森 維

(云南錫業(yè)集團(控股)有限責任公司， 云南 個舊 661000)

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次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)體積平衡問題的研究

森 維

(云南錫業(yè)集團(控股)有限責任公司， 云南 個舊 661000)

針對次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)的體積平衡難以控制的難題，本文以年處理次氧化鋅煙塵6萬t，產(chǎn)出電鋅2萬t的冶煉系統(tǒng)為例進行了體積平衡計算和分析，對冶煉企業(yè)的生產(chǎn)管理提供理論依據(jù)和技術指導。

次氧化鋅； 體積平衡； 濕法冶煉

在鋅的濕法冶煉過程中，體積平衡作為三大平衡之一，在生產(chǎn)管理中備受重視。它對穩(wěn)定技術操作、提高金屬回收率、減少硫酸和硫酸鋅損失、減少廢水量及改善環(huán)境條件具有重要意義[1-4]。體積平衡的關鍵因素是水平衡，即進入鋅系統(tǒng)的水和從鋅系統(tǒng)排出的水要基本持平，否則會導致以下問題：當進入鋅系統(tǒng)的水量大于從鋅系統(tǒng)排出的水量時，導致體積膨脹，鋅系統(tǒng)的水會逐漸增多，溶液含鋅量下降，電解產(chǎn)出的廢液量增加，產(chǎn)量下降，嚴重影響生產(chǎn)；當進入鋅系統(tǒng)的水量小于從鋅系統(tǒng)排出的水量時，導致體積縮小，鋅系統(tǒng)的水會逐漸減少，溶液含鋅量上升，電解產(chǎn)出的廢液量減少，浸出渣過濾困難，同樣不利于生產(chǎn)的正常運行[5]。

目前，由于物料鋅精礦價格較高，而鋅產(chǎn)品產(chǎn)能嚴重過剩，極大壓縮了鋅冶煉廠的加工利潤，因此，部分企業(yè)加強對二次鋅資源的綜合回收利用，特別是次氧化鋅煙塵的處理。次氧化鋅煙塵的處理一般采用傳統(tǒng)工藝流程：堿洗—浸出—凈液—電積。由于多了堿洗除氟氯濕法流程，導致體積平衡比鋅精礦工藝的平衡(焙燒—浸出—凈液—電積)更加復雜，更難以控制[6]。針對此難題，本文對次氧化鋅濕法冶煉系統(tǒng)的體積平衡進行了計算和分析探討，希望對冶煉企業(yè)的生產(chǎn)管理提供理論支持和技術指導。

1 鋅系統(tǒng)主要設備的總體積計算

本文以次氧化鋅煙塵冶煉廠為例進行計算和分析，年處理次氧化鋅煙塵6萬t，產(chǎn)出電鋅2萬t，浸出渣4.4萬t，鐵渣2.6萬t，凈化渣1 800 t，渣含水約20%。鋅系統(tǒng)主要設備有149個，其體積為6 129.25 m3，有效體積為4 903.39 m3，詳見表1所示。其中儲槽類設備中的溶液經(jīng)常發(fā)生變動，有效體積為1 957.08 m3，其余設備(如浸出槽、凈化槽、電解槽等)在生產(chǎn)正常的情況下，可以認為是按有效體積裝滿的，這部分設備的體積為2 946.31 m3。

2 鋅系統(tǒng)的收入體積計算

次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)的收入體積主要有以下六部分：送至浸出槽的堿洗渣帶入系統(tǒng)的水份，浸出、凈液加熱溶液時帶入的蒸汽冷凝水，加氧化試劑帶入系統(tǒng)的水份，溶解碳酸鍶和骨膠帶入系統(tǒng)的水份，鐵渣洗滌時帶入系統(tǒng)的水份，以及各工段的地面污酸污水。具體體積計算如下：

(1)堿洗渣帶入系統(tǒng)的水量

按年處理次氧化鋅煙塵6萬t，每年工作350天計算，則每天需處理171.43 t次氧化鋅煙塵，按堿洗渣含水30%，且物料不受損失來計算，每天產(chǎn)出的堿洗渣有244.9 t，堿洗渣含水73.47 m3，這部分水伴隨堿洗渣被輸送至浸出槽內，從而進入系統(tǒng)中。

(2)蒸汽加熱溶液帶入系統(tǒng)的冷凝水量

根據(jù)生產(chǎn)實踐情況，每生產(chǎn)1 t電鋅需消耗0.95 t蒸汽，則每天加熱溶液帶入系統(tǒng)的蒸汽量為0.95×20 000/350= 54.28 m3/d。此值為平均值，冬季的蒸汽消耗量會升高，夏季的消耗量會減少。

