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高氟氯低品位氧化锌粉的处理技术研究.pdf

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    高氟氯低 品位 氧化 锌粉 处理 技术研究
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    高氟氯低品位氧化锌粉的处理技术研究 * 杨丽菊,濮永许 ( 云南永昌铅锌股份有限公司,云南保山678307) 摘要:氧化锌粉作为铅锌冶炼过程中锌的重要二次资源,主要来源于回转窑挥发产出的氧化锌粉、铅冶炼 系统炉渣经过烟化炉工艺产出的氧化锌粉。这部分氧化锌粉含有价金属锌和贵金属,但伴有有害元素 F、Cl,直 接投入生产会导致系统 F、Cl 等杂质含量超标,给锌冶炼系统带来困难。通过对氧化锌粉进行碱洗预处理脱除部 分氟、氯离子,并通过对浸出工艺的优化进一步提高锌金属回收率,使得该类原料冶炼效益最大化。 关键词:氧化锌粉;碱洗预处理;浸出工艺;锌金属回收率 中图分类号:TF813文献标识码:A 文章编号:10060308 ( 2018)03005705 The Treatment Technology Study of Low grade Zinc Oxide Powder with High Fluorine and Chlorine YANG Liju,PU Yongxu ( Yunnan Yongchang Lead Zinc Co ,Ltd ,Baoshan,Yunnan 678307,China) ABSTACT:The zinc oxide powder is the important secondary resource of zinc in the lead zinc smelting process, it mainly comes from the zinc oxide powder produced from rotary kiln,and the zinc oxide powder produced from the furnace slag of fuming furnace process of the lead smelting system The zinc oxide powder contain with valuable metals and precious metal, and accompanied with harmful element F, Cl;the content of F,Cl and the other impurities shall be out of limits if it directly feed into the production,it will bring difficulties to the zinc smelting system Partial fluorine and chlorine ion shall be removed from zinc oxide powder by alkaline cleaning pretreatment, and the re- covery rate of zinc metal shall be increased furthermore by optimization of leaching process, so that the smelting efficiency of this kinds of raw material shall be maximized KEY WODS:zinc oxide powder;alkaline cleaning pretreatment;leaching process;recovery rate of zinc metal 0引言 氧化锌烟尘的主要来源有以下:硫化锌精矿的 焙烧、铅火法冶炼过程、高炉粉尘、镀锌灰以及其 他各类冶金渣的火法冶炼过程等方面,是一种重要 的铅锌冶炼二次资源1 4 。近年来,由于环保压力 的增大,世界各国对锌氧粉的处置及堆放越来越重 视,同时因为其对铅锌冶炼资源的补充也起着重要 作用。 目前,锌氧粉的处理工艺以湿法为主,根据其 成分的不同,锌氧粉主要用来生产以下四种产品: 硫酸锌、电锌、氯化锌和活性氧化锌。氧化锌烟尘 在湿法回收过程中,国内很多企业在采用常规的浸 出方法处理一些含氟、氯高的氧化锌粉时,预先进 行高温焙烧、碱洗除氟、氯,再对氧化锌粉进行常 规浸出或者用作中和剂进行使用5 。国内相关研 究工作有: 赵玉琴 6 针对低品位氧化锌质量不稳定,各 项元素无法保证生产的特点,采用碱洗、中浸、一 段酸洗、净化冶炼工艺生产电积锌。生产实践证 明,该工艺技术可行,经济效益较好,且无三废污 染,对同企业有实用的参考价值。罗文波 7 ,对 75 2018 年 6 月 第 47 卷第 3 期 ( 总第 270 期) 云南冶金 YUNNAN METALLUGY Jun 2018 Vol. 47 No. 3 ( Sum270) *收稿日期:20180104 作者简介:杨丽菊 ( 1981) ,女,云南保山人,工程师。 高氟、氯含量的次氧化锌粉,先通过碱洗工艺去除 原料中的大部分氟、氯,氟的脱除率 50. 21%,氯 的脱除率 92. 98%。得到的碱洗次氧化锌粉采用两 段硫酸浸出回收其中有价金属锌铟,得到锌浸出率 为 92. 7%,铟浸出率为 75. 8%。试验效果理想, 工艺可行。陈鹏 8 ,用碳酸钠碱液对氧化锌粉 浆化除氯,控制温度、液固比、碱浓度、反应时 间,氧化锌含氯可降至 0. 05% 以下。工业生产, 采用逆流二段洗涤工艺,通过降低液固比、提高碱 浓度,氧化锌含氯降至 0. 03% 以下。在试验的基 础上,建成了50 000 t/a 金属锌的氧化锌脱氯生产 线,已连续生产金属锌近100 000 t,目前系统运行 平稳,锌冶炼主系统电解废液含氯在 300 mg/L 以 下。周桂月 9 公开一种碱洗脱除处理氧化锌烟尘 的方法,该方法包括炉窑来的烟尘先经旋风除尘器 除尘,再经纯碱溶液洗涤固相的尘碱洗,碱洗液返 回系统,滤渣送冶炼浸出。