楊曉冬，徐俊忠，馬先春，許凌霞

(1.云南金鼎鋅業(yè)有限公司，云南 怒江 673200；2.四川弘業(yè)環(huán)?？萍加邢薰?，四川 德陽 618000)

在濕法煉鋅過程中，原料中的鎂以硫酸鹽形式進入浸出液中，并在冶煉過程中不斷富集。溶液中的鎂大量累積會增大溶液體積密度，在電解循環(huán)過程中，當局部溫度下降時，過飽和的硫酸鎂發(fā)生結(jié)晶，沉積在輸送管道、溜槽、貯槽中，造成管道堵塞使送液能力下降，甚至損壞設(shè)備；電解循環(huán)液中鎂離子濃度過高，會增大電解液電阻，降低電解電流效率，嚴重影響生產(chǎn)[1-3]：因此，鋅電解液中的鎂離子質(zhì)量濃度一般控制在12 g/L以下，若濃度過高，則需進行開路處理。

從溶液中去除鎂離子的方法主要有預處理脫除法、氟化物沉淀法、開路溶液法、冷卻結(jié)晶法及溶劑萃取法等[4-6]。但這些方法都存在工藝過程長、運行成本高、有價金屬損耗大、帶入雜質(zhì)離子和有機物對系統(tǒng)有影響等問題[7-8]。雖然氟化物能有效沉淀鎂離子，但溶液中氟離子殘留量過大會導致陰極鋅剝板困難，陰極板消耗增大[9-12]。溶劑萃取法雖對鎂的脫出率較高，但會殘余一定量有機物，導致電積效率降低，甚至發(fā)生燒板現(xiàn)象[13-17]。

針對硫酸鋅溶液除鎂存在的上述問題，四川弘業(yè)環(huán)保科技有限公司研發(fā)了一種新型無機除鎂劑。試驗考察了這種除鎂劑從硫酸鋅溶液中除鎂的效果，以及對系統(tǒng)的影響。

1 試驗部分

1.1 試驗儀器及試劑

電子分析天平，沈陽龍鵬電子有限公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，上海力辰邦西儀器科技有限公司；XZ-1型真空泵，上海博禹泵業(yè)有限公司。

無機除鎂劑，四川弘業(yè)環(huán)保科技有限公司產(chǎn)品；高鎂硫酸鋅電解液，某鋅冶煉企業(yè)，ρ(Mg2+)=18.5 g/L，ρ(Zn2+)=109.2 g/L，pH=5.4；EDTA 標準溶液，22.1 mmol/L；NH3-NH4Cl緩沖液，pH=10；絡黑T指示劑；醋酸-醋酸鈉緩沖液，pH=5； 二甲酚橙指示劑，2 g/L。

1.2 試驗原理及方法

新型除鎂劑為粉末顆粒，表面和孔隙中含有活性離子，可與溶液中的Mg2+反應形成復合沉淀物；復合沉淀物吸附于除鎂劑表面和孔隙中，隨除鎂劑顆粒一起過濾去除，實現(xiàn)從溶液中去除鎂。

采用單因素試驗法考察除鎂劑的除鎂效果。每組試驗取硫酸鋅溶液200 mL倒入250 mL燒杯中，加入一定質(zhì)量除鎂劑，恒溫反應一定時間后真空抽濾，靜置一定時間后測定除鎂后液中鋅、鎂離子質(zhì)量濃度，計算鎂去除率和鋅損失率。溶液中的鋅離子與鎂離子質(zhì)量濃度采用EDTA滴定法測定。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 除鎂劑用量對除鎂的影響

硫酸鋅溶液中Mg2+質(zhì)量濃度18.5 g/L，反應時間90 min，反應溫度80 ℃，溶液pH=5.4，除鎂劑用量對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表1。除鎂劑用量以Mg2+質(zhì)量濃度的倍數(shù)表示。

表1 除鎂劑用量對鎂去除率和鋅損失率的影響

由表1看出：隨除鎂劑用量增大，鎂去除率逐漸提高；除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍時，鎂去除率為70.25%；繼續(xù)增大除鎂劑用量，鎂去除率提高幅度很小，而鋅損失率升高。當除鎂劑用量達到一定水平后，其與Mg2+反應變慢，而與Zn2+的結(jié)合加快，造成鋅損失加大。綜合考慮，確定除鎂劑最佳用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍。

