段小維， 王新文， 冶玉花

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

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鋅濕法冶煉各工序之間關(guān)系的探討

段小維， 王新文， 冶玉花

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠， 甘肅 白銀 730900)

介紹了鋅濕法冶煉各工序的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作標(biāo)準(zhǔn)，闡述了各工序間的關(guān)系及對(duì)鋅濕法冶煉生產(chǎn)的影響，對(duì)生產(chǎn)中存在的問題、采取的相應(yīng)措施及取得的效果進(jìn)行了論述。

鋅濕法冶煉； 焙燒； 浸出； 凈液； 電解； 陰極鋅質(zhì)量； 復(fù)雜鋅精礦

0 前言

西北鉛鋅冶煉廠采用鋅精礦沸騰焙燒，焙砂高溫高酸浸出- 黃鉀鐵礬除鐵，中上清液三段連續(xù)凈化除銅、鎘、鈷、鎳，新液電積，陰極鋅電爐熔鑄鋅錠的工藝流程。在生產(chǎn)過程中，各工序的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量指標(biāo)都會(huì)對(duì)下一道工序產(chǎn)生影響。近幾年，由于處理高雜鋅精礦以及設(shè)備裝備變化，原標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足生產(chǎn)要求。為此，工廠調(diào)整與完善各個(gè)工序的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，細(xì)化質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

有了顯著提高。

1 各工序的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1.1 焙燒工序

焙燒工序要求入爐混合鋅精礦粒度-160～-200目占總質(zhì)量的70%左右，松散比重1.7～1.8t/m3，發(fā)熱值4 389 kJ/kg以上。入爐鋅精礦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表1。產(chǎn)物鋅焙砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.2 浸出工序

浸出工序中上清液質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表1 入爐鋅精礦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) %

表2 產(chǎn)出鋅焙砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) %

表3中上清的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

Zn/g·L-1Fe/mg·L-1Cu/g·L-1Co/mg·L-1Cd/g·L-1Mn/g·L-1pH145～175≤300.15～0.45≤150.4～1.02～104.8～5.0

除上述化學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以外，還要求中上清液不能渾濁，無固體懸浮物。

1.3 凈液工序

凈液工序產(chǎn)出新液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表4。

除了上述化學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以外，還要求新液清亮、透明。

1.4 電解工序

電解工序產(chǎn)出的陰極鋅質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表4新液的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

Zn/g·L-1Cd/mg·L-1Cu/mg·L-1Co/mg·L-1Ni/mg·L-1Mn/g·L-1Sb/mg·L-1Fe/mg·L-1145～175≤1.0≤0.3≤1.0≤1.02～10≤0.05≤20

表5 陰極鋅的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) %

產(chǎn)出的陰極鋅要漂洗、干燥。

1.5 熔鑄工序

熔鑄工序產(chǎn)品鋅錠的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)見表6。

鋅錠的化學(xué)成分、物理規(guī)格應(yīng)符合GB/T470—2008《鋅錠》標(biāo)準(zhǔn)，外觀質(zhì)量要求鋅錠表面不允許有熔洞、縮孔、夾渣，鋅錠四周飛邊毛刺小于5 mm。

表6 鋅錠的化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn) %

2 各工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)后續(xù)工序的影響

2.1 鋅精礦質(zhì)量對(duì)焙燒工序的影響

自2006年9月起，本廠開始處理高鉛、高硅、高鈷、高鐵、高銅鋅精礦，入爐鋅精礦達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加之原焙燒爐使用壽命延長(zhǎng)，漏風(fēng)率增大，導(dǎo)致焙燒爐產(chǎn)出的鋅焙砂質(zhì)量下降。鋅精礦含鉛達(dá)2.0%～2.5%時(shí)，鉛在爐內(nèi)熔化堵塞風(fēng)帽，致使焙燒爐風(fēng)箱壓力由18 kPa增加到22～25 kPa，焙燒作業(yè)惡化，鋅焙砂殘S達(dá)1.0%左右，焙燒爐產(chǎn)能由33 t/h下降到25 t/h，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

2.2 鋅焙砂質(zhì)量對(duì)濕法系統(tǒng)的影響

焙燒工序產(chǎn)出的鋅焙砂一般對(duì)殘硫、亞鐵、銅、鈷含量有相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。通常要求鋅焙砂殘硫、亞鐵分別為0.6%、0.4%。在該標(biāo)準(zhǔn)條件下，浸出生產(chǎn)過程中每天需要加入錳礦粉8～10 t，當(dāng)鋅焙砂殘硫達(dá)1.0%左右、亞鐵達(dá)0.6%左右時(shí)，加入的錳礦粉每天將達(dá)到15～30 t。錳礦粉大量加入，會(huì)引起濕法系統(tǒng)雜質(zhì)錳、氟、氯離子的上升，嚴(yán)重影響電解車間電流效率、電解產(chǎn)能以及陰極鋅質(zhì)量。

