鋅浮渣高效回收試驗研究

申開榜，鄒小平

（1.巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司，內蒙古 巴彥淖爾 015543；2.北京礦冶科技集團有限公司，北京 100160；3.東北大學，沈陽 110006）

巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司現有一套8000 t/a鋅浮渣干式處理系統，該系統將剛出爐的鋅浮渣，經過搗碎機和高位渣斗，將大塊金屬鋅分離出來，并返回熔鑄鑄錠，剩余鋅浮渣經過球磨-振動篩后，篩上鋅浮渣仍返回熔鑄鑄錠，篩下鋅浮渣返回焙燒爐重新焙燒[1-2]。本次試驗原料就是此篩下鋅浮渣，目前篩下鋅浮渣每天約產出30 t，需要返回原料工段重新配礦，再一次進入焙燒爐焙燒，由于此鋅浮渣含鋅84%左右，重新回爐效果不大，而且成本增加。針對此現象，鋅浮渣若能直接浸出，避免回爐作業，可以間接提高產量，減少重復作業，還可以使焙燒相對情況下投礦量增加，故需要開展鋅浮渣直接浸出工藝研究，并對新工藝進行試驗和可行性分析，為成果產業化實施提供理論依據與技術支撐[3]。

1 試驗

1.1 試驗原理

基于鋅浮渣可以直接和硫酸進行反應，而且反應充分，易進行，在節約成本的前提下，利用濕法系統產出廢液與鋅浮渣反應，找到最佳反應條件?；瘜W方程式如下：

1.2 試驗原料

本次試驗原料為公司篩下鋅浮渣與現場廢液。具體結果如表1、表2所示。

表1 鋅浮渣成分

表2 廢液成分

1.3 試驗工藝流程

鋅浮渣與廢液按一定液固比進行一段浸出反應，反應后再進行二段浸出，盡可能地反應完全，反應后濾液進行除氯工序（公司已有除氯工序）。試驗工藝流程如圖1所示。

圖1 篩下鋅浮渣浸出工藝流程

2 試驗內容

2.1 濃硫酸浸出試驗

取50 g鋅浮渣，加入400 mL水，分別加入50 mL、100 mL和200 mL濃硫酸，反應2 h，反應后過濾分析，結果如表3所示。

從表3可以看出，鋅浮渣在酸度達到一定量時，浸出率可達94%，說明鋅浮渣可以直接浸出。另外，反應后液體Cl元素含量升高，后續需要除氯工序。

2.2 廢液浸出試驗

取50 g鋅浮渣若干，加入一定量廢液，分別考察液固比、反應溫度、反應時間對鋅浮渣直接浸出的影響，結果如表4所示。

從表4可以看出，對比1#～3#,在浸出時間和液固比相同時，反應溫度對鋅浮渣浸出率影響不大，渣率變化也不大；對比3#、5#、6#，在反應溫度和液固比相同時，反應時間越長，浸出率越大，并且渣率越來越少；對比3#、8#與6#、9#，在反應溫度和反應時間相同時，液固比越大，浸出率越高，渣率越來越少；綜合情況分析，與硫酸直接浸出試驗結果對比，鋅浮渣直接浸出，渣率較大，浸出率不高，可能是粒度對其影響較大，后續研磨后重新試驗。