该工艺中的氧化锌烟尘 经多次洗涤后,除氟氯效率高,且可将除尘、脱硫 和脱氟氯同时完成。 从已有的高杂质氧化锌粉处理技术来看,大部 分企业和科研院所已做过相关的研究工作,虽然基 本已实现锌金属的部分回收及氟氯的脱除,但总体 来看还存在不能兼顾 F、Cl 的脱除率和锌浸出率 ( 有些技术 F、Cl 脱除率高但锌浸出率低,有些技 术能 实 现 较 高 的 锌 浸 出 率 但 F、Cl 脱 除 率 较 低) 10 11 。因此,加强这一领域的研究,研发高 效浸出锌的同时实现 F、Cl 等杂质的脱除的新处理 技术,并成功将该技术推广应用于实际工业生产 中。同时,当前矿产资源储量逐年下降,很多企业 的矿山矿石储量已经无法满足自身产能需求,能否 利用低品位高杂质的氧化锌粉已经成为冶金企业需 要共同面对的问题。 1试验原料成分分析 氧化锌粉物料成分受厂家生产工艺的影响,杂 质含量不稳定,给氧化锌粉的处理带来了一定的难 度。以下是某公司几种氧化锌粉的部分杂质成分统 计如表 1 所示。 表 1主要试验原料成分分析 Tab. 1The composition analysis of main test raw materials % 编号Zn 杂质成分统计 PbAsFeFCl 123. 074. 850. 853. 160. 260. 25 218. 4213. 640. 30. 440. 310. 46 322. 8012. 561. 260. 680. 160. 15 422. 281. 140. 232. 880. 150. 21 529. 661. 110. 316. 230. 622. 83 从表中数据可以看出:氧化锌粉含 Zn 偏低, 杂质元素 F、Cl、As 含量除少数外,普遍偏高,如 果直接投入使用会导致生产系统 F、Cl、As 含量超 标:F 离子含量超标会造成电锌系统锌片剥离困 难,严重时会致使生产无法正常运行;Cl 离子含 量超标会造成极板单耗增加、电解液中 Pb 含量升 高、锌片品级率下降等;As 含量超标会造成净化 后液合格率下降,进入电解系统会造成 As 烧板, 致使锌片产量下降。因此,这类氧化锌粉不能直接 投入生产系统使用。 2锌氧粉处理工艺流程及研究结果 通过对原料成分的分析,得出采用碳酸钠碱洗 脱氟氯、碱洗后锌氧粉一段中性浸出加两段酸浸的 主工艺流程,酸浸渣水洗后得到铅渣进入铅回收系 统。其原则流程图如图 1 所示。 2. 1氧化锌粉碱洗除氟、氯试验研究 氧化锌粉碱洗所用试验的原料主要是针对高氟 氯氧化锌粉,其部分元素成分如下表 2 所示: 表 2氧化锌粉碱洗原料成分 Tab. 2The raw material composition of zinc oxide powder alkaline cleaning% 元素AsSbGeFeFCl 成分1. 670. 520. 00091. 600. 230. 46 85 2018 年 6 月 第 47 卷第 3 期 ( 总第 270 期) 云南冶金 YUNNAN METALLUGY Jun 2018 Vol. 47 No. 3 ( Sum270) 图 1锌氧粉处理工艺流程 Fig. 1The process flow of zinc oxide powder treatment 从表 2 可以看出:该氧化锌粉含 F、Cl 较高, 结合生产经验可得:锌氧粉含 F 为 0. 23%,Cl 为 0. 46%时,浸出液含氟在 400 500 mg/L,含氯在 1 1. 2 g/L 大量投入系统会使得系统氟、氯含量 快速升高,因此该类氧化锌粉不能直接投入系统使 用,需进行预处理。 由于氧化锌粉成分复杂,普遍存在含杂质氟、 氯较高,因此,结合矿物的性质情况分析,最终决 定采用碱洗预处理除氟、氯法进行了研究,首先在 小试验进行了碱洗氧化锌粉预处理除氟、氯技术控 制条件的研究,具体研究内容如下。 2. 1. 1碳酸钠浓度对碱洗除氟、氯的影响 在相同的作业技术条件下考察碳酸钠浓度对碱 洗除氟、氯的影响,其结果如表 3、图 2 所示。 表 3碳酸钠浓度对碱洗除氟、氯的影响 Tab. 3The effect of sodium carbonate concentration on fluorine and chlorine removing by alkaline cleaning% 编号碳酸钠浓度 处理后氧化锌粉杂质含量 FCl 10. 10. 0980. 184 20. 50. 0970. 152 31. 00. 0810. 120 41. 50. 0790. 112 52. 00. 0750. 108 630. 0720. 097 750. 0690. 089 图 2碳酸钠浓度对碱洗脱 F、Cl 的影响 Fig. 2The effect of sodium carbonate concentration on F, Cl removing by alkaline cleaning 从上述图表可以看出,在相同作业条件下,碱 洗后氧化锌粉氟、氯含量随碳酸钠浓度的增大而降 低,碳酸钠浓度越高,碱洗后氧化锌粉的氟、氯含 量越低,但从节约生产成本的角度看,碱洗浓度应 控制在 1. 0% 1. 5%。浓度过高生产成本较高; 浓度过低,除氟、氯效果差,碱洗后的锌氧粉含 氟、氯量达不到生产控制范围。 2. 1. 2液固比对碱洗除氟、氯的影响 在相同的作业技术条件下考察液固比对碱洗过 程除氟、氯的影响,试验结果见下表 4。 95 杨丽菊,等高氟氯低品位氧化锌粉的处理技术研究 表 4液固比对碱洗除氟、氯的影响 Tab. 4The effect of liquidsolid ratio on fluorine and chlorine removing by alkaline cleaning% 编号液固比 处理后氧化锌粉杂质含量 FCl 11. 5 10. 0920. 182 22. 0 10. 0810. 152 33. 5 10. 0730. 108 44. 0
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