白宇峰 同国兴 黄开胤
陕西锌业有限公司 726000
摘要：常规湿法炼锌工艺中，中上清液的净化通常采用锌粉锌锑盐净化工艺，锌粉单耗通常作为一个重要的技术经济指标进行考核。本文介绍了通过控制锌粉、中上清液质量，净化工艺条件等措施降低锌粉单耗。
关键词：湿法炼;锌粉锑盐净化工艺;锌粉单耗;控制措施
引言
在常规湿法炼锌的中性浸出工序，Fe、As、Sb等杂质大部分可通过Fe3+水解形成Fe(OH)3胶体共沉淀除去，但溶液中仍存在对锌电积有害的Cu、Cd、Co、Ni等其他杂质元素，必须在电积前对中上清液进行净化。
1锌粉锑盐法净化原理
锌粉锑盐净化法，即利用金属电位差原理，用锌粉中较负电性的锌单质置换除去中上清液中较正电性的Cu、Cd、Co、Ni等杂质金属。从热力学计算可知，用锌粉置换除Co、Ni是可行的，且能除至很低的程度。但实践中，单纯用锌粉置换除Co、Ni却是很困难的，这是由于Co、Ni属于过渡族元素，其在置换析出时具有较大的超电压，使其析出电位变得更负，与金属锌的析出电位差变小。为降低电位差，通常采取提高反应温度或者添加某些较正电性的金属(锑盐、砷盐、铅盐等)以降低Co、Ni超电压，从而使反应能顺利进行。锌粉锑盐除钴法具有效果好、成本低、污染小的特点，被各湿法炼锌厂广泛采用。从动力学上看，锑盐除钴过程可看作是一个电化学腐蚀过程。
锌粉锑盐除钴电化学反应主要包括以下几个过程。（1）Co2+向锌粉表面传输，这一过程属于液相中的传质过程。（2）Co2+在锌粉表面吸附，这一过程属于表面转化过程。（3）电化学过程:阳极反应Zn－2e→Zn2+;阴极反应Co2++2e-→Co。（4）生成CoSb化合物脱附，这一过程属于表面转化过程。（5）Zn2+从电极表面向溶液扩散，这一过程属于液相中的传质过程。
2锌粉单耗控制
2.1原料
净化用原料来自浸出工序的中上清液，中上清液的质量对降低锌粉单耗极为重要，需要从以下几个方面进行控制。
2.1.1控制适宜的中上清液中锌离子浓度。锌离子浓度较低，溶液流转量大，增加锌粉消耗;锌离子浓度较高，溶液黏度大，降低锌粉反应效率和利用率，且管道容易结晶堵塞，严重影响生产。根据生产实践经验，中上清液中锌离子浓度控制在140～150g/L为宜。
2.1.2保证中上清液稳定供应。根据产能需求稳定均匀供应中上清液对净化生产和降低锌粉单耗非常重要，若中上清流量频繁波动，净化工序需频繁调整工艺参数，整个体系容易失调，造成溶液质量不合格，则需加入锌粉或者停机调整，势必增加锌粉消耗和影响生产。
2.1.3保证中上清液良好澄清度。若中性浸出矿浆絮凝沉降效果不佳，则中上清液中含有较多的氢氧化铁胶体悬浮物等，净化反应过程中悬浮物将会包裹锌粉，降低锌粉利用率，增加锌粉消耗，导致压滤困难，也可能导致净化后的中上清液铁超标。
2.2工艺条件
2.2.1溶液pH值
锌粉置换除杂的同时会发生氢的置换反应，导致溶液pH升高，在较高的pH值下，锌离子将水解生成氢氧化锌或者生成碱式硫酸锌包裹锌粉，影响反应效率和压滤效果。因此，一般分别在净化一段、二段进口和压滤中间槽加入废酸，将pH值调至4.0～4.5，这样有利于铜、镉、钴离子穿透扩散层与锌粉接触，从而提高除杂率，降低锌粉消耗，同时改善压滤性能，缩短压滤时间，避免杂质复溶。
2.2.2反应温度
温度是溶液净化的关键因素。
