尹榮花,翟愛(ài)萍,李 飛

(河南豫光鋅業(yè)有限公司,河南 濟(jì)源 454650)

濕法煉鋅氟氯的調(diào)查研究與控制

尹榮花,翟愛(ài)萍,李 飛

(河南豫光鋅業(yè)有限公司,河南 濟(jì)源 454650)

濕法煉鋅系統(tǒng)中氟氯含量的控制是該行業(yè)的一個(gè)重要課題。氟氯含量得到控制后，可降低陰陽(yáng)極的消耗，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，減少對(duì)設(shè)備和管道的腐蝕，改善工作環(huán)境。本文對(duì)進(jìn)入和排出濕法煉鋅系統(tǒng)氟氯進(jìn)行平衡分析，以更好地控制生產(chǎn)過(guò)程，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

濕法煉鋅；氟氯；平衡分析；萃余液；控制

0 前言

河南豫光金鉛集團(tuán)是大型鉛鋅冶煉聯(lián)合企業(yè)，鉛鋅產(chǎn)量分別為40萬(wàn)t和20萬(wàn)t，鉛系統(tǒng)每年產(chǎn)出氧化鋅～2萬(wàn)t。為實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用，電鋅生產(chǎn)中投入了鉛系統(tǒng)氧化鋅。由于生產(chǎn)方面的差異，鉛系統(tǒng)氧化鋅氟氯含量是鋅系統(tǒng)氧化鋅的數(shù)倍，導(dǎo)致鉛系統(tǒng)氧化鋅投入鋅系統(tǒng)生產(chǎn)后造成鋅濕法工序氟氯含量升高，給鋅系統(tǒng)生產(chǎn)造成很大危害。

1 氟氯升高后對(duì)鋅生產(chǎn)的影響

在濕法煉鋅過(guò)程中，氟氯的存在對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備和環(huán)境都有較大的影響。氟氯含量達(dá)一定程度后會(huì)影響電解陰陽(yáng)極的消耗和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境。在硫酸鋅電積過(guò)程中，F(xiàn)離子能破壞陰極鋁板表面的氧化鋁膜，使析出鋅與鋁板新鮮表面形成鋅鋁合金，發(fā)生粘連，導(dǎo)致鋅皮難于剝離，造成陰極鋁板消耗增加。氯離子在陽(yáng)極氧化成氯酸鹽后與陽(yáng)極鉛反應(yīng)，增加電解液含鉛，降低析出鋅質(zhì)量，同時(shí)縮短陽(yáng)極壽命；另外氯離子在酸性環(huán)境中被二氧化錳氧化產(chǎn)生氯氣，污染作業(yè)環(huán)境。2009年3月系統(tǒng)電解液含氟氯升高，鋅皮難剝離，帶鋅板多、鋁板麻坑、室內(nèi)環(huán)境變差。為較好的控制電解液氟氯含量，首先分析氟氯進(jìn)入和排出濕法系統(tǒng)的途徑，并通過(guò)平衡計(jì)算，找出關(guān)鍵點(diǎn)和可控的因素，制定控制方案。

公司煉鋅工藝為常規(guī)方法，工藝流程如圖1。

圖1 煉鋅工藝流程圖

2 濕法煉鋅工序氟氯進(jìn)入和排出途徑

在濕法工序中，氟主要來(lái)源為回轉(zhuǎn)窯氧化鋅、鉛系統(tǒng)氧化鋅、外加工鋅焙砂、鉛系統(tǒng)鎘煙灰以及銦萃余液等。焙砂經(jīng)浸出進(jìn)入，銦萃余液經(jīng)氧化鋅浸出進(jìn)入電解，納米氧化鋅經(jīng)置換進(jìn)入鋅系統(tǒng)。氟在濕法工序中會(huì)與鈣鎂離子結(jié)合成凝膠沉淀，大部分被分離到各種渣中。酸性液體中都能逸出氟化氫，并隨溫度的升高而增加，包括電解過(guò)程中槽面酸霧釋放，中浸、酸浸過(guò)程以及溜槽輸送等。

氯的來(lái)源與氟一致，在濕法工序中氯與液體中的一價(jià)銅離子生成氯化亞銅沉淀，溶液中的銀也可與氯離子結(jié)合成氯化銀沉淀，最終分離在各種渣中；各工序液體中都有氯化氫逸出。

