七水硫酸锌生产过程控制产品含锌量的探讨与实践.pdf

第29卷第5期
有色矿冶
Vol. 29. No 5
2013年10月
NON-FERROUS MINING AND METALLURGY
October 2013
文章编号:1007一967X(2013)05-0032一05
七水硫酸锌生产过程控制产品含锌量的探讨与实践
程永强
(中治葫芦岛有色金属集团有限公司,辽宁葫芦岛125003
摘要:采取理论与生产实际相结合的方式,理论分析了影响七水硫酸锌成品含锌的因素,并结合
实际生产中对七水硫酸锌质量影响的客观因素进行优化工艺的探讨,结合上下工序的行
接、原料的变化、气候条件等因素调整最佳的生产工艺条件,实现∫对七水硫酸锌质量的
稳定控制。
关键词:蒸发;过饱和度;结晶;脱水;干燥
中图分类号;TF813
文献标识码:A
1问题的提出
某公司生产的硫酸锌,尽管含锌已经达到22.51%
以上,但因其它杂质含量超标,只能以合格品销售和
某公司生产七水硫酸锌是以生产硫酸过程中焙定价,但对生产企业来说,成品含锌过高,就意味着
烧锌精矿产生的高温尘为原料,经过浸出、净化除砷原料费升高和生产成本的增加,而如果对含锌量过
铁、净化除镉、蒸发、结晶、离心分离、干燥、包装形度控制,又将导致成品含锌不合格,造成返回品量增
成,生产工艺流程如图1。
多,同样影响生产效益。因此,如何在生产过程中控
高温尘
制各工序环节,确保成品含锌稳定,为企业创造最大
漫出
效益,是许多相关技术人员研究的重要课题。本文
净化铁
分析了影响硫酸锌含锌量的诸多因素,提出了稳定
汽林??到
控制锌量的措施,并从生产实践方面验证了措施的
净化除结晶
汽水
可行性与有效性。
し压?1「离心分离
ご李通排空
表1Ⅱ类工业硫酸锌化学成分指标
除铺后液里液水硫驶伴
Zn含量 Cd Fe Mn?Pb不溶物
干燥
包装」
(%)(%)(%)(%)(%)(%)
优级品22.510.0010.0030.0050.200.0013.00.02
成品硫酸锌
级品22.060.0100.0200.100.600.0103,00.050
合格品21.92
0.060
0.010
0.10
图1硫酸锌生产工艺流程图
硫酸锌是制造锌钡白和锌盐的主要原料,也可2问题分析
用作印染媒染剂,木材和皮革的保存剂,医药催吐
剂,还可用于防止果树苗圃的病害和制造电缆,也是
硫酸锌生产的工艺流程包含浸出、净化、蒸发
生产粘胶纤维和维尼纶纤维的重要辅助原料,另外,
结晶、离心分离、于燥、包装几道重要生产工序,浸出
在电镀和电解工业中也有应用。根据硫酸锌用途的和净化是生产硫酸锌的首要两道工序,为硫酸锌生
不同,国标中将硫酸锌分为两类:食品级Ⅰ类硫酸锌产制备符合指标要求的溶液,由于硫酸锌的溶解度
和工业用Ⅱ类硫酸锌。某公司生产的硫酸锌主要用随温度升高而增大,所以在后续生产中采用的是先
于农业和维尼纶纤维的生产,属Ⅱ类硫酸锌,化工行蒸发浓缩后冷却结晶的工艺,首先在蒸发器内真空
业标准中对Ⅱ类硫酸锌的指标要求相对宽松一些,蒸发,然后在带有螺旋桨的槽式结晶机内冷却降温
特别是对Ⅱ类中的合格品等级,HG/T2326-2005结晶,结晶后的悬浮液通过离心机分离脱水,晶体通
中对Ⅱ类工业硫酸锌的指标要求如表1。
过气流干燥成为最终产品,包装外售。其中蒸发、结
对主品位锌而言,标准中只制定了下限指标,而晶、分离脱水、干燥儿道工序直接影响着硫酸锌成品
收稿日期:2013-05-2
作者简介:程永强(1972-),男,在职硕土研究生,高级工程师,主要从事有色金属生产、设计和研究。
