国标-》氧化锌烟尘脱氯研究.doc

第8卷增刊2 中国有色金学报998年9月Vol 8Suppl 2The Chinese Journal of Nonferrous MetalsSep 1998氧化锌烟尘脱氯研究李岚徐家振贺家齐郎晓珍符岩白汝孝徐忠福黄敬庭(东北大学材料与冶金学院沈阳110006)(葫芦岛锌厂葫芦岛125003)摘要 研究了氯化亚铜法脱氯过程中硫酸铜和锌粉添加量、溶液酸度、反应时间等因素对脱氯 效果的影响。通过正交实验确定了脱氯的最优条件。在晟优条件下脱氯率可达92，溶液中氯浓度在10124630mgI范围内变化对脱氯率影响不大。关键词脱氯锌冶金烟尘葫芦岛锌厂火法炼锌系统每年产出氧化K2=457X 1017锌烟尘约8 000t，烟尘成分如表1所示。此烟1价铜离子除氯的反应是多相反应。其反 尘含锌量2 750t左右。为了提高锌的综合回收应速度和脱氯率受许多因素影响，概括起来主 率，拟将此烟尘返回到湿法炼锌系统。在氧化要有2价铜离子(PP硫酸铜)添加量、锌粉添加 锌烟尘浸出过程中，烟尘中的氯转入溶液，使量、反应时间、溶液酸度等。为了解这些因素 溶液含氯量超过要求，导致阳极腐蚀严重，电 对脱氯效果的影响规律，首先进行了单因子实 锌质量下降，甚至使生产无法正常进行。因此 验。然后用正交实验确定1价铜离子脱氯的最 必须将溶液中的氯在电沉积之前脱除。 优条件，并在最优条件下考察氯离子浓度对脱衰1化锌烟尘化掌成分【质分数) 氯效果的影响。az，CACuPbFeSAS15 56 34 36 008 0019 460 0 094 200 0051实验氯化亚铜法脱氯实质是向溶液中添加1价实验用硫酸铜和氢氧化钠为分析纯。锌粉 铜离子，氯与l价铜离子形成不溶的氯化亚 含锌为90；试验溶液是氧化锌烟尘浸出后 铜，经液固分离。达到脱除溶液中氯离子的目 液，含氯1012mgL。取一定体积的含氯溶液， 的。目前常用湿法炼锌过程产出的钢渣。即净加入一定数量的硫酸铜。待硫酸铜溶解后再 液过程产出的铜镉渣经溶出镉之后的产物为脱 加一定数量的锌粉，立即用搅拌器搅拌。搅拌 氯荆。渣中铜部分为氧化铜，其余为铜泥。脱 的同时，用pH计连续测量溶液酸度，如发现 氯过程主要发生如下反应：溶液酸度变化，立即调节，使之稳定在要求的 Cua(s)=(沁(s)十Cu2+CI一(1) 范围内。当反应一定时间后，停止搅拌。将溶 Kl=17110一7液过滤并测量滤液体积，分析溶液中氯浓度。从热力学角度看，反应生成CuCl的趋势 计算出脱氯率。 很大，但反应速度受动力学因素影响，尤其受 金属铜活性的影响。本研究采用硫酸铜与锌粉2实验结果及讨论 反应生成铜代替铜渣中的铜新生铜活性远大于铜渣中的铜，可以促进铜的歧化反应：2 1硫酸铜添加量对脱氯率的影响()u2+Zn=z一+Cu(2) 向150mL含氯1012mgL的溶液中添加中屠有色垒学报1998年9月理论量(12 70879L)的80-150硫酸铜、 理论量(184509L)的锌粉，在常温、溶液pH=098的情况下反应1 h，考察硫酸铜添加量，对脱氯率的影响规律。实验结果见图1。曹二2乎镬L鞣p(c一+)102mg-L。)翟田2脱氯后液中氯离子浓度和脱氯率与2价铜鼻子浓度的关系矗酸锕用量mg囝I脱氯率与麓酸钢忝加量的关系由图1可以看出，在其他条件不变的条件鲁下，当硫酸钢添加量低于理论量时，随着添加焉馨量增加。脱氯率明显升高，从3640升高到6594。