2.2 反應時間對除鎂的影響

除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍，反應溫度80 ℃，溶液pH=5.4，溶液中Mg2+質(zhì)量濃度18.5 g/L，反應時間對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表2?？梢钥闯觯谝欢ǔV劑用量下，隨反應進行，鎂去除率逐漸提高，60 min 后趨于穩(wěn)定。反應達到平衡后，繼續(xù)延長反應時間對除鎂影響不大。綜合考慮，確定最佳反應時間為60 min。

表2 反應時間對鎂去除率和鋅損失率的影響

2.3 反應溫度對除鎂的影響

除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍，反應時間60 min，溶液pH=5.4，溶液中Mg2+質(zhì)量濃度為18.5 g/L，反應溫度對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表3。

表3 反應溫度對鎂去除率和鋅損失率的影響

由表3看出，反應溫度對除鎂效果影響較大：隨溫度從40 ℃升高到60 ℃，鎂去除率逐漸提高；溫度超過60 ℃后，鎂去除率反而略有降低。溫度過高不利于Mg2+的沉淀去除；且升溫會加劇除鎂劑與Zn2+之間的反應，導致鋅損失率升高。綜合考慮，確定適宜溫度為60 ℃。

2.4 溶液pH對除鎂的影響

除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍，反應時間60 min，反應溫度60 ℃，溶液pH對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表4。

表4 溶液pH對鎂去除率和鋅損失率的影響

由表4看出：溶液pH<4.0對除鎂不利；溶液pH>4.0后，隨pH增大，鎂去除率略有提高。pH過低，溶液酸性過強，可能會將產(chǎn)生的鎂沉淀物復溶，導致除鎂效果變差。綜合考慮，溶液pH以控制在5.0左右為宜。

2.5 雜質(zhì)離子對除鎂的影響

鋅電解液中，除含雜質(zhì)鎂外，通常還含有一定量氟、氯離子，這些雜質(zhì)的存在對除鎂也會有一定影響。

2.5.1 F-質(zhì)量濃度的影響

除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍，反應時間60 min，反應溫度60 ℃，溶液pH=5.0，溶液中Cl-和Zn2+濃度一定，初始Mg2+質(zhì)量濃度18.5 g/L，溶液中F-質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表5。

表5 F-質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率的影響

由表5看出：溶液中F-質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率影響較??；隨F-質(zhì)量濃度增大，鎂去除率略有降低。

2.5.2 Cl-質(zhì)量濃度的影響

除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍，反應時間60 min，反應溫度60 ℃，溶液pH=5.0，溶液中F-和Zn2+質(zhì)量濃度一定，初始Mg2+質(zhì)量濃度18.5 g/L，Cl-質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表6。

表6 Cl-質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率的影響

由表6看出：溶液中Cl-質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率都影響很??；隨Cl-質(zhì)量濃度提高，鎂去除率僅略有降低，基本穩(wěn)定在70%左右。

2.5.3 Zn2+質(zhì)量濃度的影響

除鎂劑用量為Mg2+質(zhì)量濃度的1.25倍，反應時間60 min，溫度60 ℃，溶液pH=5，溶液中F-和Cl-質(zhì)量濃度一定，初始Mg2+質(zhì)量濃度18.5 g/L， 溶液中Zn2+質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率的影響試驗結(jié)果見表7。

表7 Zn2+質(zhì)量濃度對鎂去除率和鋅損失率的影響

由表7看出：溶液中Zn2+質(zhì)量濃度在50～130 g/L范圍內(nèi)，對除鎂影響不大，鎂去除率都穩(wěn)定在70%以上；但隨Zn2+質(zhì)量濃度提高，鋅損失率增大。因此，實際生產(chǎn)中，在Zn2+質(zhì)量濃度較低的溶液中除鎂可有效降低鋅損失率。

3 結(jié)論

四川弘業(yè)環(huán)?？萍加邢薰咀灾频男滦统V劑對高鎂硫酸鋅溶液除鎂有較好的效果。對Mg2+質(zhì)量濃度為18.5 g/L的硫酸鋅溶液，適宜條件下，鎂去除率穩(wěn)定在70%以上，F(xiàn)-、Cl-的存在對除鎂影響不大。該新型無機除鎂劑無毒無害，價格低廉，應用方便，有較好的應用前景。