3 鋅系統(tǒng)氟氯平衡計(jì)算與分析

針對(duì)濕法工序氟氯進(jìn)入和排出途徑，對(duì)進(jìn)入鋅系統(tǒng)的鋅精礦、回轉(zhuǎn)爐氧化鋅、鉛系統(tǒng)氧化鋅等物料以及排出鋅系統(tǒng)的鉛渣、浸出渣、銦綿、多膛爐煙塵等物料進(jìn)行取樣檢測(cè)，以2009年4月1日至30日投入產(chǎn)出進(jìn)行了氟氯平衡以及所占的比例計(jì)算。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 鋅系統(tǒng)氟氯平衡表

從鋅系統(tǒng)氟氯平衡表中的投入可以看出，氟主要來(lái)源于鉛系統(tǒng)氧化鋅，比例達(dá)40%，其次為焙砂和回轉(zhuǎn)爐氧化鋅，比例分別為31.35%和17.58%；氯主要來(lái)源于焙砂，比例達(dá)65%，其次為回轉(zhuǎn)爐氧化鋅和萃余液、鉛系統(tǒng)氧化鋅，比例分別為19.51%、7.5%、5.76%。鉛系統(tǒng)氧化鋅來(lái)源于公司的鉛系統(tǒng)，與回轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出的氧化鋅混合通過(guò)多膛爐脫除氟氯。由于粘性大，配入比例高時(shí)脫除氟氯效果差，生產(chǎn)中控制二者的配比，可控制進(jìn)入濕法部分的氟含量。

焙砂由鋅精礦焙燒產(chǎn)生，在焙燒過(guò)程中部分氟氯隨污酸排走，部分留在焙砂中。由于目前的生產(chǎn)中，把熔鑄過(guò)程產(chǎn)出的浮渣配入鋅精礦生產(chǎn)焙砂，在控制鋅精礦中氟氯同時(shí)，還應(yīng)考慮浮渣的投入量，以降低焙砂中氟氯。資料顯示：鋅精礦在沸騰焙燒過(guò)程中約有70%F、Cl的進(jìn)入污酸處理系統(tǒng)，30%的F、Cl（Cl含量應(yīng)高些）隨焙砂、煙塵進(jìn)人濕法系統(tǒng)。焙砂中氟氯的含量與鋅精礦中氟氯含量成正比，即鋅精礦含量高時(shí)焙砂氟氯含量也高。

回轉(zhuǎn)爐氧化鋅由于有浸出渣加入生產(chǎn)，氧化鋅含氟氯不可控制，該氧化鋅需經(jīng)多膛爐脫除氟氯后進(jìn)入濕法工序，需加強(qiáng)多膛爐工藝控制。

鋅焙砂為煙灰等氟氯含量高的氧化鋅，經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)爐高溫脫除氟氯。

萃余液為用銦綿生產(chǎn)精銦產(chǎn)出，含量受銦綿含氟氯影響，含氟無(wú)法控制。但精銦的萃取和電解過(guò)程均為鹽酸體系，人為原因會(huì)使萃余液氯含量波動(dòng)大。

從氟氯平衡表中的產(chǎn)出可以看出，浸出渣和多膛爐煙灰?guī)ё叻壤_(dá)70%，其次為結(jié)晶渣、銦綿。浸出渣在生產(chǎn)氧化鋅時(shí)重新進(jìn)入回轉(zhuǎn)爐氧化鋅中，銦綿通過(guò)萃余液返回濕法系統(tǒng)，鉛渣返回鉛冶煉，多膛爐煙灰和部分結(jié)晶渣外售，氟氯隨之帶出系統(tǒng)。

4 氟氯控制措施

4.1 控制多膛爐產(chǎn)出氧化鋅質(zhì)量

從投入產(chǎn)出的平衡表可以看出，多膛爐煙灰?guī)ё叩腇比例高，且不在系統(tǒng)循環(huán)，控制多膛爐脫除氟氯，利于降低電解液氟氯含量。氧化鋅中氟氯主要以鋅和鉛的氟化物和氯化物的形式存在。目前國(guó)內(nèi)大型企業(yè)多以火法脫除氟氯，其原理為氧化鋅煙塵在高溫和一定負(fù)壓下，煙塵中的氟氯化合物發(fā)生物理、化學(xué)變化后分解，低沸點(diǎn)的氟、氯化合物揮發(fā)，隨爐氣和氧化鋅煙塵一道進(jìn)入煙氣系統(tǒng)而被除去。由原理可知溫度、爐出口負(fù)壓（主要反映在煙塵率）、料的翻動(dòng)程度等影響脫氟氯效果。但由于鉛系統(tǒng)氧化鋅含鉛高和放置時(shí)吸水，物料粘度大，入爐后粘結(jié)耙齒和耙臂，進(jìn)而引起爐層物料堆積推料，嚴(yán)重影響氟氯脫除效果，所以要求合理配入鉛系統(tǒng)氧化鋅，通過(guò)調(diào)整投入多膛爐鉛系統(tǒng)氧化鋅和回轉(zhuǎn)爐氧化鋅比例，降低物料粘度，保證物料在各層的翻動(dòng)。二是穩(wěn)定多膛爐投料量，每小時(shí)投料量大于3.5 t時(shí)，造成爐內(nèi)推料，使?fàn)t料翻動(dòng)變差，每臺(tái)爐每小時(shí)投料量控制在3.5 t。三是穩(wěn)定負(fù)壓和主要層溫度，調(diào)整負(fù)壓使煙塵率保持在2～3%，主要層溫度穩(wěn)定在680～730℃，保證氟氯的揮發(fā)。