温度越高，反应速率越快，净化效果越好，但极易造成复溶;温度过低，反应几乎不进行，尤其在二段除钴工序体现较为明显。从热力学角度分析，一段除铜、镉时，反应温度在60℃以上即可达到要求。但生产实践表明，一段温度控制在70～75℃，溶液镉含量可由500～600mg/L除至小于150mg/L，不仅可避免铜、镉复溶，还能保证15%～20%的钴去除率，这为二段除钴降低了压力，而且对降低锌粉单耗具有重要作用。二段除钴、镍时，反应温度一般要求达到85℃。在生产过程中，通常采用热交换器和蒸汽加热联合的方式保证二段净化反应温度，以期达到较好的除钴效果。
2.2.3搅拌强度
（1）将二段1#反应槽搅拌机电机功率提高30%，进一步强化搅拌效果。（2）在反应槽导流筒内悬挂插入一pp材质管，利用溶液的流动性使管子不断搅动，可增加搅拌强度，也可降低结垢速率，同时可使部分净化渣转移至pp管上结垢，定期取出清理即可。此举可将二段1#反应槽导流筒清理周期由原来的20天延长至45天。
2.2.4锑盐加入量
钴是溶液净化过程中最难去除的杂质，往往需要消耗大量的锌粉方可将钴除至合格，一般中上清液含钴约为0.01-0.02g/L，除钴锌粉占总锌粉耗量的55%以上，因此，二段是降低锌粉单耗的关键点。锑盐作为除钴添加剂，在除钴过程中有着不可替代的作用，锑盐通常选用三氧化二锑或者吐酒石酸锑钾。锑钴比是生产过程中控制的一个重要参数，针对锑盐种类和锑钴比的系列试验研究表明:使用医药级吐酒石酸锑钾的除钴效果较好，单耗低，生产吨锌的锑盐平均单耗为0.02kg/t;锑钴比精准控制在0.06～0.10时，二段采用原来锌粉用量的70%～75%即可达到同样的除钴效果，二段后液钴含量可达到0.3～0.4mg/L，生产也更加稳定，新液一次合格率达98%以上;当锑钴比小于0.06时，即使增加锌粉耗量和延长反应时间，也很难将钴除至合格;当锑钴比大于0.1时，二段后液钴含量无明显变化，也未出现复溶;当锑钴比大于0.1，且同步增加锌粉耗量，钴可降至0.2～0.3mg/L，但加入过量的锑盐可能导致溶液锑含量增加，引起电积烧板，且锌粉单耗升高。
2.3精细化操作
为提高溶液一次合格率，避免返液二次处理增加锌粉消耗，对部分操作进行了精细化控制。⑴将锌粉加入点由溜槽改为直接加入净化反应槽，且尽可能远离阻力墙，靠近搅拌机，以避免大量锌粉在阻力墙角堆积结垢。⑵控制压滤机压力不超过0.65MPa，达到0.65MPa时停止压滤，根据情况及时卸渣或更换滤布滤板，避免因压滤时间过长导致杂质复溶。⑶滤布清洗后用废液浸泡10～12h，滤板定期上洗滤板压滤机用废液清洗，保证滤布网孔、滤板流道畅通，减少压滤阻力，避免压滤过程中复溶。⑷更换滤布后及时用水冲洗掉入压滤机溜槽内的滤渣，洗液进入浆化槽；若出现跑混现象，需及时调整滤液走向，进入不合格液贮槽，及时检查处理，直至滤液清亮后方可进入一段/二段后液贮槽或循环槽。⑸定期压滤循环槽和沉降槽钙镁底流，对钙镁进行开路，以维持系统钙镁含量较低水平，避免因溶液黏度大而增加锌粉的消耗。
结束语
湿法炼锌工艺采用锑盐净化法净化中上清液，通过采取控制中上清液质量及供应、溶液pH值、反应温度、反应时间、锑盐加入量，及精细化操作等措施，将吨锌锌粉单耗由60kg/t左右降至48kg/t左右，降幅达20%，每年可节约锌粉约1200t，节约生产成本达700多万元，而且新液一次合格率、新液质量等指标明显提升，经济效益显著，其经验可为湿法炼锌企业提供一定的借鉴。
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