表1鋅系統(tǒng)主要設備的體積和有效體積

設備名稱單位體積/m3數(shù)量/個體積/m3有效體積/m3堿洗槽68.84275.2220.16水洗槽68.84275.2220.16水洗液儲槽63.592127.18101.74堿洗液儲槽63.592127.18101.74浸出槽62.812753.6602.88除鐵槽62.812753.6602.88酸浸液儲槽79.494317.96254.37除鐵液儲槽79.494317.96254.37廢電解液儲槽79.492158.98127.18混合液儲槽79.49179.4963.59凈化槽62.89565.2452.16中上清液儲槽141.34565.2452.16一段凈化后液儲槽98.12196.2156.96二段凈化后液儲槽98.12196.2156.96除鈣鎂溢流槽98.1198.178.48三段凈化后液儲槽1561156124.8除鈣鎂濃密機3141314251.2電解槽5.180408326.4廢電解液循環(huán)槽2401240192新液儲槽2041204163.2合計1496129.254903.39

(3)加氧化試劑帶入系統(tǒng)的水量

浸出段加氧化試劑的過程中會帶入小部分水，每天會帶入4 m3水量。

(4)溶解碳酸鍶和骨膠帶入系統(tǒng)的水量

對于次氧化鋅煙塵的濕法冶煉，其電解液中的F、Cl含量遠遠高于傳統(tǒng)的鋅精礦工藝產(chǎn)出的電解液中的F、Cl含量，因此需添加更多量的骨膠和碳酸鍶來保護陰極板和陽極板，即骨膠添加量為0.8 kg/t鋅，每天的骨膠加入量為0.8×57.14=45.71 kg；碳酸鍶的添加量為7 kg/t鋅，每天的碳酸鍶加入量為7×57.14=399.98 kg。按液固比為3∶1來計算，則溶解碳酸鍶和骨膠需補加的水量為445.69×3=1.337 m3，按1.5 m3進行估算。

(5)鐵渣洗滌帶入系統(tǒng)的水量

浸出段產(chǎn)出的鐵渣含水溶鋅較高，必須加水進行洗滌，洗滌液返回系統(tǒng)，實現(xiàn)鋅的綜合回收。按每天處理171.43 t次氧化鋅煙塵計算，則每天需洗滌4槽，每槽加水約10 m3，共加入水量為40 m3。

(6)地面污酸污水

在生產(chǎn)過程中會跑冒滴漏的渣漿、浸出液、凈化液和電解液等廢液，以及沖洗地板產(chǎn)生的沖洗水，這些污酸污水被收集于污水池中，統(tǒng)一返回系統(tǒng)中回收酸和有價金屬。產(chǎn)生的污酸污水量與各班組的管理水平緊密相連，如果控制得好，每天的水量約為6 m3。

根據(jù)上述六項的計算數(shù)值，每天補入次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)的體積共計179.25 m3。

3 鋅系統(tǒng)的支出體積計算

次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)的支出體積主要有以下三部分：冷卻塔蒸發(fā)帶走的水量，溶液表面蒸發(fā)帶走的水量，以及渣帶走的水量，具體體積計算如下：

(1)冷卻塔蒸發(fā)帶走的水量

根據(jù)生產(chǎn)實踐，電解1 t鋅蒸發(fā)的熱量為3.35 ×106kJ，則每天電解57.14 t鋅的熱量為3.35×106×57.14=1.91×108kJ，電解產(chǎn)生的熱量通過冷卻塔來進行降溫揮發(fā)，1 kg水的汽化潛熱為2.257×103kJ，因此電解冷卻塔蒸發(fā)帶走的水量為：1.91×108×10-3/2.257×103=84.63 m3/d。

除鈣鎂冷卻塔的進液量為700 m3/d，冷卻前溫度為65 ℃，冷卻后溫度為40 ℃，溶液比重為1.35，比熱3.35 kJ/kg·℃，根據(jù)熱量公式計算得到除鈣鎂冷卻塔蒸發(fā)帶走的水量為：3.35×700×103×1.35×(65-40)×10-3/2.257×103=35.07 m3/d。

(2)溶液表面蒸發(fā)帶走的水量

根據(jù)生產(chǎn)實踐，溶液表面蒸發(fā)水量大約為1 kg/m2·h，而系統(tǒng)的蒸發(fā)總表面積為1 039.52 m2，因此帶走水量為：1 039.52×1×24×10-3=24.95 m3/d，詳見表2。