4.2 采用回轉(zhuǎn)爐高溫脫除鉛氧化鋅和高氟氯煙塵中的氟氯

回轉(zhuǎn)爐脫除氟氯的原理與多膛爐一致，由于投料量小、溫度高，F(xiàn)、Cl脫除效率遠(yuǎn)高于多膛爐?；剞D(zhuǎn)爐脫氟氯流程：料倉(cāng)中氧化鋅通過(guò)螺旋進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，窯頭用煤氣加熱，料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留45分鐘，在窯頭產(chǎn)出的焙砂由螺旋輸送去倉(cāng)庫(kù)，窯內(nèi)溫度1 000℃以上，窯尾溫度600℃左右。煙塵率～8%。由于窯內(nèi)溫度高且氧化鋅塵含有鉛易于產(chǎn)生窯結(jié)，需經(jīng)常停爐清理，不利于與大規(guī)模濕法生產(chǎn)配套。以2009年7、8月投入產(chǎn)出氧化鋅含F(xiàn)、Cl，計(jì)算脫F、Cl率。計(jì)算公式如下：

結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 回轉(zhuǎn)窯、多膛爐F、Cl脫除效果 %

4.3 降低萃余液含氯

2009年4月，通過(guò)加強(qiáng)多膛爐控制、投料控制，新液中F降低，剝鋅難的狀況明顯好轉(zhuǎn)，但電解液含Cl仍較高。采用排除法取焙砂和萃余液化驗(yàn)，焙砂含F(xiàn)、Cl穩(wěn)定，萃余液含氯升高。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看，提出整改要求：置換壓團(tuán)崗位應(yīng)避免壓團(tuán)水進(jìn)入浸出系統(tǒng)；銦鑄錠和鑄陽(yáng)極錠的渣經(jīng)水洗回收銦顆粒，液體調(diào)整pH后排放。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)調(diào)整和控制，萃余液含氯由原來(lái)～4 000 mg/L降低至～200 mg/L。

4.4 控制鋅精礦中氟氯含量

鋅精礦含氟氯過(guò)高主要為摻雜（氧化鋅、氧化鋅礦和氧化鋅渣等）引起，通過(guò)精礦化驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)顏色觀看，判斷鋅精礦是否摻雜，避免摻雜鋅精礦入廠。另熔鑄產(chǎn)出的浮渣通過(guò)回轉(zhuǎn)窯高溫脫除氟氯，不隨鋅精礦進(jìn)入焙燒。

5 結(jié)論

通過(guò)以上控制措施，保證了鉛氧化鋅合理配入鋅生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了鉛鋅資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，保證了電解液含氟氯穩(wěn)定，改善了操作環(huán)境，降低了陰陽(yáng)極板的消耗，減少了設(shè)備和管道的腐蝕。

Abstract:Control of F and Cl content in the zinc hydrometallurgy system is an important topic in zinc industry.Through control the F and Cl levels it has been possible to reduce the consumption of anode and cathode,to sta?ble product quality,to reduce the corrosion of equipment and pipelines,and to improve the working environ?ment.In this paper,the balance analysis of F and Cl for discharge and into zinc system was carried out to better control the production process and to improve product quality.

Key words:zinc hydrometallurgy;F and Cl;balance analysis;raffinate;control

Investigation and control of F and Cl in zinc hydrometallurgy

YIN Rong-hua,ZHAI Ai-ping,LI Fei

TF813

B

1672-6103（2011）02-0027-03

尹榮花(1969—)，女，河南商丘人，工程師，從事企業(yè)技術(shù)管理工作。

2010-07-15