改善置換后液過濾性的方法

王剛摘要：置換后液過濾性能的好壞，會影響濕法煉鋅的大流量生產能力。針對置換后液過濾困難、運輸管道結晶嚴重等問題，在中和過程中加入鋅精礦，改善置換后液的過濾性，緩解運輸管道的結晶現象。Key：濕法煉鋅;鋅精礦;過濾;置換后液Abstract：Thefiltrationperformanceofthereplacementsolutionwillaffectthelargeflowproductionofzinchydro-metallurgy.Inordertosolvetheproblemsofdifficultfiltrationandseriouscrystallizationintransportationpipelineafterreplacement，zincconcentratewasaddedinneutralizationprocesstoimprovethefilterabilityofreplacementliquidandalleviatethecrystallizationintransportationpipeline.Keywords：zinchydrometallurgy;zincconcentrate;filtration;replacementfluid隨著國家的環保政策不斷加強，之前作為主流的煉鋅方法——火法煉鋅因環保問題，逐步被濕法煉鋅所取代[1]。但是，濕法煉鋅相對火法煉鋅的處理能力較小，除了受反應釜處理能力的影響，還受中置換環節過濾性的影響。為了保證濕法煉鋅的大流量生產，在反應釜處理能力不變的情況下，需要改善置換渣的過濾性能[2-3]。影響濕法煉鋅大流量生產的因素為：元素（如Fe3+、Al、Si）的水解，形成的膠狀物堵塞濾布，造成過濾困難[4-6];溶液析出晶體嚴重，板框出液口、管道堵塞，影響置換后液的傳輸[7-8];現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，可以從中和劑的種類、加入量以及改善管路結晶問題等方面入手。針對置換后液過濾難的問題，本文提出在中和過程加入鋅精礦，改善置換后液的過濾，并對其機理進行探究。1實驗方法取丹霞冶煉廠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整為5g/L，在一定溫度下，反應0.5h，過濾、洗滌、干燥;將中和反應的濾液加熱到85℃，加入2.5g鋅粉，反應1.5h，過濾、洗滌、干燥。2結果與討論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0.5h后過濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g中潤鋅粉，反應1.5h，記錄過濾時間，鋅精礦加入量對過濾時間的影響見圖1，鋅精礦加入量對Al、Si、Fe3+濃度的影響見表2。從圖1可知，隨著鋅精礦的加入量越來越多，置換后液的過濾時間先縮短后增加，但總的來說，比不加鋅精礦的過濾性時間要短。從表2可知，從溶液中Al、Si、Fe3+的濃度來看，隨著鋅精礦的加入量不斷增多，Fe3+濃度先減少后增加，Al濃度基本無明顯變化，Si濃度有上漲的趨勢，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濾性能，但過量鋅精礦的加入也會引起Si濃度的增多，從而影響過濾性能。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際生產過程中發現，鋅精礦加入順序的不同，也會導致置換后液的過濾性能不一樣。因此，將對鋅精礦的加入順序對置換后液的過濾性進行分析。取1LZPL液加熱到90℃，采取排列組合的方式加入13.57g自產焙砂，2.5g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，反應0.5h后過濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g潤鋅粉，反應1.5h，記錄過濾時間。鋅精礦加入順序的影響結果如表3所示。從表3可知，鋅精礦的加入順序不同，置換后液過濾時間不同;鋅精礦在中和劑之后加入，其過濾時間更短。從溶液中Al、Si、Fe3+的濃度來看，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，過濾時間長，這可能是由于未加焙砂前溶液的硫酸濃度較高，加入鋅精礦反應劇烈，鋅精礦所含的Fe3+溶出，導致溶液中Fe3+濃度有所升高，從而影響過濾。將過濾完的置換后液靜置一晚，發現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晶很少，幾乎沒有。這可能是由于未反應的鋅精礦將溶液中的物質吸附進入渣相，降低溶液的離子強度，從而減少置換后液的結晶析出，改善置換后液的過濾性，降低溶液的結晶，進而實現大流量生產，并降低了清管頻次。2.3鋅精礦加入時溫度的影響取1LZPL液加熱到80℃、85℃、90℃、95℃，先加入13.57g自產焙砂，再分別加入5g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，反應0.5h后過濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g中潤鋅粉，反應1.5h，記錄過濾時間，結果如圖2所示。從圖2可知，隨著中和反應溫度的不斷升高，置換后液的過濾性能先增強后減弱，中和溫度越高，參與反應的鋅精礦越多，鋅精礦中溶出的Si元素越多，過多的Si在置換過程中發生水解，從而影響其過濾性。中和溫度為85℃時，置換后液的過濾性能最優。2.4加入鋅精礦對反應時間的影響取1LZPL液加熱到85℃，先加入13.57g自產焙砂，再分別加入5g鋅精礦，直至硫酸濃度為5g/L，分別反應0.25、0.5、0.75、1.0、1.5h后，過濾溶液，將濾液加熱到85℃，加熱2.5g中潤鋅粉，反應1.5h，記錄過濾時間，結果如圖3所示。從圖3可知，加入鋅精礦后，隨著中和反應時間不斷增加，置換后液的過濾時間先縮短后保持不變。這主要是因為隨著中和反應不斷進行，當反應時間超過0.5h，中和劑已反應完全，再增加反應時間，中和反應也不會進行，因此置換后液的過濾時間不會發生變化。3結論在中和反映過程中加入鋅精礦，能減少Fe3+，從而有利于置換后液的過濾。在中和反應溫度85℃、鋅精礦5g/L、反應0.5h的實驗條件下，置換后液過濾性能最優。Reference：[1]梅熾，馬進.鉛鋅冶金學[M].北京：科學出版社，2003：377-381.[2]姜劍.復雜硫化鋅精礦在氧壓浸出工藝生產中的研究[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].中國金屬通報，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，王東興，等.從鋅置換渣中分段浸出鋅，鉛，鎵和鍺[J].中國有色金屬學報（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[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]