提高鋅冶煉直收率的方法探索

胡學文

（巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015543）

早在20世紀初，這兩種方法便被應用到工業(yè)生產(chǎn)之中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)保要求的提高，冶煉鋅的方法也在不斷改善和完善。電爐鋅粉作為電解鋅必不可少的一種原料，使用工頻感應電爐對鋅進行冶煉具有金屬直收率、熱效率頗高的優(yōu)點，同時該方法產(chǎn)渣率較低，并且耗能較低，當下我國內(nèi)濕法對鋅進行冶煉的行業(yè)中在熔鑄過程中極大一部分都是用工頻感應電爐作為冶煉鋅片的設備。冶煉鋅的方法包括火法冶煉鋅和濕法冶煉鋅兩種，這兩種方法應用十分廣泛。本文主要分析提高鋅冶煉直收率的方法，希望可以為相關(guān)行業(yè)工作者提供借鑒。

1 基本概況

感應電爐在電流熱效應的輔助作用下會形成很多熱能導致固體金屬鋅在450℃～500℃的高溫條件下發(fā)生融化。由于爐膛內(nèi)的鋅液上方氣體空間中具有一些濃度十分高的氧化氣體，這些氣體的氧成分約為五分之一。在熔化環(huán)節(jié)中鋅片顯然具有氧化耗費能量的現(xiàn)象。鋅發(fā)生氧化時在固態(tài)氧化鋅的形態(tài)下，被放置在煉渣中，或者在發(fā)生氧化時以氣體形態(tài)的形式被放置在爐蓋打開時所出現(xiàn)的高溫煙氣之中，這樣也會導致鋅冶煉的直收率大大下滑，不僅可能會致使能源的消耗變得愈發(fā)嚴重和經(jīng)濟效益的持續(xù)下滑，更會對生態(tài)環(huán)境帶來諸多不利影響[1]。所以，目前對于提高鋅冶煉的直收率的重視度越來越高，因為只有以此才能減少對生態(tài)的不良影響，該項技術(shù)對于工頻爐鋅冶煉來說十分重要。

過往的濕法鋅冶煉方法中，在氧化焙燒方法的輔助下硫化鋅精礦中才能取出硫，進而導致硫化物在氧化的作用下變成金屬氧化物，為硫化物的浸出提供了捷徑，在焙燒環(huán)節(jié)中，硫所形成的二氧化硫煙氣會被完全傳送到制酸車間，在車間中不斷產(chǎn)出硫酸。一些工廠使用的全濕法冶煉鋅方法較為先進，在這一方法下，硫化鋅精礦不需要焙燒作用便能完全增壓析出。在析出環(huán)節(jié)中，很大一部分硫都會變化為硫酸素被輸送到二段析出的鋅渣之中，浸出渣在分離作用下會產(chǎn)生硫磺，今兒就會有效防止二氧化硫氣體對周邊環(huán)境的污染[2]。工廠熔鋅在繼續(xù)進行的過程中，冶煉鋅的直收率缺乏一定的穩(wěn)定性，所以對鋅產(chǎn)量形成直接影響，鋅產(chǎn)量無法達到標準水平。在不斷地探索之下，工廠調(diào)節(jié)基數(shù)，完善設備，當下鋅產(chǎn)量已經(jīng)能夠達到標準水平，并且鋅直收率也得到了有效的提高。

2 加大對制熔鑄工藝技術(shù)參數(shù)的把控

熔鑄組成部分同陰極鋅片相比較為疏散，主要表現(xiàn)在返熔較為顯著的陰極鋅片，它的浮渣產(chǎn)出量卻非常之少。導致這一現(xiàn)象的主要原因為在進行冶煉時，對于電解方法中參數(shù)設置的不當，從而導致氫離子出現(xiàn)強烈放電現(xiàn)象，形成較為疏散的海綿狀物體。這類疏散、多孔的物體中的氫氣、水分含量較大，進入爐內(nèi)之后不可能完全都沉沒在鋅液體中，如果和火焰形成了直接的接觸，那么對鋅片進行冶煉會出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，致使鋅浮渣的大量增加。本文以某公司金屬鋅熔鑄的生產(chǎn)記錄和工頻感應電爐的運行狀況為例，進而展開分析，得出結(jié)論為只要穩(wěn)定控制好每一部門的工藝操作過程和詳細參數(shù)，便會使浮渣的析出率持續(xù)下滑，進而達到提升鋅直收率的目標。

在對于澆鑄溫度控制方面，生產(chǎn)部門的工作人員應該遵循冶鑄機的具體生產(chǎn)流程，加強和電控部門工作人員的交流和溝通，確保將鋅液燒鑄的溫度保持在450℃～500℃之間，可以使鋅液氧化率降低，防止鋅錠側(cè)方出現(xiàn)冷隔層，對于鋅錠的冷卻具有推動作用。