2.3 研磨后廢液浸出試驗

從表5、表6可以看出，未研磨的鋅浮渣，+80目的占57.1%，且含鋅較高，說明未研磨的鋅浮渣顆粒較大；研磨后，鋅浮渣中鋅的分布比較均勻。

取50 g研磨后鋅浮渣若干，加入一定量廢液，分別考察反應溫度、反應時間對鋅浮渣直接浸出的影響，結果如表7所示。

表3 濃硫酸直接浸出試驗數據

表4 鋅浮渣廢液浸出試驗數據

表5 鋅浮渣研磨前后粒度分布

表6 鋅浮渣研磨前后鋅含量分布

表7 研磨后廢液浸出試驗數據

從表7可以看出，在反應時間和液固比相同的條件下，反應溫度對研磨后鋅浮渣浸出影響不大，渣率變化也不大；在反應溫度和液固比相同的條件下，反應時間越長，浸出率越高，渣率越來越少；對比表3和表6可以看出，研磨后，鋅浮渣浸出率可以提高10%，并且渣率較少，說明研磨后有利于鋅浮渣浸出；反應后Cl離子濃度有所升高，主要是鋅浮渣中帶入，后續需要除氯；浸出后，液體酸和鋅變化不大，而且渣含鋅在98%以上，渣率和浸出率較硫酸直接浸出相差較大，并且過濾時，液體比較黏稠、發白，過濾困難，可能原因是液體中鋅已飽和，不能再進一步浸出，后續對上述浸出渣二段浸出，考察浸出情況。

2.4 二段浸出試驗

取一次浸出渣若干，按液固比10:1加入廢液，考察反應時間對鋅浮渣二段浸出的影響，結果如表8所示。

從表8可以看出，當二次浸出加入22 g后，浸出率在71%～77%，浸出率有待提高，當二次浸出加入18 g，反應2 h，浸出率達80%，而且渣率較少，加大反應時間，浸出率提高不大。另外，一段浸出液氯離子含量上升，二段浸出液氯離子含量變化不大。

表8 二段浸出試驗數據

表9 二段浸出加入硫酸試驗數據

對比表8和表9可以看出，當加入一定量硫酸時，二段浸出效果更好，說明鋅浮渣還可以繼續浸出，受到液固比和浸出時間的影響，二次浸出渣可以返回一段浸出繼續反應。

綜上所述，鋅浮渣需要進一步球磨，達到一定粒度，從而提高鋅浮渣浸出率；考慮到二次浸出加18 g以后，浸出率較好，結合現場工藝流程及成本，故選取一次浸出渣率在36%左右的最優浸出條件，即一次浸出最優條件為：液固比10:1，常溫下反應時間2 h即可。二次浸出最優條件為：液固比10:1，常溫下反應2 h即可，由于生產上廢液量較大，不建議再加硫酸，再結合生產負荷和設備，二次浸出渣可返回一次浸出繼續反應。

3 優缺點

3.1 優點

熔鑄分廠每天約產出30 t鋅浮渣（返回焙燒配礦重量），可分配給兩個濕法廠共同處理，從而避免重新配礦回爐焙燒，可以提高焙燒產能。處理30 t鋅浮渣，可消耗300 m3廢液，過濾后液體含鋅110 g/L，含酸80 g/L，相當于高上清，可以直接進低浸工序，有效解決了目前生產上廢液體積過多、不吃酸的現象。該工藝流程簡單，不需要加溫作業，常溫浸出就可進行，利用現有綜合回收工段反應槽和壓濾機即可作業。

3.2 缺點

由于鋅浮渣中含CL 0.73%、含硫2.58%，故鋅浮渣浸出時會放出H2S氣體，生產過程中氣味比較難聞，要做好通風工作；另外Cl會浸到液體中，需要除氯工序，建議在綜合回收分廠鎘工段除氯工序前進行鋅浮渣浸出，然后進行銅渣除氯，最后直接進低浸反應槽。由于公司原料含鋅較低，原來加入鋅浮渣可提高鋅精礦含鋅品位，如果鋅浮渣直接浸出，不進行配礦，按每天配礦600 t，鋅精礦含鋅會降低1個百分點。

4 結論

熔鑄分廠產出的鋅浮渣直接浸出，浸出率不高，需要進一步球磨，可提高浸出率10%。一次浸出最優條件為：液固比10:1，常溫下反應時間2 h。二次浸出最優條件為：液固比10:1，常溫下反應2 h，二次浸出渣可返回一次浸出繼續反應。鋅浮渣經過兩次浸出后，浸出率為94%，生產上可以有效實施，從而避免了重新配礦回爐焙燒，可以提高焙燒產能。鋅浮渣浸出后液體可直接進入低浸工序，每天可消耗廢液300 m3，降低了系統廢液體積大的現象，為消耗廢液找到開路。鋅浮渣浸出過程中出現的氣味和Cl升高的問題，已給出解決方案，另外二段浸出氯離子含量沒有上升，二段浸出渣可返回一段浸出繼續作業。