山东恒邦冶炼股份有限公司
摘要：本文主要对低砷次氧化锌综合回收利用的重要性及影响进行分析，并对低砷次氧化锌烟尘综合回收工艺研究，以期对相关从业人员有所助益。
关键词：低砷；次氧化锌；重要性；影响；实验
一、研究目的
低砷氧化锌是锌的一种氧化物，难溶于水，可溶于酸和强碱，是一种常用的化学添加剂。
广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。低砷氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。
在我国有色冶金工业中,普遍存在矿产资源消耗量大、能耗高、二次资源利用率低等问题,有相当一大部分可利用资源变成了污染物。例如,在火法冶锌过程中,渣率髙达30%~50%,其中包括硬锌真空蒸镏产生的真空蒸镏渣、浮在锌锭表面的锌浮渣及沉积在烟道中的次氧化锌等。真空蒸镏渣、锌浮渣主要由锌组成,成分简单,相关研究论文较多,回收技术成熟;而次氧化锌中因锑、砷、锡、铁等杂质的含量较高,一直没有得到合理利用,综合回收困难,研究论文较少次氧化锌是冶锌工业废渣中主要富铟废渣之一,因其主要成分为次氧化锌(zn2O, Zinc hypoxide)及氧化锌(ZnO, Zinc oxide而得名。次氧化锌的化学组成随矿源不同变化较大,一般含有锌、铟、砷、锑、锡、银、铅、镉、铋等金属,其中铅、砷、镉等元素有毒,容易对水体和土壤造成严重污染。次氧化锌中含的锌、铟、砷、锑、锡、银、铅、镉、铋等有价金属,均具有很高的回收价值,特别是在目前铟资源较为紧缺的形势下,以提取稀散金属铟作为重点,开展对冶锌工业废渣次氧化锌综合回收利用研究,不仅是对二次资源的充分利用,而且有利于环境保护,具有显著的经济价值和社会效益。
二、开展低砷次氧化锌综合回收利用的影响
次氧化锌是我厂密闭鼓风炉炉渣经烟化炉处理后得到的一种含有多种杂质(砷、铅等)的粗氧化锌目前我厂将其直接返回烧结配料,这种处理方法对我厂的工艺和环保造成的主要影响有:(1)含砷次氧化锌的配入对烧结工艺影响十分严重,当配入过多时,制粒效果明显变差,混合物料透气性大大下降,床层阻力升高,烧结机脱硫能力下降,总管SO2浓度不能满足制酸要求,工艺陷入恶性循环;(2)由于每年都从精矿中带入一定数量的砷,而含砷次氧化锌又返回烧结配料,导致了砷在整个工艺流程中的循环积累,对我厂环保造成了巨大压力。鉴于含砷次氧化锌对我厂工艺和环保造成的上述危害,前人对此曾做了大量研究工作,主要方法包括铁盐法2、钙盐法、锌粉还原法,但这些方法的主要缺陷是有价金属损失大、资源综合利用率低、易产生二次污染等,因此本文将研究一种新工艺,既能使砷和其它有价金属得到最大限度回收,又能大大减少对烧结工艺的种种不利影响,为我厂含砷次氧化锌提供一行可行之路。
三、低砷次氧化锌烟尘综合回收工艺研究
1试验原料试验
原料为西部矿业锌业分公司回转窑挥发烟尘(次氧化锌)，含铟o．069％，其余主要化学成分(％)：Zn 43．49、Pb 9．52、Cd 0．56、As 0．24、S6．89、Fe 9．34。试剂主要是分析纯浓硫酸。
2 中性浸出锌试验结果及讨论
2.1 温度初始条件：液固比4：1，始酸浓度110 g／L，浸出时间1 h，温度对浸出率的影响如图1所示。由图1可知，锌浸出率随温度的升高先升高后降低，铟浸出率变化不大，维持在10％左右。在70℃时，锌浸出率达到最大。因此选择浸出温度为70℃。
2.2 液固比初始条件：始酸浓度110 g／L，温度70℃，浸出时间1 h，液固比对浸出率的影响见图2。由图2可知，锌和铟的浸出率随液固比的升高而升高。当液固比大于4：1后，锌浸出率变化不大，而铟浸出率继续上升，考虑到要使铟尽可能地进入渣中，因此选择浸出液固比为4：1。
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2.3 始酸浓度
初始条件：液固比4：1，温度70℃，浸出时问1 h，始酸浓度对浸出率的影响如图3所示。由图3可知，铟浸出率随酸度的升高而升高， 锌浸出率随酸度升高略有下降，考虑到要使锌尽可 能地在中浸阶段浸出，铟尽可能地进入渣中，因此选择浸出酸度为110 g／L。
2.4 时间初始条件：始酸浓度110 g／L，液固比4：1，温度70℃，时间对浸出率的影响结果进行分析可知，锌浸出率随时间的增加有所降低，这可能是由于随着时间的增加溶液黏度增大造成的，铟浸出率呈先下降后升高的趋势。综合考虑浸出时间选择1 h。
2.5 正交试验根据单因素试验结果，锌浸出率最高时的条件为：液固比4：1、始酸浓度110 g／L、温度70℃、时间1 h，为进一步考察各变量之间的交互作用，我们进行了次氧化锌中浸正交试验，结果见表1。正交试验结果表明，各因素影响顺序由大到小依次为液固比、温度、始酸浓度和时间。最优条件为：液固比3：1、温度70℃、浸出时间1 h、始酸浓度110 g／L。此时，锌浸出率最大，铟大部分进人中浸渣中，达到铟富集的效果。
四、结语：
1)采用二段浸出工艺，可以很好地实现锌、铟的浸出及分离。2)中性浸出锌最佳工艺条件：液固比3：1、温度70℃、时间1 h、始酸浓度110 g／L，在此条件下，锌浸出率75％以上，铟浸出率10％左右且大部分进入中浸渣。3)中浸渣高酸浸出铟的最佳工艺条件：终点酸度pH<o．77，液固比6：1，温度70℃，时间1．5 h，在此条件下，铟浸出率可达90％以上，全流程铟综合回收率82．8％。
参考文献：
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