在對于把控燒鑄溫度方面，主要方法為維持鋅片熔化的溫度早450℃～500℃之間，降低鋅液的氧化鋅。使用少量多次的方法放置材料，放置材料為80mm～100mm厚的陰極鋅片，保證爐內(nèi)鋅液持續(xù)保持在900mm，防止由于進料缺乏時效性致使爐溫改變幅度較大的現(xiàn)象。在將陰極鋅片投入到爐中之前，在烘料平臺進行大約8h的烘烤。

如果水分較多，應適當增加烘烤時間并且將鋅片放于過濾水分的架子上，待其全部干燥，該過程能夠有效避免因為溫差較大而出現(xiàn)的“放炮”現(xiàn)象，對爐襯的不良影響較大。

在對于控制抗渣溫度方面上，依據(jù)爐內(nèi)渣層的具體厚度，進行頻率為1h1次的攪拌工作，將溫度維持在480℃～500℃之間。假如溫度過高會致使鋅液氧化嚴重，假如溫度過低則會致使渣液的隔離不徹底，會將很多鋅帶出。將鋅錠的物理形態(tài)及質(zhì)量提升能夠有效降低返熔率。增加鋅片之前，依據(jù)鋅片的化學特性對澆鑄液體合理配置十分重要。在具體運轉(zhuǎn)過程中嚴格禁止具有鐵、銅、鋁的物質(zhì)進入爐內(nèi)，致使化學成分超過標準水平，確保鋅能夠檢驗達標，同時也使電量的損耗降至最低。同樣也應調(diào)控好鋅錠冷卻水的高度。得到鋅錠表層氧化膜時，要盡量消除渣滓，避免裂紋和冷隔層的出現(xiàn)，嚴格控制鋅錠質(zhì)量，進而達到降低返熔率，防止因為鋅錠再次澆鑄而出現(xiàn)的鋅液氧化現(xiàn)象。

3 加強二次浸出

在二次浸出的環(huán)節(jié)中，可以增加浸出劑的酸性、溫度和攪拌的力度，可以有效提高二次浸出的鋅質(zhì)量分數(shù)，增加鋅冶煉直收率。浸出劑的酸性會對鋅的浸出率產(chǎn)生決定性影響。如果酸性較差，那么鋅也無法得到有效溶解，如果酸性較強，那么則會導致雜質(zhì)溶解量的增加以及成本的大幅提高。在具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，應將酸度維持在120g/L～200g/L之間，能夠達到徹底溶解鋅的效果。

增加浸出過程溫度能夠加速固液反應分子和離子的熱運動，同時還能達到減少擴散層厚度的效果。如果環(huán)境具有一定的酸性，反應溫度會提高，鋅的浸出率也會隨之增加。在作業(yè)過程中，與蒸汽壓力和生產(chǎn)供需要求相結(jié)合，可以適當?shù)脑黾咏鰷囟龋瑥?5℃提高至90℃～95℃。在進行攪拌處理時，攪拌的強度應與酸度和溫度呈正相關(guān)關(guān)系，后兩者的增加前者的強度也應隨之提高。化學反應的速率遠遠大于擴散的速率，在一定程度上，如果化學反映的速率超過了擴散速率，應該嚴格把控浸出過程中的擴散速率，增加攪拌的速度，這樣可以有效加強全部溶液的析出過程，對于化學反映的進行有推動作用。在具體的作業(yè)流程中，應該對機械的攪拌速率進行嚴格調(diào)控，設置參數(shù)為每分鐘90r，浸出渣中鋅的質(zhì)量分數(shù)同浸出渣的液體質(zhì)量體積比關(guān)系密切，二者對于化學成分的擴散速率有較大的影響。如果液體及固體的質(zhì)量體積比較低，那么浸出也無法達到預期水平。如果液體及固體的質(zhì)量體積比較高，那么則會使硫酸的消耗變大。因此，合理調(diào)控液體及固體的質(zhì)量體積比，這對于生產(chǎn)的順利完成十分重要。再生產(chǎn)的過程中，最為合理的調(diào)整參數(shù)為將液體及固體的質(zhì)量體積比調(diào)至12：1。

4 結(jié)語

本文對提高鋅冶煉直收率的方法進行分析，主要包括嚴格把控熔鑄工藝技術(shù)參數(shù)，加強二次浸出兩部分。以工頻感應電爐的冶煉需求為前提，與金屬鋅的冶煉方式相結(jié)合，合理調(diào)整其冶煉的直收率和產(chǎn)量。在實際冶煉過程中，應該根據(jù)實際情況對溫度、工作強度、酸度進行合適調(diào)整，這樣才能有效提高鋅冶煉直收率。