(3)渣帶走的水量

每年產(chǎn)出浸出渣4.4萬t，鐵渣2.6萬t，凈化渣1 800 t，渣含水約20%，則每天渣帶走的水量為：(44 000+26 000+1 800)/350×20%=40.1 m3/d。

根據(jù)上述三項的計算數(shù)值，次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)每天的支出體積共計184.75 m3/d。

表2鋅系統(tǒng)的蒸發(fā)表面積

設備名稱規(guī)格/mm數(shù)量/個表面積/m2浸出槽Φ400012150.72除鐵槽Φ400012150.72凈化槽Φ40009113.04中上清液儲槽Φ60004113.04三段凈化后液儲槽6500×8000152.00電解槽4190×81080272.00廢液循環(huán)槽15000×80001120.00新液儲槽8500×8000168.00合計1201039.52

4 結論

(1) 對于年處理次氧化鋅煙塵6萬t，產(chǎn)出電鋅2萬t的鋅濕法冶煉系統(tǒng)，其收入體積為179.25 m3/d，主要為堿洗渣的含水量和加熱溶液的蒸汽冷凝水，分別占41%和30%。支出體積為184.75 m3/d，

主要為冷卻塔蒸發(fā)水量和產(chǎn)出渣的含水量，分別占65%和22%。

(2)次氧化鋅煙塵濕法冶煉系統(tǒng)的支出體積略大于收入體積，數(shù)值為5.5 m3。系統(tǒng)體積基本能夠維持平衡，但必須嚴格控制好地面污酸污水，理論上每天不能大于11.5 m3，實際量需結合季節(jié)進行靈活調整。生產(chǎn)中必須對有效體積為1 957.08 m3的儲槽類設備進行嚴密監(jiān)控，穩(wěn)定控制溶液體積在1 000 m3左右。

[1] 彭容秋. 鋅冶金[M]. 長沙: 中南大學出版社, 2004.

[2] 梅熾. 鉛鋅冶金學[M]. 北京: 科學出版社, 2003.

[3] 魏昶, 王吉坤. 濕法煉鋅理論與應用[M]. 昆明: 云南科技出版社, 2003.

[4] 周玉琳. 濕法煉鋅洗渣過程中體積平衡及酸根平衡研究[J]. 湖南有色金屬, 2012, 28(5): 33-36.

[5] 郭天立. 電鋅廠體積平衡控制[J]. 有色礦冶, 1994, (5): 23-26.

[6] 李棟, 王建華, 郭曉輝,等. 次氧化鋅生產(chǎn)電鋅的生產(chǎn)實踐研究[J]. 有色礦冶, 2011, 27(3): 33-27.

自由港與中信金屬就收購美洲項目商談

自由港邁克墨倫公司(Freeport-McMoRan Inc)與中信金屬有限公司(Citic Metal)進行商談，有意轉讓自由港旗下北美和南美項目的小部分股權。這部分股權可能價值大約20億美元。

早些時候，自由港與中國洛陽鉬業(yè)達成協(xié)議，以26.5億美元的價格將自由港位于剛果(金)的Tenke銅礦的大部分權益轉讓。Tenke銅鈷礦位于剛果(金)東南部的科勒維奇地區(qū)，是該國目前產(chǎn)能最大的銅鈷礦項目。2015年該項目銅鈷產(chǎn)量分別為20.4萬t和1.6萬t，占到當年全國銅鈷總產(chǎn)量的19.62%和19.16%。

自由港表示，希望出售更多資產(chǎn)，公司試圖在未來兩年將債務削減一半。

Study on the volume balance of secondary zinc oxide dust in hydrometallurgy system

SEN Wei

The volume balance was calculated and analyzed in the thesis, taking the system of zinc hydrometallurgical production with treatment of 60 kt/a secondary zinc oxide dust and output of 20 kt/a electrolytic zinc as example, which is aimed at address the problem of keeping volume balance in hydrometallurgy system of secondary zinc oxide dust. The research will provide theoretical basis and technological guidance for zinc hydrometallurgy production.

secondary zinc oxide; volume balance; hydrometallurgy

森維，男，云南會澤人，碩士，工程師，從事有色金屬冶煉的技術研發(fā)和生產(chǎn)管理工作。

2015-11-10

TF803.2； TF813

B

1672-6103(2016)04-0019-03