通常鋅焙砂含銅在0.2%左右，近年來入爐鋅精礦含銅達(dá)0.5%左右，產(chǎn)出的鋅焙砂含銅達(dá)到0.6%，這對(duì)凈液工序除雜影響較大，造成凈液生產(chǎn)鋅粉耗量大增，新液質(zhì)量下降。

當(dāng)鋅精礦含鈷(50～100)×10-6時(shí)，中上清含鈷達(dá)13～30 mg/L,造成三段逆銻凈化工藝中除鈷控制梯度下降，增加鋅粉單耗，新液含鈷超標(biāo)，給凈化生產(chǎn)操作帶來很大困難。

2.3 中上清質(zhì)量對(duì)凈液工序的影響

浸出工序產(chǎn)出的中上清的質(zhì)量對(duì)凈液工序生產(chǎn)有重要的影響。中上清鋅離子濃度控制在質(zhì)量指標(biāo)以內(nèi)，利于凈液組織生產(chǎn)，鋅濃度過高或者過低，都對(duì)鋅粉置換除雜不利； pH值控制不到位，會(huì)造成中上清含酸、鐵超標(biāo)，增加凈液工序鋅粉單耗；中上清渾濁或3#絮凝劑超標(biāo)會(huì)造成凈化過濾困難，影響新液質(zhì)量和產(chǎn)能。

2.4 新液質(zhì)量對(duì)電解工序的影響

新液要求含Zn 145～165 g/L、Cd 1.0 mg/L、Co 1.0 mg/L，否則電解生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)透酸板、Co燒板、Cu燒板、陰極鋅含Cd超標(biāo)等問題。新液含Sb超標(biāo)，立刻會(huì)在電解槽面形成氣泡，造成Sb燒板。

氟離子一般在9～13 mg/L左右，超過13 mg/L，電解工序陰極板易粘板，對(duì)剝鋅皮造成影響，氯離子一般在180 mg/L左右，過高會(huì)加快陰陽極板的腐蝕，陰極鋅含鉛升高，需要在電解過程中增加添加劑的使用量來維持正常生產(chǎn)。

2.5 陰極鋅質(zhì)量對(duì)熔鑄工序的影響

陰極鋅質(zhì)量直接影響電鋅質(zhì)量及電鋅品級(jí)率。短時(shí)間的陰極鋅質(zhì)量不合格，在熔鑄工序可采用陰極鋅配料法加以解決。但是長(zhǎng)周期陰極鋅含鉛、鎘、鐵等雜質(zhì)超標(biāo)，會(huì)造成電鋅產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

3 技術(shù)改進(jìn)措施

3.1 焙燒車間采取的措施

焙燒工序加強(qiáng)入爐鋅精礦配水，提高鋅精礦含水，適當(dāng)降低焙燒爐沸騰層溫度，加強(qiáng)余熱鍋爐清灰，較好地解決了高雜礦對(duì)焙砂質(zhì)量與產(chǎn)能的影響。

對(duì)于高硅、高鐵、高銅鋅精礦，將焙燒爐溫度控制在900～960 ℃，余熱鍋爐及時(shí)震打清灰，產(chǎn)出的焙砂含Ss 0.4%～0.6%、Fe2+0.2%～0.45%，可滿足后續(xù)生產(chǎn)的要求。

3.2 浸出車間采取的措施

(1)為解決高硅礦對(duì)浸出工序的影響，開展技術(shù)攻關(guān)，針對(duì)含可溶Si在3.0%～4.0%的高硅鋅精礦，通過調(diào)整中浸系統(tǒng)1#槽和3#槽pH值控制標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)整開車流量、合理控制高酸浸反應(yīng)酸度等措施，中上清率由45%左右提高至70%左右，穩(wěn)定了浸出車間開車流量，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)開展低污染黃鉀鐵礬法技術(shù)攻關(guān)，通過減少沉礬工序加料量，在預(yù)中和工序多加料等措施，減少固體礦漿進(jìn)入沉礬系統(tǒng)，以降低鐵礬渣含鋅。鐵礬渣含鋅3.5%～5.0%，鉛銀渣含鋅5.0%。

(3)浸出工序過濾系統(tǒng)開展兩渣二次漿化技術(shù)改造，采用220 m2半自動(dòng)大板框過濾機(jī)過濾，實(shí)現(xiàn)了兩段漿化過濾，提高兩渣的處理能力，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了設(shè)備故障率，提高了過濾系統(tǒng)對(duì)于原料的適應(yīng)性。

