改善置換后液過(guò)濾性的方法

改善置換后液過(guò)濾性的方法

王剛摘要：置換后液過(guò)濾性能的好壞，會(huì)影響濕法煉鋅的大流量生產(chǎn)能力。針對(duì)置換后液過(guò)濾困難、運(yùn)輸管道結(jié)晶嚴(yán)重等問(wèn)題，在中和過(guò)程中加入鋅精礦，改善置換后液的過(guò)濾性，緩解運(yùn)輸管道的結(jié)晶現(xiàn)象。Key：濕法煉鋅;鋅精礦;過(guò)濾;置換后液Abstract：Thefiltrationperformanceofthereplacementsolutionwillaffectthelargeflowproductionofzinchydro-metallurgy.Inordertosolvetheproblemsofdifficultfiltrationandseriouscrystallizationintransportationpipelineafterreplacement，zincconcentratewasaddedinneutralizationprocesstoimprovethefilterabilityofreplacementliquidandalleviatethecrystallizationintransportationpipeline.Keywords：zinchydrometallurgy;zincconcentrate;filtration;replacementfluid隨著國(guó)家的環(huán)保政策不斷加強(qiáng)，之前作為主流的煉鋅方法——火法煉鋅因環(huán)保問(wèn)題，逐步被濕法煉鋅所取代[1]。但是，濕法煉鋅相對(duì)火法煉鋅的處理能力較小，除了受反應(yīng)釜處理能力的影響，還受中置換環(huán)節(jié)過(guò)濾性的影響。為了保證濕法煉鋅的大流量生產(chǎn)，在反應(yīng)釜處理能力不變的情況下，需要改善置換渣的過(guò)濾性能[2-3]。影響濕法煉鋅大流量生產(chǎn)的因素為：元素（如Fe3+、Al、Si）的水解，形成的膠狀物堵塞濾布，造成過(guò)濾困難[4-6];溶液析出晶體嚴(yán)重，板框出液口、管道堵塞，影響置換后液的傳輸[7-8];現(xiàn)有的處理硫酸鋅溶液的方法主要有兩種，即先中和再置換、直接置換。為了保證濕法煉鋅的大流量生產(chǎn)，可以從中和劑的種類、加入量以及改善管路結(jié)晶問(wèn)題等方面入手。針對(duì)置換后液過(guò)濾難的問(wèn)題，本文提出在中和過(guò)程加入鋅精礦，改善置換后液的過(guò)濾，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行探究。1實(shí)驗(yàn)方法取丹霞冶煉廠1LZPL液（硫酸濃度為18～25g/L），加入一定量的中和劑（中和劑成分如表1所示），直至將溶液的硫酸濃度調(diào)整為5g/L，在一定溫度下，反應(yīng)0.5h，過(guò)濾、洗滌、干燥;將中和反應(yīng)的濾液加熱到85℃，加入2.5g鋅粉，反應(yīng)1.5h，過(guò)濾、洗滌、干燥。2結(jié)果與討論2.1鋅精礦加入量的影響取1LZPL液加熱到90℃，先加入13.57g自產(chǎn)焙砂，再分別加入2.5g、5g、10g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，反應(yīng)0.5h后過(guò)濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g中潤(rùn)鋅粉，反應(yīng)1.5h，記錄過(guò)濾時(shí)間，鋅精礦加入量對(duì)過(guò)濾時(shí)間的影響見(jiàn)圖1，鋅精礦加入量對(duì)Al、Si、Fe3+濃度的影響見(jiàn)表2。從圖1可知，隨著鋅精礦的加入量越來(lái)越多，置換后液的過(guò)濾時(shí)間先縮短后增加，但總的來(lái)說(shuō)，比不加鋅精礦的過(guò)濾性時(shí)間要短。從表2可知，從溶液中Al、Si、Fe3+的濃度來(lái)看，隨著鋅精礦的加入量不斷增多，F(xiàn)e3+濃度先減少后增加，Al濃度基本無(wú)明顯變化，Si濃度有上漲的趨勢(shì)，但增加量不大。由此可知，鋅精礦的加入能減少溶液中Fe3+的量，從而改善置換后液的過(guò)濾性能，但過(guò)量鋅精礦的加入也會(huì)引起Si濃度的增多，從而影響過(guò)濾性能。綜合考慮，1LZPL液中加入5g鋅精礦即可。2.2鋅精礦加入順序的影響在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，鋅精礦加入順序的不同，也會(huì)導(dǎo)致置換后液的過(guò)濾性能不一樣。因此，將對(duì)鋅精礦的加入順序?qū)χ脫Q后液的過(guò)濾性進(jìn)行分析。取1LZPL液加熱到90℃，采取排列組合的方式加入13.57g自產(chǎn)焙砂，2.5g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，反應(yīng)0.5h后過(guò)濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g潤(rùn)鋅粉，反應(yīng)1.5h，記錄過(guò)濾時(shí)間。