第5期
程永强:七水硫酸锌生产过程控制产品含锌量的探讨与实践
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含锌的高低。
多,产量大,但是,由于溶液并不会是完全纯净的硫
2.1蒸发
酸锌溶液,或多或少存在一定量杂质,随着温度降
蒸发是浓缩锌量的过程。一般地,每种物质都低,一部分达到饱和溶解度的物质将会析出,混杂到
具有一条饱和溶解度曲线,而结晶过程形成固相,需成品内,从而影响含锌量。
要一定的表面自由能,因此溶质浓度达到饱和浓度2.2.2晶体生长
还不能使晶体析出,当浓度超过饱和浓度达到一定
晶体生长的快慢决定了生产速率的高低,而晶
的过饱和程度时,才可能析出晶体,故过饱和度是结体生长速度与降温幅度的大小密不可分。降温幅度
晶的推动力,因此溶液必须通过蒸发,去除部分溶越小,晶体生长越慢,这不是生产者所希望的,但是,
剂,达到一定过饱和度,才能实现硫酸锌的结晶
从产品质量的角度出发,在冷却结晶时,操作温度的
2.1.1过度增大过饱和度
降低不宜过快,这是因为溶液的快速冷却会使晶体
增大过饱和度,可提高成核速率和生长速率,单在某一区域优先成长,生成针状和发状晶体,这是因
纯从结晶生产速度的角度考虑是有利的。但过度增为在尖端处结晶热散发较快,产生较大的过饱和度,
大过饱和度又会出现如下问题:(1)溶液粘度增大,溶质优先在这些部位成长,造成其含有的结晶水超
一-日产生晶核,就会同时出现大量晶核,容易发生聚过预期值,进而影响了成品含锌量。
晶现象,导致产品含锌量增高。(2)蒸发器壁容易2.3分离游离水
产生晶垢,给蒸发操作带来困难
分离游离水是将已经长大的晶体与母液分离的
2.1.2过度降低过饱和度
过程。由于溶液中含有大量游离水,必须将其分离
生产中一般在条件允许的情况下,尽量增大过出去,才能保证纯晶体含锌量的合格。因此,分离效
饱和度,相比之下,在较低的过饱和度条件下操作,果决定了晶体间是否夹带过多游离水,如果分离效
结晶时溶液流动性好,附着在晶体上的微小晶体或果较差,夹带游离水多,会增加下道生产工序的负
因为受到流体流动的剪切作用,以及晶体之间的相担,甚至造成成品含锌不合格。
互碰撞和晶体与界壁的相互碰撞而脱离晶体,形成2.4干燥
新的晶核。由于这些脱离的微小结晶必须大于相应
为了进一步将成品内多余的游离水去除掉,同
过饱和度下的热力学临界半径才能形成晶核,继续时也为了便于贮存、运输和使用,需要干燥后オ能包
生长,因此,一且过饱和度不够,这些脱离的微小结装销售。干燥效果好,游离水剩余少,成品含锌量相
晶就不能长大,故而造成溶液中液固比增大。而在对升高,反之,成品含锌量降低。
后续过滤过程,如果不及时调整延长过滤时间,就使
部分游离水不能过滤掉,最终导致产品含水高而爵3优化硫酸锌生产工艺的探讨
锌低于指标。
上述对硫酸锌生产中几道重要生产工艺进行的
2.2结晶
理论分析,都是针对纯物质的分析,而实际生产中,
七水碗酸锌在溶液中形成的过程称为结晶。结原料的变化是不容忽视的,特别是气候环境对结晶
晶过程的实质是形成新相的过程。这一过程不仅包类化工产品的影响非常大,因此,要想对硫酸锌整体
括溶质分子凝聚成固体,还包括这些分子有规律地工艺进行优化,必须综合各种因素,需要对上下工序
排列在一定晶格中,最先析出的微小颗粒是以后结的衔接、原料的变化、气候条件等因素进行综合考
晶的中心,称为晶核。晶核形成層,靠扩散而继续成虑,针对不同条件状况调整工艺条件到最优,才能实