3.3 凈液工序采取的措施

(1)新液Co含量對(duì)電解生產(chǎn)影響較大，原電解新液含Co≤1.0 mg/L，不能滿足電解生產(chǎn)要求，2009年下半年進(jìn)行調(diào)整，要求新液含鈷≤0. 8mg/L達(dá)到100%。在目前原料雜質(zhì)含量高的情況下，利用現(xiàn)有條件，嚴(yán)格執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)，電解工序生產(chǎn)持續(xù)高產(chǎn)，陰極鋅日均產(chǎn)量達(dá)到340 t以上。雖然要求新液含鈷降低，會(huì)使鋅粉單耗增加4～5 kg/t Zn,但每年減少電解系統(tǒng)槽面鈷返溶5次以上，增加陰極鋅產(chǎn)量300 t以上。

(2)二凈系統(tǒng)添加硫酸鉛降低Co復(fù)溶。在中上清含鈷高的情況下，二凈Co返溶增多，嚴(yán)重影響凈化系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)和新液產(chǎn)量，鋅粉耗量增加。為此，在二次凈化槽添加硫酸鉛，利用鉛抑制凈化液中Co復(fù)溶。運(yùn)行后二凈鈷復(fù)溶率降低80%以上，新液一次合格率90%以上，新液產(chǎn)量穩(wěn)定，鋅粉用量穩(wěn)中有降。

3.4 電解車間采取的措施

(1)實(shí)施真空掏槽改造項(xiàng)目，有效保證了掏槽周期，徹底解決了陽極泥在槽內(nèi)積累的問題，降低了陰極鋅含鉛，減少了碳酸鍶用量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。避免了因槽內(nèi)陽極泥積累嚴(yán)重，陰陽極下沿插在陽極泥中形成短路造成陰陽極板燒損，降低成本的同時(shí)也提高了電流效率。少放槽可提高鋅金屬回收率，減少一次放槽可避免30～40t鋅損失，增加70萬元效益。

(2)加強(qiáng)槽面操作管理，要求槽面出裝槽人員精細(xì)操作，天車工嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，杜絕因電解槽滲漏引起跑冒滴漏等現(xiàn)象。每年減少電解槽滲漏腐蝕損壞的電解槽鋼框架20臺(tái)，價(jià)值40萬元；少損壞導(dǎo)向架價(jià)值30萬元。

(3)將下供液溜槽進(jìn)液位置在原相同方向延伸4 m，使下供液溜槽進(jìn)液端到電解槽第一個(gè)下液口的距離延長(zhǎng)，溜槽下液管處液體流動(dòng)趨于平緩，為均衡流量及控制槽溫、提高電流效率和降低直電流單耗創(chuàng)造條件，減少了單槽循環(huán)不均造成的產(chǎn)量損失及電損失。

3.5 熔鑄工序采取的措施

經(jīng)過多年的生產(chǎn)，熔鑄工序逐步完善了生產(chǎn)工藝操作標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照ISO9001—2000質(zhì)量管理體系運(yùn)行，建立了工序自檢、互檢、專檢制度并嚴(yán)格執(zhí)行，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品出庫(kù)合格率達(dá)到100%。

4 結(jié)語

近些年來，通過一系列技術(shù)攻關(guān)，調(diào)整優(yōu)化各工序技術(shù)指標(biāo)，不斷完善質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)并嚴(yán)格執(zhí)行，企業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)顯著提高。陰極鋅產(chǎn)能由330 t/d提高到了350 t/d；噸陰極鋅直流電單耗由3 340 kWh降至3 100 kWh；鋅金屬回收率由93%提高到96.5%；直收率由89.3%提高到93.0%。對(duì)原料的適應(yīng)性增強(qiáng)，鋅焙砂含可溶硅由2.5%～3.0%提高到3.0%～3.5%；含F(xiàn)e由8.0%提高到11.5%；含Co由50×10-6提高到100×10-6,含Pb由1.3%提高到2.0%，含Cu由0.2%提高到0.75%。

Discussion on the relationship between various processes in zinc hydrometallurgy

DUAN Xiao-wei, WANG Xin-wen， YE Yu-hua

This paper describes technical standard and operation standard of various processes in zinc hydrometallurgiy, expounds the relationship between various processes and its influence on zinc hydrometallurgical process, and discusses the problems existing in the production, the corresponding measures taken and the results achieved.

zinc hydrometallurgy; roasting; leaching; solution purification; electrolysis; cathode zinc quality; refractory zinc concentrate

段小維(1974—)，男，甘肅白銀人，本科學(xué)歷，冶煉工程師，主要從事鋅濕法冶金技術(shù)工作。

2015-08-03

2016-03-31

TF813

B

1672-6103(2016)03-0010-03