鋅精礦加入順序的影響結(jié)果如表3所示。從表3可知，鋅精礦的加入順序不同，置換后液過(guò)濾時(shí)間不同;鋅精礦在中和劑之后加入，其過(guò)濾時(shí)間更短。從溶液中Al、Si、Fe3+的濃度來(lái)看，Al、Si濃度變化不大，而Fe3+濃度隨著鋅精礦加入順序的不同存在明顯差異，先加入鋅精礦Fe3+的濃度比后加入鋅精礦的濃度高，過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)，這可能是由于未加焙砂前溶液的硫酸濃度較高，加入鋅精礦反應(yīng)劇烈，鋅精礦所含的Fe3+溶出，導(dǎo)致溶液中Fe3+濃度有所升高，從而影響過(guò)濾。將過(guò)濾完的置換后液靜置一晚，發(fā)現(xiàn)不加鋅精礦的置換后液杯底存在一層厚晶體，而加入鋅精礦的置換后液杯底的結(jié)晶很少，幾乎沒(méi)有。這可能是由于未反應(yīng)的鋅精礦將溶液中的物質(zhì)吸附進(jìn)入渣相，降低溶液的離子強(qiáng)度，從而減少置換后液的結(jié)晶析出，改善置換后液的過(guò)濾性，降低溶液的結(jié)晶，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大流量生產(chǎn)，并降低了清管頻次。2.3鋅精礦加入時(shí)溫度的影響取1LZPL液加熱到80℃、85℃、90℃、95℃，先加入13.57g自產(chǎn)焙砂，再分別加入5g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，反應(yīng)0.5h后過(guò)濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g中潤(rùn)鋅粉，反應(yīng)1.5h，記錄過(guò)濾時(shí)間，結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，隨著中和反應(yīng)溫度的不斷升高，置換后液的過(guò)濾性能先增強(qiáng)后減弱，中和溫度越高，參與反應(yīng)的鋅精礦越多，鋅精礦中溶出的Si元素越多，過(guò)多的Si在置換過(guò)程中發(fā)生水解，從而影響其過(guò)濾性。中和溫度為85℃時(shí)，置換后液的過(guò)濾性能最優(yōu)。2.4加入鋅精礦對(duì)反應(yīng)時(shí)間的影響取1LZPL液加熱到85℃，先加入13.57g自產(chǎn)焙砂，再分別加入5g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，分別反應(yīng)0.25、0.5、0.75、1.0、1.5h后，過(guò)濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g中潤(rùn)鋅粉，反應(yīng)1.5h，記錄過(guò)濾時(shí)間，結(jié)果如圖3所示。從圖3可知，加入鋅精礦后，隨著中和反應(yīng)時(shí)間不斷增加，置換后液的過(guò)濾時(shí)間先縮短后保持不變。這主要是因?yàn)殡S著中和反應(yīng)不斷進(jìn)行，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)0.5h，中和劑已反應(yīng)完全，再增加反應(yīng)時(shí)間，中和反應(yīng)也不會(huì)進(jìn)行，因此置換后液的過(guò)濾時(shí)間不會(huì)發(fā)生變化。3結(jié)論在中和反映過(guò)程中加入鋅精礦，能減少Fe3+，從而有利于置換后液的過(guò)濾。在中和反應(yīng)溫度85℃、鋅精礦5g/L、反應(yīng)0.5h的實(shí)驗(yàn)條件下，置換后液過(guò)濾性能最優(yōu)。Reference：[1]梅熾，馬進(jìn).鉛鋅冶金學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003：377-381.[2]姜?jiǎng)?復(fù)雜硫化鋅精礦在氧壓浸出工藝生產(chǎn)中的研究[J].世界有色金屬，2020（18）：126-127.[3]胡立.氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝探討[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（17）：10-11.[4]汪勝東，張登高，趙峰，等.置換渣酸洗多金屬分離富集研究[J].有色金屬（冶煉部分），2021（4）：11-13，27.[5]饒帥，劉志強(qiáng)，王東興，等.從鋅置換渣中分段浸出鋅，鉛，鎵和鍺[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)（英文版），2021（2）：555-564.[6]邱建森.鋅粉置換工藝異常情況原因分析及對(duì)策措施[J].世界有色金屬，2020（22）：12-14.[7]王振杰，劉洪波，彭偉，等.煉鋅置換渣提鍺試驗(yàn)[J].有色金屬（冶煉部分），2020（9）：19-24.[8]段毅.鋅鎘渣全濕法回收工藝的研究[J]