当添加量从理论量增大到理论量的130 96时，脱氯率升高的幅度不大，仅仅从6594升高到6820。当添加量大于理论锌粉用量，Mg量的130时，随着添加量的增大脱氯率有较田3脱氯率与钵粉添加的关系明显地升高。由实验数据得到溶液中2价铜离子浓度与溶液中氯离子浓度及脱氯率关系曲线 得Cu2+转化为Cu+的量有所增加，结果使脱 (见图2)。由图2可以看出，脱氯后溶液中氯 氯率增大。 离子浓度随溶液中2价铜离子增加而降低脱23溶液酸度对脱氯率的影响 氯率随2价锕离子增加而加大。 向含氯溶液中添加硫酸铜理论量的22锌粉添加量对脱氯率的影响150、锌粉理论量的120，在不同的pH值 向含氯l 012 ragL溶液中添加理论置的条件下反应l h，考察溶液酸度对脱氯率的影 硫酸铜、理论量80150的锌粉，在常温、响规律。其结果见图4。从图4可以看出。总的 溶液pH=098条件下反应1 h。考察锌粉添加 趋势是脱氯率随溶液pH降低而增大。但是溶 量对脱氯率的影响规律。实验结果见图3。 液的酸度不宜过大，否则溶液中氢离子浓度过 从图3能够看出，在其它条件不变的情况 高，使部分锌粉消耗于还原氢离子。降低锌粉下，脱氯率随锌粉；bOA量增加而增大。这是由 还原Cu2+的有效率。 于所处理的溶液呈酸性(pH=098)，当锌粉 24反应时间对脱氯率的影响 加入溶液后，不仅与Cu2+反应，同时也与H+向含氯1 012 mgL的溶液中添加硫酸铜 反应。这样就使得一部分锌粉消耗于还原氢离 和锌粉理论量的120，在pH=098，常温下 子的反应，而不能使锌粉全部用于将Cu”还 考察反应时间对脱氯率的影响规律。实验结果 原成Cu+的反应，使脱氯效果变差。当加入过 见图5。由图5可以看出。反应时间对脱氯率 量锌粉后，弥补了还原氢离子所消耗的锌，使影响是复杂的。并非反应时间越长脱氯率越第8卷增刊2李岚等：氯化锌烟尘脱氯研究高，其原因是1价铜离子与氯离子反应过程中大到小的顺序为A、B、C。并得出最优条件为 存在络台反应。生成可溶性的CuCIi。 A，B：C：。在此条件下做验证实验脱氯率可 达9204。这时溶液中氯离子浓度为8055mgL。已满足锌电沉积对溶液含氯的要求。26溶液中氯离子浓度对脱氯率的影响孚 上述实验所用试液含氯为1 012 mgL。为*了考察此最优条件是否对氯浓度不同的溶液也蟮驾适用，研究了氯浓度不同的溶液在最优条件下的脱氯效果。其结果见表3。寰3氯浓度不同的溶液脱氯实验结果实t序号畅紫蔗葛，蔗葛，嗡孥弓铲圉4锐氯率与溶液废的关系l400lOl2 “m92402柚O19甜 7D07 兜5 95 323 4002860 11679 48995 06437t6t 56 4卵 95嘶540046 l弼3846995 22孚 由实验结果可以看出溶液中氯离子浓度*量在1012-4630mgL范围内变化时，其浓度变g化对脱氯效果影响不大。3结论反应时间，fnfin囝5脱氯率与反应耐甸的关系 (1)溶液酸度对脱氯效果有较显著的影25溶液脱氯量优条件的确定 响。随着酸度增加脱氯率增大。由于溶液pH=098。因此在条件试验时(2)溶液中p(el一)在1 012-4 630 ragL 不考虑溶液酸度。采用3因索3水平正交实验 范围内变化时，对脱氯率影响不大。 确定最优条件。在单因素实验基础上，确定其(3)在最优条件下，含氯溶液脱氯率可达因子水平如表2。92以上，若使脱氯后液含氯不大于100mgL