅粉置換下去，但是采取常規鋅粉置換很難將鈷、鍺等金屬元素置換下去。

硫酸鋅浸出液凈化工段一個重要的目的就是去除鈷鍺等雜質，其現階段國內濕法煉鋅企業常規方法一般有兩種：

（1）采用銻鹽、硫酸銅聯合添加劑加鋅粉做凈化劑多段凈化高溫除鈷，工藝條件為80℃以上反應2小時。這套工藝條件的優點為工藝比較成熟、操作比較簡單；缺點為鋅粉加入量大成本較高、鈷返溶比較頻繁、硫酸鋅液體指標穩定性較差、且凈化渣處理工藝流程較長操作比較困難。

（2）采用有機試劑沉淀法除鈷，有機試劑沉淀法主要包括黃藥沉淀除鈷和α-亞硝基β-萘酚沉淀除鈷。有機試劑沉淀除鈷法的優點是工藝比較成熟、除鈷比較穩定；其缺點為系統硫酸鋅溶液中殘余有機物需要使用活性炭吸附去除，成本較高，除鈷后液后續處理比較困難，且產出的沉鈷渣品位不高、處理比較困難。

綜合上述兩種方法的優缺點，國內某濕法煉鋅廠通過和外協單位某研究院共同經過長期考察和研發，配制成新型除鈷添加劑，聯合鋅粉對硫酸鋅溶液對鈷元素進行置換，以達到硫酸鋅溶液中鈷元素的深度凈化。有操作簡單，工藝穩定，凈化渣處理比較簡單且凈化渣鋅、鎘、鈷等金屬回收較為徹底，經濟利潤擴大化等效果。

2 新型無機藥劑凈化除雜工業生產實踐

2.1 生產工藝流程圖

2018年5月某廠在濕法煉鋅凈化工段開始進行此新型無機藥劑凈化除雜生產實踐。工藝流程分為三段連續凈化：

（1）一段凈化在70℃—75℃條件下加鋅粉2kg/m3反應60min后過濾除銅鎘，一段凈化后液中Cd≤100mg/L、Cu≤5mg/L為合格；

（2）根據一段凈化后液中的鈷、鎘含量添加電解廢液、鋅粉、新型無機除雜藥劑，鋅粉加入量（重量）：（單位體積溶液中鈷含量×1.1+單位體積溶液中鎘含量×0.65）×1.2；

新型除鈷藥劑加入量（重量）：單位體積溶液中鈷含量×2.8；

電解廢液的加入量（體積量）：1.5×鋅粉加入量/電解廢液中硫酸濃度。

二段凈化在75℃—80℃條件下反應90min后過濾，二段凈化后液中Co≤0.8mg/L、Ge≤0.5mg/L為合格；

（3）二段凈化后液在自然溫度條件下加鋅粉1kg/m3進行清除溶液中殘余的雜質元素，三段凈化反應60min，后液Cd≤ 1mg/L、Cu≤ 0.5mg/L、Co≤ 0.5mg/L、Ge≤0.3mg/L為合格。

其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 新型無機藥劑凈化除雜生產工藝流程圖

2.2 生產情況

某廠從2018年5月開始進行新無機藥劑凈化除雜生產實踐，生產中凈化前液為中浸上清液，其成分：Zn：145g/L～155g/L，Cu：400mg/L～600mg/L，Cd：400mg/L～600mg/L，Co：20mg/L～40mg/L，Ge：2mg/L～5mg/L，Sb：0.08mg/L～0.14mg/L.

圖2 生產現場陰極鋅

無機除雜藥劑的配制濃度為500g/L。

表4為生產數據統計表：

表4數據可以看出，通過一段凈化加鋅粉除銅鎘，二段凈化添加無機除雜藥劑、鋅粉除雜，三段凈化加鋅粉清掃殘余雜質的工藝流程可以達到以下生產效果：

表4 凈化生產數據統計表 mg/L

（1）二段凈化后液可以將鈷控制在1.0mg/L以下，銅控制在0.5mg/L以下，鍺控制在0.04mg/L以下，鎘控制在1.2mg/L以下，銻控制在0.09mg/L以下；

（2）三段凈化可以將鈷控制在0.3mg/L以下，銅控制在0.3mg/L以下，鍺控制在0.03mg/L以下，鎘控制在0.4mg/L以下，銻控制在0.06mg/L以下，達到濕法煉鋅硫酸鋅溶液深度凈化的效果；

（3）生產所產的三段凈化后液直接進入硫酸鋅電積車間進行鋅電積，電積系統中槽電壓、直流電耗、槽溫正常，陰極鋅板面平整、致密性好，陰極鋅現場圖見圖2：

3 總結

3.1 通過凈化生產試驗結果可知：①二段凈化后液可以將鈷控制在1.0mg/L以下，銅控制在0.5mg/L以下，鍺控制在0.04mg/L以下，鎘控制在1.2mg/L以下，銻控制在0.09mg/L以下；②三段凈化可以將鈷控制在0.3mg/L以下，銅控制在0.3mg/L以下，鍺控制在0.03mg/L以下，鎘控制在0.4mg/L以下，銻控制在0.06mg/L以下，達到濕法煉鋅硫酸鋅溶液深度凈化的效果。

3.2 從生產實踐可知，無論生產條件的控制還是輔料單耗還是凈化渣的處理，新型無機除雜藥劑配合鋅粉去除濕法煉鋅中浸上清液中雜質的工藝流程都優于傳統的銻鹽鋅粉凈化除雜工藝、有機藥劑配合鋅粉除雜工藝