改善置换后液过滤性的方法

改善置换后液过滤性的方法

王刚摘要：置换后液过滤性能的好坏，会影响湿法炼锌的大流量生产能力。针对置换后液过滤困难、运输管道结晶严重等问题，在中和过程中加入锌精矿，改善置换后液的过滤性，缓解运输管道的结晶现象。Key：湿法炼锌;锌精矿;过滤;置换后液Abstract：Thefiltrationperformanceofthereplacementsolutionwillaffectthelargeflowproductionofzinchydro-metallurgy.Inordertosolvetheproblemsofdifficultfiltrationandseriouscrystallizationintransportationpipelineafterreplacement，zincconcentratewasaddedinneutralizationprocesstoimprovethefilterabilityofreplacementliquidandalleviatethecrystallizationintransportationpipeline.Keywords：zinchydrometallurgy;zincconcentrate;filtration;replacementfluid随着国家的环保政策不断加强，之前作为主流的炼锌方法——火法炼锌因环保问题，逐步被湿法炼锌所取代[1]。但是，湿法炼锌相对火法炼锌的处理能力较小，除了受反应釜处理能力的影响，还受中置换环节过滤性的影响。为了保证湿法炼锌的大流量生产，在反应釜处理能力不变的情况下，需要改善置换渣的过滤性能[2-3]。影响湿法炼锌大流量生产的因素为：元素（如Fe3+、Al、Si）的水解，形成的胶状物堵塞滤布，造成过滤困难[4-6];溶液析出晶体严重，板框出液口、管道堵塞，影响置换后液的传输[7-8];现有的处理硫酸锌溶液的方法主要有两种，即先中和再置換、直接置换。为了保证湿法炼锌的大流量生产，可以从中和剂的种类、加入量以及改善管路结晶问题等方面入手。针对置换后液过滤难的问题，本文提出在中和过程加入锌精矿，改善置换后液的过滤，并对其机理进行探究。1实验方法取丹霞冶炼厂1LZPL液（硫酸浓度为18～25g/L），加入一定量的中和剂（中和剂成分如表1所示），直至将溶液的硫酸浓度调整为5g/L，在一定温度下，反应0.5h，过滤、洗涤、干燥;将中和反应的滤液加热到85℃，加入2.5g锌粉，反应1.5h，过滤、洗涤、干燥。2结果与讨论2.1锌精矿加入量的影响取1LZPL液加热到90℃，先加入13.57g自产焙砂，再分别加入2.5g、5g、10g锌精矿，直至硫酸浓度为5g/L，反应0.5h后过滤溶液，将滤液加热到85℃，加热2.5g中润锌粉，反应1.5h，记录过滤时间，锌精矿加入量对过滤时间的影响见图1，锌精矿加入量对Al、Si、Fe3+浓度的影响见表2。从图1可知，随着锌精矿的加入量越来越多，置换后液的过滤时间先缩短后增加，但总的来说，比不加锌精矿的过滤性时间要短。从表2可知，从溶液中Al、Si、Fe3+的浓度来看，随着锌精矿的加入量不断增多，Fe3+浓度先减少后增加，Al浓度基本无明显变化，Si浓度有上涨的趋势，但增加量不大。由此可知，锌精矿的加入能减少溶液中Fe3+的量，从而改善置换后液的过滤性能，但过量锌精矿的加入也会引起Si浓度的增多，从而影响过滤性能。综合考虑，1LZPL液中加入5g锌精矿即可。2.2锌精矿加入顺序的影响在实际生产过程中发现，锌精矿加入顺序的不同，也会导致置换后液的过滤性能不一样。因此，将对锌精矿的加入顺序对置换后液的过滤性进行分析。取1LZPL液加热到90℃，采取排列组合的方式加入13.57g自产焙砂，2.5g锌精矿，直至硫酸浓度为5g/L，反应0.5h后过滤溶液，将滤液加热到85℃，加热2.5g润锌粉，反应1.5h，记录过滤时间。锌精矿加入顺序的影响结果如表3所示。从表3可知，锌精矿的加入顺序不同，置换后液过滤时间不同;锌精矿在中和剂之后加入，其过滤时间更短。从溶液中Al、Si、Fe3+的浓度来看，Al、Si浓度变化不大，而Fe3+浓度随着锌精矿加入顺序的不同存在明显差异，先加入锌精矿Fe3+的浓度比后加入锌精矿的浓度高，过滤时间长，这可能是由于未加焙砂前溶液的硫酸浓度较高，加入锌精矿反应剧烈，锌精矿所含的Fe3+溶出，导致溶液中Fe3+浓度有所升高，从而影响过滤。将过滤完的置换后液静置一晚，发现不加锌精矿的置换后液杯底存在一层厚晶体，而加入锌精矿的置换后液杯底的结晶很少，几乎没有。这可能是由于未反应的锌精矿将溶液中的物质吸附进入渣相，降低溶液的离子强度，从而减少置换后液的结晶析出，改善置换后液的过滤性，降低溶液的结晶，进而实现大流量生产，并降低了清管频次。2.3锌精矿加入时温度的影响取1LZPL液加热到80℃、85℃、90℃、95℃，先加入13.57g自产焙砂，再分别加入5g锌精矿，直至硫酸浓度为5g/L，反应0.5h后过滤溶液，将滤液加热到85℃，加热2.5g中润锌粉，反应1.5h，记录过滤时间，结果如图2所示。从图2可知，随着中和反应温度的不断升高，置换后液的过滤性能先增强后减弱，中和温度越高，参与反应的锌精矿越多，锌精矿中溶出的Si元素越多，过多的Si在置换过程中发生水解，从而影响其过滤性。中和温度为85℃时，置换后液的过滤性能最优。2.4加入锌精矿对反应时间的影响取1LZPL液加热到85℃，先加入13.57g自产焙砂，再分别加入5g锌精矿，直至硫酸浓度为5g/L，分别反应0.25、0.5、0.75、1.0、1.5h后，过滤溶液，将滤液加热到85℃，加热2.5g中润锌粉，反应1.5h，记录过滤时间，结果如图3所示。从图3可知，加入锌精矿后，随着中和反应时间不断增加，置换后液的过滤时间先缩短后保持不变。这主要是因为随着中和反应不断进行，当反应时间超过0.5h，中和剂已反应完全，再增加反应时间，中和反应也不会进行，因此置换后液的过滤时间不会发生变化。3结论在中和反映过程中加入锌精矿，能减少Fe3+，从而有利于置换后液的过滤。在中和反应温度85℃、锌精矿5g/L、反应0.5h的实验条件下，置换后液过滤性能最优。Reference：[1]梅炽，马进.铅锌冶金学[M].北京：科学出版社，2003：377-381.[2]姜剑.复杂硫化锌精矿在氧压浸出工艺生产中的研究[J].世界有色金属，2020（18）：126-127.[3]胡立.氧压浸出锌冶炼硫回收浮选工艺探讨[J].中国金属通报，2020（17）：10-11.[4]汪胜东，张登高，赵峰，等.置换渣酸洗多金属分离富集研究[J].有色金属（冶炼部分），2021（4）：11-13，27.[5]饶帅，刘志强，王东兴，等.从锌置换渣中分段浸出锌，铅，镓和锗[J].中国有色金属学报（英文版），2021（2）：555-564.[6]邱建森.锌粉置换工艺异常情况原因分析及对策措施[J].世界有色金属，2020（22）：12-14.[7]王振杰，刘洪波，彭伟，等.炼锌置换渣提锗试验[J].有色金属（冶炼部分），2020（9）：19-24.[8]段毅.锌镉渣全湿法回收工艺的研究[J]