供稿|吳才貴/WU Cai-gui

內(nèi)容導讀

文章通過對丹霞冶煉廠工藝的特殊要求,并在生產(chǎn)實踐中,摸索出一套除鎘的新技術.并通過對溶液含鎘、溫度、反應時間、鋅粉單耗、壓濾時間等試生產(chǎn)條件的分析,優(yōu)化控制條件,提高硫酸鋅溶液凈化除鎘的一次合格率,進而實現(xiàn)深度凈化鋅粉置換除鎘的工藝目標,又達到工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性.

鋅濕法冶煉生產(chǎn)中,由于鋅精礦伴生鎘,電積鋅用硫酸鋅溶液要求凈化去除鎘,國內(nèi)目前多數(shù)濕法煉鋅廠新液鎘濃度要求在 0.5~1.0 mg/L.丹霞冶煉廠引進國外鋅電積技術,采用 3.2 m2大極板生產(chǎn),要求凈化新液含 鎘<0.2 mg/L,這在國內(nèi)屬于相當嚴格指標,既達到深度凈化的要求,又獲得具經(jīng)濟性的操作參數(shù),是丹霞冶煉廠在試生產(chǎn)中通過實踐所需完成的任務,該廠采用一段高溫銻鹽鋅粉凈化除鈷鎳,二段低溫鋅粉凈化除鎘的生產(chǎn)工藝,在試生產(chǎn)前期,鎘出現(xiàn)多次復溶或未凈化達標,如表 1.

表 1 除鎘生產(chǎn)異常溶液中鎘濃度

鎘超標 (>0.2 mg/L) 使得凈化一次合格率降低,增加鋅粉單耗和運行成本.文章通過對生產(chǎn)條件的分析,采取相應措施,從而確保硫酸鋅溶液除鎘的一次合格率.

除鎘的生產(chǎn)原理

丹霞冶煉廠二次凈化生產(chǎn)采用鋅粉置換除鎘,除鎘主要是基于負電性金屬可將比其正電性的離子從溶液中置換出來反應式如下:

一次凈化硫酸鋅溶液經(jīng)鼓風式冷卻塔降溫至50~55℃,溶液初始鎘濃度為38~124 mg/L.

技術探討

工業(yè)試生產(chǎn)為工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟性提供參考依據(jù),故文章采用凈化生產(chǎn)的一次合格率作為凈化除鎘的評價指標.試生產(chǎn)采用穩(wěn)定凡口鋅精礦生產(chǎn)作為原料,在上游生產(chǎn)工藝穩(wěn)定的情況下,采用一次凈化后硫酸鋅溶液進行工業(yè)試生產(chǎn).

在硫酸鋅溶液中鎘濃度相同 (控制在 38~87 mg/L),硫酸鋅溶液溫度控制在 55 ℃,反應時間 2 h 的情況下,進行了鋅粉加入量的試驗,試驗的結果見表 2.

表 2 鋅粉單耗與凈化除鎘一次合格率關系

從表 2 可以看出,隨著鋅粉單耗增加,除鎘一次合格率提高,但在鋅粉單耗達到 1.5 kg/m3后,鋅粉單耗增加經(jīng)濟性差.

硫酸鋅溶液中鎘濃度控制在 38~87mg/L,反應 2 h,鋅粉加入量為 1.5 kg/m3的情況下,進行了溫度的控制試驗,結果如表 3.

表 3 溫度與凈化除鎘一次合格率關系

從表 3 可以看出,在鋅粉置換除鎘反應溫度低于60℃ 之前,除鎘一次合格率隨溫度升高而增加,但反應溫度超過 60℃ 后,除鎘一次合格率降低,主要由于溫度過高容易導致鎘復溶,這與相關文獻所述理論相符[2],溫度為 45℃ 時,反應溫度低導致反應速度慢,從而影響除鎘一次合格率,同時還影響硫酸鋅凈化漿液過濾[3].

硫酸鋅溶液中鎘濃度控制在 38~87mg/L,溫度 (控制在) 55℃,鋅粉加入量為 1.5 kg/m3的情況下,通過調(diào)整流量和反應桶個數(shù)來調(diào)整反應時間,進行了反應時間的控制試驗,結果如表 4.

表 4 反應時間與凈化除鎘一次合格率關系

從表 4 可以看出在該條件下,反應時間在 2 h 內(nèi),隨時間延長有利于提高除鎘一次合格率,但反應時間超 2 h 后,除鎘一次合格率降低,鎘復溶.

丹霞冶煉廠凈化除鎘生產(chǎn)采用廂式自動壓濾機,試機生產(chǎn)中通過卸渣周期調(diào)整壓濾時間,以壓濾液合格率作為影響除鎘生產(chǎn)一次合格率的指標.

從表 5 看出,隨著壓濾時間延長,渣量在壓濾機濾室內(nèi)積累,過濾速度減慢,凈化液在壓濾機上逐漸出現(xiàn)鎘復溶,時間越長,鎘復溶越嚴重.

表 5 壓濾時間與壓濾液合格率關系

通過一次凈化工藝技術條件的調(diào)整,也可以實現(xiàn)一次凈化后液鎘濃度變化,在反應溫度 55℃,反應時間 2 h 及相同壓濾條件下,不同的鎘濃度與凈化除鎘一次合格率關系如表 6.

表 6 一次凈化液鎘濃度與凈化除鎘一次合格率關系

表 6 反映出在試生產(chǎn)期間鎘濃度 38~87 mg/L 范圍內(nèi)凈化除鎘一次合格率均高于 95%,隨一次凈化后液中鎘濃度的降低,合格率有所提高,但總體變化不大,但鎘濃度超過 87 mg/L 甚至達到 124 mg/L 時,壓濾液及除鎘液鎘復溶現(xiàn)象趨于嚴重,凈化除鎘一次合格率不穩(wěn)定.

結束語

丹霞冶煉廠試生產(chǎn)深度凈化除鎘工藝中一次凈化后硫酸鋅溶液中含鎘濃度不高于 87 mg/L 時,當反應溫度為 55℃,反應時間不超過 2 h,壓濾機使用時間不超過 4 h,鋅粉單耗為 1.5 kg/m3時,二次凈化除鎘一次合格率最高,且生產(chǎn)具有很好的經(jīng)濟性.依據(jù)分析采用該條件試生產(chǎn) 3 個月,深度凈化除鎘一次合格率達到 99% 以上,且相當穩(wěn)定.比較調(diào)整前后,詳見表 7.

表 7 技術調(diào)整前后生產(chǎn)對比

通過對丹霞冶煉廠深度凈化除鎘試生產(chǎn)的分析,可以提高新液一次合格率,降低鋅粉單耗,從而降低生產(chǎn)成本,獲得良好的經(jīng)濟性.

[1] 楊顯萬、邱定蕃. 濕法冶金. 北京:冶金工業(yè)出版社, 1998

[2] 彭容秋. 鉛鋅冶金學. 北京:科學出版社, 2003

[3] 段雷. 硫酸鋅溶液凈化過程中二段鎘復溶的影響因素及控制. 甘肅有色金屬, 2002, 17(1):10-12